512锅炉教案(热动)-Part2.doc

南京师范大学教案 锅炉原理锅 炉 原 理(Part 2)教 案卢 平南京师范大学 动力工程学院2008年12月第六章 锅炉水循环及蒸汽净化6-1锅炉水循环的基本概念一、水动力学方程： 在自然水循环回路中下联箱(剖面)两则建立水动力方程： 整理后： 1运动压头： 2有效压头： 3循环速度上升管进口总截面上的流速： 循环速度的推荐值见表111。4质量速度单位截面上在单位时间内流过工质的质量： 5循环倍率单位重量的循环水在循环回路中完全汽化所循环的次数： 循环倍率的推荐值见表112。二、自然水循环故障及预防措施：1停滞与倒流：将自然水循环锅炉的水循环回路分成若干个受热相近的水循环回路；2汽水分层：水平管的水平夹角；3下降管带汽：三、受热面全特性曲线 6-2蒸汽净化一、蒸汽中的杂质及其危害性：1. 蒸汽中的杂质:蒸汽机械携带炉水：蒸汽中溶盐：1. 蒸汽中杂质危害性：2. 影响蒸汽机械携带炉水的因素：二、汽水分离装置： 1. 隔板： 2. 旋风分离器：3. 波纹板分离器：4. 蒸汽清洗装置：5. 锅炉排污：连续排污将汽包内炉水表面层厚度含盐浓度最高的炉水连续不断地排出炉外，以改善炉水含盐量；其排污率计算见。炉内加药将溶液加入汽包内的炉水中，使金属表面的水垢疏松剥落，沉积在水冷壁下集箱。定期排污定期将沉积在水冷壁下集箱或集中下降管底部的水渣和泥砂排出炉外，以防止堵塞水冷壁管破坏锅炉水循环。第七章 锅炉的空气动力计算7-1概 述一、锅炉通风的作用及方法(一)锅炉通风的作用锅炉在燃烧过程中，要连续不断地提供足够而适量的空气，同时将燃烧生成的低温烟尘经除尘器净化后排出，以确保锅炉正常运行。(二)锅炉通风的方法1. 自然通风小型锅炉依靠烟囱的自生通风力克服风、烟道的通风阻力的通风方法。2. 机械通风利用通风机械的压头克服锅炉风、烟道的通风阻力的通风方法。 平衡通风锅炉分别用送风机压头和引风机压头，在保持炉膛出口处微负压的情况下，克服锅炉风、烟道的通风阻力的通风方法。 微正压通风燃油炉和燃气炉只用送风机压头，在保持炉膛出口处微正压：的情况下，克服锅炉风、烟道的通风阻力的通风方法。其运行维护上要简单得多，但要求炉墙及烟道等严密。二、锅炉锅炉烟、风道流阻的计算原理由流体力学中伯努利方程可知：介质在通道内流动时，其任意两截面的总压降一般由：流动水力阻力、速度损失和自生通风力组成。 1. 流动水力阻力是由：沿程摩擦阻力、横向冲刷阻力和局部阻力组成。 2. 速度损失介质速度变化引起的损失：通道截面的变化；介质温度的变化 ；实际计算中可忽略不计。3. 自生通风力介质在竖（井）直通道中流动产生的抽力。 气流向上流动时，其数值为正； 气流向下流动时，其数值为负。7-2 锅炉烟、风道的通风阻力计算一、沿程摩擦阻力的计算：气流经过等截面直管段、纵流冲刷管簇时，均为沿程摩擦流阻。1. 当气流经过这个管段时，并有热交换存在，气温发生变化其流阻按下式计算： 2. 如气流温度无变化或变化不大时，其流阻的计算： 式中：沿程摩擦阻力系数，由表查取； 气流速度，以气流平均温度计算； 气体密度，按气流平均温度计算；及气流及管壁的平均绝对温度，；管道长度；当量直径。