锅炉课件PPT7[精选].ppt

锅炉设计计算 受压元件强度计算 锅炉是承压设备，一旦发生强度破坏，就可能造成严重后果。 锅炉的承压部件包括汽包（锅筒）、集箱、下降管以及除了空气预热器之外的所有受热面，还有锅炉范围内的承压管道。以上部件绝大部分都由筒形元件组成。考虑到其特殊的危险性，各国都对锅炉承压部件的设计、制造、安装、运行等方面制订了严格的规范和标准。 持久强度 指材料在温度 T 工作时，经历持续工作时间 D 后不发生蠕变破坏的最小应力。 蠕变：钢材在高温条件下工作时，当工作应力σσs 时，仍然发生持续的塑性变形的现象。它分为三个阶段： 蠕变减速期：形变速率不断减小； 蠕变等速期：形变速率维持不变； 蠕变加速期：形变速率不断增加。 实际上，到了蠕变加速期，元件很快就会发生强度破坏，所以，在给定温度、给定工作应力时，高温承压部件有特定的寿命。 许用应力 给定的材料，在给定工作温度时，允许使用的最大应力称为许用应力[σ]，按照下式计算： [σ]= min(σbT/ nb , σsT/ ns , σDT/ nD) nb、ns、nD：安全系数，由标准给定。 实际上，有关手册中可以查到各种钢材在各种工作温度下的许用应力。 锅炉用钢 锅炉的承压部件必须使用专门为锅炉制造而生产的钢种来制造，该钢种必须是优质镇静钢，钢材出厂时应注明理化性能和炉号。钢号标注时，管材加尾缀G，板材加尾缀g。常用钢种可以分为三类： 低碳钢：比如15g、20g、15G、20G等。 低合金钢：比如12Cr1MoV 等等 高合金钢：比如1Cr18Ni9 等等 第三强度理论 设一个微元体的三向应力状态为：σx、σy、σz，则该微元体不发生剪切破坏的条件为： [σ] σmax - σmin 式中， σmax = max(σx,σy,σz ) σmin = min(σx,σy,σz ) 薄壁筒形受压元件的应力状态 设内径为D、壁厚为S的筒形元件（S《D），承受内压(表压力）为P(Mpa)，则壁面的应力状态为： 薄壁筒形受压元件壁厚设计 根据第三强度理论，对于薄壁筒形受压元件，有： [σ] σmax - σmin= σθ - σr 当P较小时，因为σθ 》σr 所以有： 或： 实际工程计算时： 壁厚设计实例 有一个锅筒，直径1800mm，采用20g钢板卷制，计算壁温300℃，设计工作压力1.0Mpa，焊缝系数0.9，壁厚负偏差1.2mm，腐蚀余量3mm,求最小设计壁厚。 解：查手册得：20g在300℃时的许用应力为131Mpa,代入壁厚公式得： 实际设计可以取设计壁厚为12mm。 受热面热力计算 半经验方法：在理论计算的基础上建立传热模型，再用积累的经验数据确定模型中的待定常数的计算方法。炉膛传热计算就采用这种方法。 经验公式法：从实验或积累的运行数据出发，确定传热公式以及公式中的常数。 以上两种方法中，所确定的待定常数称为经验参数，这在实际工程计算中是十分常见的，也是工程计算的基本热点之一。 炉膛传热计算 炉膛内的换热过程以辐射换热为主，对流换热只占极小的份额。由于炉内的辐射换热过程十分复杂，目前只能使用半经验方法处理。 标准计算方法：半经验方法的特点就是严重依赖经验参数，而经验参数是在大量实测数据的基础上总结出来的。所以，使用的理论模型、经验数据的定义和积累经验数据的方法是一个完整的整体，不可分割，在此基础上形成的计算体系就是标准计算方法。不同的计算体系之间的经验数据不可互换。下面简单介绍前苏联1973年版“锅炉机组热力计算标准方法”。 水冷壁有效角系数x 指投射到水冷壁的辐射能占投射到炉壁的辐射能的比值。 设炉壁面积为F，则H=xF称为有效辐射受热面积。炉膛总有效辐射受热面积等于各个局部有效辐射受热面积的总和： Hf =Σ(xiFi) 炉膛的平均有效角系数等于 (Hf /Σfi)称为炉膛的水冷度。 污染系数ζ 指水冷壁实际吸收的热量与假象水冷壁为黑体且无积灰时的吸热量的比值。它是一个经验参数，在相应的计算标准中可以查得： 覆盖耐火砖时： ζ= 0.1 覆盖耐火涂料时： ζ= 0.1 无覆盖时： ζ取决于燃料种类和 燃烧方式，其数值 在0.45-0.65之间。 热有效系数ψ 指水冷壁实际吸收的热量与火焰投射辐射的比值。从定义可知： ψ= x ζ 炉膛的平均热有效系数为：