Файл: Общие сведения из теплотехники.pdf

Скачать файл
Заказать решение

ВУЗ: Не указан

Категория: Не указан

Дисциплина: Не указана

Добавлен: 11.12.2023

Просмотров: 66

Скачиваний: 1

ВНИМАНИЕ! Если данный файл нарушает Ваши авторские права, то обязательно сообщите нам.

3
? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ ИЗ ТЕПЛОТЕХНИКИ,
ЭЛЕКТРОТЕХНИКИ И МАТЕРИАЛОВЕДЕНИЯ ? ? ? ? ? ? ? ? ОСНОВЫ ТЕПЛОТЕХНИКИ
Понятие о физическом теле и веществе
Все тела в природе находятся в трех агрегатных состояниях:
твердом, жидком и газообразном и состоят из мельчайших частиц молекул связанных между собой силами взаимного притяжения и находящихся в состоянии беспрерывного хаотического движения.
Общей мерой различных форм движения материи является энергия Энергия движения молекул называется внутренней кинетической энергией, а энергия взаимного притяжения молекул – внутренней потенциальной энергией. Сумма внутренних кинетической и потенциальной энергий составляет внутреннюю энергию тела, которая может передаваться от одного тела к другому в виде тепла и
работы.
Передача энергии в виде тепла вызвана энергетическим взаимодействием молекул при отсутствии видимого движения тел. В отличие от тепла передача энергии в виде работы связана с видимым перемещением тела, в частности с изменением его объема.
Молекулы могут быть самостоятельными, сохраняя при этом химические свойства данного вещества. Молекулы состоят из атомов В переводе с греческого языка слово атом означает неделимый. Атом состоит из положительно заряженного ядра и отрицательно заряженных частиц – электронов которые двигаются вокруг него. Ядро включает в себя положительно заряженные частицы – протоны и частицы, которые не имеют заряда, – нейт-
роны.
Различают простые и сложные вещества. Вещества, молекулы которых состоят из атомов одного вида, называют простыми Например кислород О водород Н, азот N
2
, медь углерод С, алюминий А, серебро Аи др
Вещества, молекулы которых состоят из атомов разного вида,
называют сложными Например углекислый газ СО, вода НО, оксид углерода (или угарный газ) СО, метан СН
4
и т. д.
В данное время известно 106 химических элементов, из которых состоят вещества.
Физические и химические явления. Физические тела могут претерпевать различные изменения, которые называются явлениями, разделяющимися на физические и химические.
Явления, при которых изменяется форма или физическое состояние, ноне происходит образования новых веществ, называются
физическими.
Например, при кипении вода превращается в пара при охлаждении из пара снова образуется вода. При этом изменяется только физическое состояние воды, но новые вещества не образуются.
То же наблюдается при таянии льда.
Изменения веществ, при которых из одних веществ образуются другие, называются химическими явлениями или химическими реак-
циями.
Например, при сжигании угля образуются газообразные продукты сгорания. Химические явления происходят при горении, коррозии металлов, при получении металлов из руд и т. д.
Физическое состояние вещества. Состояние физических тел зависит от сил молекулярного притяжения, расстояния между молекулами вещества (межмолекулярного пространства) и от движения молекул.
Твердые тела имеют большую силу молекулярного притяжения,
малое межмолекулярное пространство и малую подвижность молекул. Эти тела имеют определенную форму и сохраняют свой объем.
Для того, чтобы сжать твердое тело или разделить его на части, необходимо приложить определенную силу.
В жидких телах сила молекулярного притяжения значительно меньше, чем в твердых, а межмолекулярное пространство и подвижность молекул значительно больше. Благодаря этому жидкости не имеют определенной формы и принимают форму того сосуда, в котором находятся. Жидкости практически не сжимаются. Объем жидкости измеряется размером сосуда, в который жидкость налита.
В газообразных телах например воздухе, паре, горючих и дымовых газах, сила межмолекулярного притяжения мала, межмолекулярное пространство и подвижность молекул велики. Благодаря этому, газообразные тела имеют большую текучесть и не имеют определенного объема. Как и жидкости, газообразные тела занимают форму сосуда, в котором находятся. По сравнению с твердыми телами и жидкостями газообразные тела легко сжимаются
Понятие о рабочем теле. В отопительных и производственных котельных рабочим телом (теплоносителем) является водяной парили горячая вода.
Теплоноситель характеризуется параметрами, к которым относятся давление, температура и удельный объем.
Давление и единицы его измерения
Давление – это действие газа (жидкости) на стенки сосуда или сила, которая приходится на единицу поверхности, воспринимающей удары молекул данного газа (жидкости).
Экспериментами и практикой доказано, что жидкости и газы действуют на поверхность твердых тел, с которыми они граничат.