二、局部阻力的计算：局部阻力当气流流动时，发生气流流动方向改变或通道截面变化引起的流阻： 式中：动压头，由图14-2查取，；局部阻力系数，分别由图14-3图14-13或表14-2查取。三、锅炉受热面的流阻计算：1. 横向冲刷光管管簇的阻力： 式中：管簇阻力系数，其计算及数值见有关公式及图14-15图14-18查取。2. 空气予热器的阻力计算：见有关公式及线图。四、自生通风力计算：见五、烟道全压降： 1. 炉膛出口处真空度： 2. 烟气流动总阻力： 炉膛出口处到除尘器之间烟道总阻力；飞灰重量浓度： ； 即： ；当时，；海拔高度时， ；= 。3. 自生通风力： 六、风道全压降： 1. 风道流动总阻力： 当时， ；当时， ，（海拔高度时）。 冷风道阻力： 冷风流量： 当时， ；当时，不计。 计算同烟道阻力计算。 管式空气予热器连通箱的计算： 热风道阻力： 热风流量： 层燃炉流动热风道阻力： 炉排及煤的燃烧层的阻力：； 风道及风室的阻力： 。 室燃炉二次风总阻力： 。2. 风道自生通风力： 3. 空气进入炉膛处的真空度： 7-3 风机的选择一、风机的选择计算：1. 风机的计算流量： 式中：流量储备系数，送风机：；引风机：。 风机的额定空气（烟气）流量，。2. 风机的计算压头： 式中：压头储备系数，送风机：；引风机：。 3. 风机的折算压头：风机制造厂设计的介质与参数：是在标准大气压下，以干空气为介质送风机（引风机）的情况中进行的。所以选择风机时应将计算压头折算成生产厂家设计的介质参数下的压头： 式中：送风机：； 引风机：。 介质绝对温度，； 生产厂取用的干空气绝对温度，。二、风机所需的电动机功率：1. 风机功率： 式中：全压降下风机效率：一般风机；高效风机。 风机机械传动效率：。2. 电动机功率： 式中：电动机备用系数，送风机：；引风机：。 电动机效率，。第八章 锅炉受压元件的强度计算8.1 锅炉受压元件计算的规定1锅炉受压元件在锅炉本体中承受内压力的汽水系统元件2受压元件强度锅炉在受压元件寿命期内及正常工作条件下，不发生塑性、蠕变、脆性、低周期疲劳极限的破裂及各种类型的腐蚀破坏的能力。3国家强度计算标准计规定劳人锅（1987）4号文 GB92288水管锅炉受压元件强度计算； JB362284锅壳式锅炉受压元件强度计算；蒸汽锅炉安装技术监察规程；中低压锅炉焊接管孔尺寸机械工业部1984；4确保锅炉安全可靠运行的措施根据国家或有关法规，对现有锅炉进行受压元件的检测及强度校核计算；根据强度计算结果及经济性，合理的选用材质计合理的壁厚；根据以上条件确定锅炉安全可靠运行的工作条件8.2 圆筒形元件应力分析及第三强度理论一、圆筒形元件应力分析1分析条件1） 两端封闭的没有减弱的薄壁容器，SD2） 承受内压力的作用且主要产生轴向伸长和径向胀大的变形3） 破坏变形主要以塑性流动和剪切的破坏4） 以切向、轴向和径向三种应力进行分析2应力分析1）切向应力；MPa2）轴向应力 ； MPa3）径向应力内壁：外壁：分析与讨论：（1），均为拉应力，而为压应力（2），且（3）,为沿壁厚的变量，且在内壁上的绝对值最大，为常量。（4）内壁应力状态最为严重，运行时应特别注意内壁的应力集中状态。