Металлы паровых котлов

Металлы, применяемые в котлостроении. Расчет на прочность основных элементов котла. Выбор материала в зависимости от параметров рабочей среды. Каркас и гарнитура котлов. Крепление элементов котла к каркасу. Требования, предъявляемые к обмуровке и тепловой изоляции котлов. Материалы, применяемые для изготовления обмуровки и тепловой изоляции. Конструктивное выполнение обмуровки различных типов (нафундаментной, накаркасной и натрубной).

Тема 2.5. Строительные конструкции и основные материалы котлов

Основы теплового расчета поверхностей нагрева

Тепловой расчет котла может быть двух видов: конструктор­ский и поверочный. Различие между ними заключается в целях, исходных и искомых величинах.

При конструкторском расчете в соответствии с принятой теп­ловой схемой котла искомой является площадь поверхности на­грева. При этом из условия надежной и экономичной работы котла и каждого его элемента принимаются температуры продуктов сго­рания (газов) рабочего тела и воздуха. Предварительно задается компоновка трубных поверхностей нагрева (продольный S₁ и по­перечный S₂ шаг, диаметр d трубы), скорости газа w _г, воздуха w_{В )} массовая скорость рабочего тела рw.

Результаты конструкторского расчета служат исходными дан­ными для проведения прочностных, аэродинамических и гидравли­ческих расчетов, выбора вспомогательного оборудования.

При поверочном расчете котла промежуточные температуры газа и рабочего тела, включая температуру ¢u_ух уходящих газов и t_гв горячего воздуха, неизвестны. Величиной u_ух предвари­тельно задаются. Затем рассчитывают воздухоподогреватель, топку, пароперегреватели, экономайзер. При двухступенчатом подогреве воздуха рассчитывают последовательно первые ступени воздухоподогревателя, экономайзера и вторую ступень воздухо­подогревателя.

Полученная температура газов перед воздухоподогревателем не должна отличаться больше, чем на ±10 ^СС от принятой темпе­ратуры. В противном случае расчет повторяется с новым приня­тым значением

Поверочный и конструкторский расчеты ведутся в соответст­вии с нормативным методом расчета котлов.

Контрольные вопросы:

1. Что представляет собой топочные экраны, испарительные поверхности котлов

2. Методы повышения надежности экранов

3. Назначение и классификация пароперегревателей

4. Основные способы регулирования температуры перегретого пара

5. Типы экономайзеров. Конструктивное исполнение

6. Назначение и устройство воздухоподогревателей

7. Основы теплового расчета поверхностей нагрева.

Основными металлами, применяемыми в котлостроении, являются:

Стали – углеродистые сплавы с содержанием углерода до 2%;

Чугуны – железоуглеродистые сплавы с содержанием углерода свыше 2%.

Конструкционные стали делятся на углеродистые и легированные.

Углеродистые конструкционные стали подразделяются на:

1. Сталь углеродистая обыкновенного качества, которая в свою очередь делится на три группы:

группа А – поставляемая по механическим свойствам – марки Ст0, Ст1, …, Ст6;

группа Б – поставляемая по химическому составу – марки БСт0, БСт1, …, БСт6;

группа В – поставляемая по механическим свойствам с дополнительным требованием по химическому составу – марки ВСт2, ВСт3, ВСт4, ВСт5.

Буквы Ст обозначают сталь, цифры от 0 до 6 – условный номер марки стали в зависимости от химического состава и механических свойств. С повышением номера стали возрастают пределы прочности (s_В) и текучести (s_Т) и уменьшается относительное удлинение (d).

2. Сталь углеродистую качественную конструкционную, которая применяется для изготовления ответственных сварных конструкций. Она делится на две группы:

группа I – с нормальным содержанием марганца (0,25 – 0,8%);

группа II – с повышенным содержанием марганца (0,7 – 1,2%).

По содержанию углерода стали делятся на низкоуглеродистые (С<0,25%), среднеуглеродистые (0,2<C<0,6), высокоуглеродистые (С>0,6).

Легированные стали, кроме обычных примесей содержат элементы, специально вводимые в определенных количествах для обеспечения требуемых свойств. Эти элементы называются легирующими.

Легированные стали в зависимости от содержания легирующих элементов делятся на низколегированные (2,5% легирующих элементов), среднелегированные (от 2,5 до 10%) и высоколегированные (свыше 10%).

Легированные добавки повышают прочность, коррозийную стойкость стали, снижают опасность хрупкого разрушения. В качестве легирующих добавок применяют хром, никель, марганец, титан, молибден и т.д.

Легированные стали маркируются цифрами и буквами, указывающими примерный состав стали. Буква показывает, какой легирующий элемент входит в состав стали, а стоящие за ней цифры – среднее содержание элемента в процентах. Если элемента содержится менее 1%, то цифра за буквой не ставится. Первые две цифры указывают среднее содержание углерода в сотых долях процента.

Применяют следующие обозначения:

Г – марганец; С – кремний; Х – хром; Н – никель; Д – медь; М – молибден; В – вольфрам; Ф – ванадий; Т – титан; А – азот (иногда в конце); Ю – алюминий.

Например, 15Х18Н10Т – углерода 1,5%, хрома 18%, никеля 10%, титана <1%.

Чугуны. Различают серый чугун (углерод частично находится в виде графита), белый (В виде цементита – Fe₃C), ковкий (получаемый из белого путем обжига). Серый чугун основной литейный материал. Белый чугун очень тверд и трудно обрабатывается, поэтому его применение ограничено деталями, интенсивно работающими на износ и при высоких температурах

Дата добавления: 2014-12-07