Силы действия жидкостей и газов на соприкасаемые сними поверхности называют силами давления.
Давлением называется отношение нормально направленной силы к площади поверхности, на которую сила действует.
Давление обозначается буквой Р. Для определения давления Р необходимо силу F разделить на площадь S, на которую действует эта сила = F / За единицу силы и веса принят 1 кгс (килограмм-сила), за единицу массы – 1 кг, аза единицу площади – 1 см
2
,таким образом,
давление измеряется в кгс/см
2
и его принято называть технической
атмосферой (ат).
Различают давление – атмосферное, избыточное и абсолютное.
Атмосферным называют давление воздуха (атмосферы) на Землю и на предметы, которые находятся на ней. Это давление называется барометрическим давлением, поскольку измеряется барометром, и обозначается Р
бар
.Давление воздуха на уровне моря при температуре С равно 760 мм рт. ст. Его принято называть физической
атмосферой (атм С увеличением высоты над уровнем моря атмосферное давление уменьшается.
Избыточное давление – это излишек над атмосферным давлением. Это давление измеряется манометром и поэтому давление называют манометрическим или рабочим (кгс/см
2
; мм рт.ст.; мм вод. ст.).
Соотношение между этими единицами следующее ат = 1 кгс/см
2
= 735,6 мм рт. ст. = 10 000 мм вод. ст = м вод. ст.
Абсолютное давление – это давление жидкостей или газов в закрытом сосуде, обозначается Р
абс и равно сумме избыточного и атмосферного давлений:
Р
абс
= Р
изб
+ Р
бар
Абсолютное давление может быть больше или меньше атмос- ферного.
Давление ниже атмосферного называется вакуумом (Р
вак
). В котельной практике это разрежение (тяга) в топке котла и газоходах.
Если давление Р меньше атмосферного, то Р
абс
= Р
бар
– Р
вак
Соотношение между физической и технической атмосферами следующее / 735,6 = В международной системе единиц СИ основная единица измерения давления – ньютон на квадратный метр (Н/м
2
).
По решению Международного комитета мер и веса, принятому в октябре 1969 г, эта единица названа паскалем Па, 1 Па = 1 Н/м
2
Эта единица давления очень мала и использовать ее на практике неудобно, поэтому используют кратные несистемные единицы кПа = 1 000 Па = З Па МПа = 1 000 000 Па = 10 6
Па ГПа = 1 000 000 000 Па = 10 9
Па.
Между единицами (кгс/см
2
; мм рт. ст мм вод. ст) и паскалем
(или кратными от него) используются следующие соотношения:
Физическая атмосфера атм = 1,033 кгс/см
2
= 760 мм рт. ст. » 101 325 Па » 101,3 кПа »
» 0,1 МПа
Техническая атмосфера
1ат = 1 кгс/см
2
= 735,6 мм рт. ст. » 98 666,5 Па » 98,7 кПа » 0,1 МПа мм рт. ст. = 133,322 Па » 133 Па мм вод. ст. = 9,8066 Па » 10 Па.
Температура и теплота, единицы их измерения
Температура является мерой теплового состояния или степени нагрева тел. Тепловое состояние тела характеризуется скоростью движения его молекул или средней внутренней энергией тела. Чем выше температура, тем больше скорость движения молекул.
Температура тела увеличивается или уменьшается в зависимости оттого, получает или отдает это тело тепло. Тела, которые имеют одинаковую температуру, находятся в тепловом равновесии, те. не передают тепло одно другому.
При нагревании тела расширяются, те. увеличиваются в объеме. Это обстоятельство учитывают при конструировании котлов и обмуровки, а также при проектировании трубопроводов различного назначения.
Единицей измерения температуры является градус Для измерения температуры чаще всего используются две шкалы практическая стоградусная Цельсия и термодинамическая или абсолютная
Кельвина.
Практическая стоградусная шкала имеет две постоянные точки плавление льда, которая принимается за 0 Си кипение воды при нормальном атмосферном давлении (760 мм рт. ст принятая за °С.
Температуру выше 0 С обозначают знаком «+» (плюс, ниже 0 С – знаком «–» (минус).
В системе СИ используют шкалу с началом отсчета от абсолютного нуля.
Абсолютный нуль характеризуется отсутствием движения молекул и отвечает температуре, которая ниже 0 Сна С примерно °С).
Единица термодинамической или абсолютной температуры –
кельвин (К).
Температуру в стоградусной шкале обозначают t, а в абсолютной Т Эти температуры связаны между собой соотношением:
Т = t + 273 К.
Теплота. Энергия, которая может передаваться от более нагретого тела к менее нагретому при непосредственном контакте или излучением, называется теплотой.
Теплота – вызывается хаотическим движением частиц (молекул,
атомов и т. д. За единицу измерения теплоты принята калория (кал),
которая равна количеству тепла, необходимого для нагревания 1 г воды на 1 С (при t от 19,5 до 20,5 С) при нормальном атмосферном давлении 760 мм рт. ст.
Если при измерениях основные или производные единицы оказываются чрезмерно малы или велики, то пользуются кратными и дольными единицами (табл. Таблица Кратные и дольные единицы измерения