二、应用第三强度理论建立壁厚计算公式1第三强度理论材料发生塑性流动或剪断破坏时，是由于载荷在任意一点(最危险点)的最大剪切应力达到单向拉伸时材料的最大剪应力极限值，强度条件为：2许用剪应力与单向拉伸的许用拉应力关系为：3受压元件应力分析由上述三式分析可得：4无减弱强度计算公式以内径表示 或以外径表示 8.3 锅筒、集箱、管子及管道的强度计算锅筒、集箱、管子都是承受内压力两端封闭受焊缝、开孔减弱的厚壁圆筒，其强度计算应考虑减弱等的影响一、计算公式1锅筒：mm；MPa；2集箱由无缝钢管制成，其规格一般采用外径表示mm；MPa；3管子及管道mm；MPa；4最小需用壁厚 mm5取用壁厚 mm6有效壁厚 mm二、计算压力1 锅筒计算压力：2 省煤器进口集箱计算压力：3 管子及管道计算压力：三、计算壁温p218219，表9-3表9-5四、减弱系数1孔桥减弱1）等径孔桥（1）纵向开孔孔桥（2）横向开孔孔桥（3）斜向开孔孔桥 ；2）不等径孔桥的计算采用3）具有凹形管座的开孔孔桥的计算采用采用(p224 图 9-7)4）非径向孔孔桥的计算采用采用(p224 图 9-8)对横向孔桥： （）对斜向孔桥：5）对于胀接管孔，一般不宜小于0.36）不考虑孔间影响的最小开孔节距：时可不考虑孔桥减弱，按孤立孔对待。2焊缝减弱一般与焊接方式、坡口形势、检测手段、蔡玉应力消除手段程度、工艺掌握集钢材类别等因素有关，除无缝钢管外，其余按表9-6(p224)取用。3强度计算时最小减弱系数的确定1) 锅筒、集箱的减弱系数一般取用，中的最小值。2) 孔桥开在焊缝上，该处减弱系数一般取用，与之积。五、附加壁厚C （详细参见p226-227）附加壁厚主要考虑：(1) 钢板或管子的下偏差(2) 元件在使用期间的腐蚀减薄量(3) 钢板卷制时的工艺减薄(4) 弯管时的工艺减薄及弯管应力所产生的影响1锅筒筒体2直集箱及直管段3环形集箱和弯头8.4 承受内压力的凸形封头及平端盖的强度计算一、承受内压力的凸形封头强度计算当，时，凸形封头理论计算壁厚： mm； mm式中 封头减弱系数，由p229表9-12查取 封头内高度，mm; Y封头形状系数，封头的附加壁厚，mm；腐蚀减薄与钢材下偏差及工艺减薄之和，即：凸形封头开孔应遵守条件：p229 14t条二、承受内压力的平端盖强度计算1最小理论壁厚和取用壁厚 mm； 取用壁厚 mm2验算允许工作压力 MPa3技术要求8.5 孔的加强计算一、未加强孔的最大允许直径1未加强孔的种类1） 胀接孔、螺栓孔、手孔等机械加工开孔；2） 管接头与筒体、集箱箱体、集箱封头的连接是单面填角焊缝；3） 采用加强结构的孔的加强，不能满足条件的孔F加强所需要面积，mm2F1起加强作用的焊缝面积，mm2F2起加强作用的管接头多余面积，mm2F3起加强作用的垫板面积，mm2F4起加强作用的锅筒筒体、集箱筒体的多余面积，mm22最大允许开孔直径的计算锅筒筒体、集箱筒体上未加强孔的最大允许直径为：式中 未加强孔的最大允许直径，mm，最大不得超过200mm; 系数，当，相当于计算式中的。越小，表示未加强孔桥或未被焊缝减弱的强度越大，因此，在未被减弱部分上开设单孔时，其允许孔径越大。二、单孔的加强计算1开孔直径大于未加强孔的最大允许开孔直径时，必须在孔的周围采取加强措施：1） 在开孔处牢固焊上短管接头2） 焊上环形垫板，使其与容器一起承载荷2应力集中取主要体现在离孔中心二倍同心圆范围内3） 加强宽度3加强短管接头1）有效高度的确定2）有效加强宽度的