±





±





±





±





±





±
В системе единиц СИ единицей измерения теплоты является джоуль Дж – универсальная единица работы, энергии и количества тепла. Соотношения между единицами измерения тепла следующие кал = 4,187 Дж » 4,2 Дж 1 Дж = 0,239 кал » 0,24 кал.
Способы передачи тепла. В котельных установках тепло от продуктов сгорания топлива к поверхностям нагрева передается тремя способами излучением (радиацией, теплопроводностью и конвекцией.
Излучение (радиация) – это передача тепла от одного тела к другому на расстояние с помощью электромагнитных волн, например,
от горящего факела к поверхностям нагрева котла.
Теплопроводность – вид теплопередачи, при которой перенесение тепла имеет атомно-молекулярный характер и происходит без макроскопического движения в теле (в стенке трубы котла от внешней поверхности к внутренней).
Вещества имеют различную теплопроводность. Так, теплопроводность накипи более чем враз, а сажи – более чем враз ниже теплопроводности чугуна. Отложения накипи и осадка затрудняют передачу тепла и приводят к перерасходу топлива.
Конвекция – передача энергии в виде тепла перемещением и перемешиванием нагретых масс жидкостей или газов. Пример конвекции распространение тепла по всей комнате от горячей батареи отопления.
В котле конвективный теплообмен происходит на хвостовых поверхностях нагрева, где горячие дымовые газы обтекают трубы экономайзера и нагревают проходящую по трубам воду, а проходя по трубам воздухоподогревателя нагревают воздух.
Удельный объем. Удельный объем газа или пара v – это объем единицы его массы. Удельный объем – величина, обратная плотности веществам v – объем веществам плотность, кг/м
3
;
m – масса вещества, кг.
Приборы для измерения давления и температуры,
их устройство и работа
Измерение давления. Для измерения давления газа и воздуха до 500 мм вод. ст. (500 кгс/м
2
) используют стеклянный U-образный
жидкостный манометр рис. 1). Манометр представляет собой стеклянную образную трубку, прикрепленную к деревянной (металлической) панели, которая имеет шкалу с делениями в миллиметрах.
Наиболее распространенные манометры со шкалами 0–100, 0–250 и мм. Трубка заполняется водой до отметки нуля. Величина давления равнa сумме высот уровней жидкости, опущенной ниже и поднятой выше нуля.
Для удобства отсчета и упрощения измерения на практике иногда используют манометры с двойной шкалой, в которых изменена цена деления в два раза и цифры от нуля вверх и вниз идут с интервалом 20: 0–20–
40–60 и т. д. При этом отпадает необходимость в указании высот уровней жидкости, достаточно измерить показания манометра по уровню одного колена стеклянной трубки. Измерение небольших давлений или разрежений до 25 мм вод. ст. (250 Па) однотрубными или образными жидкостными манометрами приводит к большим погрешностям при выполнении отсчета результатов измерения. Для увеличения масштаба показаний однотрубного манометра трубку наклоняют.
На таком принципе работают жидкостные тягонапоромеры ТНЖ
(рис. 2), которые заправляются спиртом плотностью r = 0,85 г/см
3
В них жидкость из стеклянного сосуда вытесняется в наклонную трубку, вдоль которой расположена шкала, градуированная в мм вод. ст. (Па).
1
3
1
2
2
Рис. 1. образный манометра – для определения давления;
б – для определения разрежения – конец трубки для подключения к измеряемой среде 2 – открытый конец трубки, сообщающейся с атмосферой 3 – шкала
а
б
Рис. 2. Тягонапоромер жидкостный типа ТНЖ:
1 – стеклянный сосуд 2, 5 – штуцеры 3 – уровень 4 – винт установки прибора по уровню 6 – винт перемещения шкалы для установки нуля – шкала 8 – наклонная трубка
При измерении разрежения импульс подсоединяется к штуцеру,
который связан с наклонной трубкой, а при измерении давления со штуцером, который связан со стеклянным сосудом.
На рис. 3 приведен однотрубный чашечный тягонапоромер типа
ТДЖ, упрощающий процесс измерения, – отсчет измерения производится также, как ив тягонапоромере типа ТНЖ, по показаниям столба жидкости водной трубке.
Мембранные тягонапоромеры. В котельных с паровыми котлами ДКВР, ДЕ, водогрейными котлами ТВГ, КВ-Г используются, помимо перечисленных выше, мембранные тягонапоромеры
(рис. Рис. 3. Жидкостный дифференционный тягонапоромер типа
ТДЖ:
1 – винт-фиксатор; 2 – сосуд с жидкостью 3, 7 – кронштейны стеклянная трубка 5 – шкала 6 – зажим 8 – шкала 9 – стекло – упор 11 – рамка 12 – болт
Рабочим элементом этого прибора служит спаянная из двух гофрированных мембран коробка 13, внутреннее пространство которой импульсной трубкой и соединено стопкой котла. При измерении разрежения мембранная коробка сжимается или распрямляется. Ее движение через рычажную систему передается на стрелку 7, которая перемещается вдоль шкалы, показывая величину разрежения.
На нуль стрелку устанавливают с помощью винта-корректора Спиральная пружина 15 служит для устранения влияния зазоров
(люфтов) в сочленениях рычажного механизма.
Пружинные манометры. Для измерения давления от 0,6 до 600 кгс/см
2
используются пружинные манометры.
Рабочим элементом манометра (рис. 5) служит выгнутая трубка эллипсовидного или овального сечения, которая деформируется под
Рис. 4. Схема показывающего мембранного тягонапоромера ТМ-П1:
1 – тяга 2, 8 – рычаги 3, 9 – винты 4 – ось балансирующих грузов – ось стрелки 6 – втулка 7 – стрелка 10 – пружина 11 – поводок – корректор 13 – мембранная коробка 14 – импульсная трубка – спиральная пружина
Рис. 5. Манометр с трубчатой пружиной – штуцер стрелка – шкала 4 – спиральная пружина 5 – трубчатая пружинка 6 – зубчатый сектор 7 – тяга
действием давления. Один конец трубки запаяна другой соединен со штуцером, которым подсоединяется к измеряемой среде. Закрытый конец трубки через тягу соединен с зубчатым сектором и центральным зубчатым колесиком, на ось которого насажена стрелка.
Под давлением измеряемой среды трубчатая пружина 5 выпрямляется, вращая при этом зубчатый сектор 6 и зубчатое колесико, а вместе сними и стрелку 2. По шкале 3 отсчитывают величину измеренного давления. Плавное движение стрелки обеспечивает спиральная пружинка (волосок) Манометр 6 (рис. 6) присоединяется к котлу через сифонную трубку 4, в которой конденсируется парили охлаждается вода и давление передается через охлажденную воду, чем предотвращается повреждение механизма от теплового действия пара или горячей воды, а также манометр защищается от гидравлических ударов.
Измерение температуры. В котельных для измерения температуры используются приборы, принцип работы которых основан на свойствах, проявляемых веществами при нагревании:
изменение объема – термометры расширения;
изменение давления – манометрические термометры;
появление термоЭДС – термоэлектрические пирометры;
изменение электрического сопротивления – термометры сопротивления. Жидкостные стеклянные термометры (рис. 7, 8 и 9) состоят из стеклянной капиллярной трубки, закрепленной на шкале, градуированной в градусах Цельсия. Трубка соединяется с резервуарчиком, заполненным рабочей жидкостью – ртутью или спиртом, подкрашенным в тем- но-красный или фиолетовый цвет. Температура кипения ртути 357 °С,
а спирта – 78,3 С. Для повышения точки их кипения пространство над ртутью или спиртом заполнено инертным газом под давлением.
При нагревании резервуарчика жидкость, заполняющая его, увеличивается в объеме и поднимается, а при охлаждении опускается по капиллярной трубке.
Ртутным термометром можно измерить температуру от –38 до С, спиртовым от –70 до +150 °С.
На котлах и трубопроводах термометры устанавливают в металлические гильзы и для защиты их от повреждения надевают оправу.
Рис. 6. Установка манометра с сифонной трубкой – трубопровод (барабан 2 – бобыш ка 3 – гайка – сифонная трубка 5 – трехходовой кран 6 – манометр
На горизонтальных трубопроводах термометры устанавливают вертикально либо наклонно, а на вертикальных – под углом Для лучшего восприятия тепла гильзы заполняют машинным маслом при измерении температуры до 150 С, при измерении более высоких температур – мелкими опилками оплавленной красной меди. Манометрические термометры рис. 10, 11) служат для дистанционного измерения температуры. Принцип их действия основан на изменении давления жидкостей, газа или пара в замкнутом объеме в зависимости от температуры.
Род рабочего вещества определяет вид манометрического термометра:
жидкостные заполняются ртутью, ксилолом, толуолом при начальном давлении 15–
20 кгс/см
2
;
газовые – инертным газом (азотом и др.);
парожидкостные – низкокипящей жидкостью (спиртом, эфиром, ацетоном и др.).
Граница измерения температуры от до +660 С зависит от вида рабочего вещества.
Манометрический термометр (см. рис. состоит из термобаллона 1, манометрической пружины 5 и соединяющей их капиллярной трубки Рис. 7. Термометр ртутный технический типа ТТ:
1 – термобаллон; 2 – капиллярная трубка 3 – шкала
Рис.9. Спиртовой термометр
Рис. 10. Манометрический термометр – латунный термобаллон; 2 – капиллярная трубка – передаточный механизм 4 – стрелка прибора – манометр с трубчатой пружиной и шкалой
5
4
3
2
1
Рис. 8. Термометр ртутный типа ТТ с изогнутой нижней частью
При нагревании термобал- лона рабочее вещество увеличивается в объеме. Под действием давления пружина,
выпрямляясь, действует на тягу с зубчатым сектором и вращает стрелку или перо самопишущего прибора. Шкала прибора градуируется в градусах Цельсия.
Для измерения и сигнализации температуры в схемах автоматического регулирования и защиты используются электроконтактные устройства ЭКТ (см. рис. 11). Прибор имеет корпус и соединительный капилляр длиной 1,6–10 м.
Двухпозиционное сигнальное устройство термометра состоит из двух изолированных друг от друга и от подвижной стрелки 4 предельных контактов и 14, устанавливаемых вручную с помощью поводка на любые деления шкалы прибора. Термоэлектрический пирометр используется для измерения температуры до 1 600 С, а также передачи показаний на тепловой щит и состоит из термопары, соединительных проводов и измерительного прибора.
Термопара представляет собой соединение двух проводников
(термоэлектродов), изготовленных из различных металлов (платина, медь) или сплавов (платинородия, константана, хромеля, алюмеля, копеля, изолированных друг от друга фарфоровыми бусами или трубочками. Одни концы термоэлектродов спаиваются, образуя горячий спай, а другие остаются свободными (холодный спай).
Для удобства при пользовании термопару помещают в стальную,
медную или кварцевую трубку (чехол).
При нагревании горячего спая образуется термоэлектродвижу- щая сила, величина которой зависит от температуры горячего спая и материала термоэлектродов.
Рис. 11. Кинематическая схема контактного манометрического термометра – держатель 2 – трубчатая пружина – трубка 4 – стрелка 5 – шкала стрелки для установки нижней и верхней границ сигнализации 7, 9 – контакты неподвижные 8 – поводок ведущий – волосок 11, 14 – контактные поводки – тяга 15 – термобаллон; 16 – капилляр 12
11
9
16
15
Измерительным прибором может быть милливольтметр или потенциометр. Шкала прибора размечается в градусах Цельсия сука- занием типа и градуировки (например, ТПП – термопара платино- родий – платиновая, градуировка ПП-1).
4. Термометры сопротивления используются для измерения температуры до 750 С (рис. 12 и 13). В них на слюдяную пластинку Рис. 12. Конструкция платинового термометра сопротивления:
а – чувствительный элемент термометра;
б – термометр в защитном чехле 1 – слюдяная пластинка 2 – платиновая проволока – серебряная лента 4 – серебряный вывод чехол 6 – штуцер головка – капилляр
Рис. 13. Термометры сопротивления:
а – платиновый 1 – серебряная лента, которая закрепляет слюдяной пакет 2 – платиновый провод 3 – слюдяная пластинка сна- сечкой 4 – серебряные выводы 5 – слюдяные накладки б – медный 1 – медный провод 2 – каркас
1
а
б
2
3
4
8
7
6
1
а
б
2
1
2
3
5
4
наматывается платиновый провод 2, к концам которого припаяны изолированные фарфоровыми изоляторами выводы из серебряной проволоки 4, которые присоединены к зажимам в головке термометра. Рабочий изолированный элемент вставляют сначала в алюминиевый, аза- тем в стальной чехол 5.
5
Вода, водяной пари воздух, их свойства
Вода и водяной пар как рабочие тела и теплоносители получили широкое использование в теплотехнике. Это объясняется тем, что вода является распространенным веществом в природе и кроме того,
вода и водяной пар обладают хорошими термодинамическими свойствами. Пар образуется из воды путем испарения и кипения.
Испарением называется парообразование, которое происходит только на поверхности жидкости. Этот процесс происходит при любой температуре. При испарении из жидкости вылетают молекулы, которые имеют относительно большие скорости, вследствие чего уменьшается средняя скорость движения молекул, которые остались,
и уменьшается температура жидкости.
Кипением называется бурное парообразование во всей массе жидкости, происходящее при передаче жидкости через стенки сосуда определенного количества тепла.
Температура кипения воды зависит от давления, под которым вода находится. Чем больше давление, тем выше температура, при которой начинается кипение воды.
Например, атмосферному давлению 1,033 кгс/см
2
(760 мм рт. ст.)
соответствует к = 100 С, а при давлении 14 кгс/см
2
– к = 194 Если кипение жидкости происходит в закрытом сосуде, то над жидкостью образуется пар, в котором имеются капельки влаги. Такой пар называется влажным насыщенным При этом температура влажного пара и кипящей воды одинакова и равна температуре ки- пения.
Если постоянно подавать тепло, то вся вода в сосуде, включая мельчайшие капли, превратится в пар. Такой пар называется сухим
насыщенным. Температура сухого насыщенного пара также равна температуре кипения к, которая соответствует данному давлению.
Количество тепла, необходимого для превращения в пар 1 кг жидкости, нагретой до температуры кипения к, называется скрытой теплотой парообразования (ккал/кг).
Скрытая теплота парообразования зависит от давления. Так, при атмосферном давлении 760 мм рт. ст. скрытая теплота парообразования ккал/кг. При повышении температуры скрытая теплота парообразования увеличивается.
Пар может быть насыщенными перегретым. Величина, определяющая количество сухого насыщенного пара в 1 кг влажного пара в процентах называется степенью сухости пара и обозначается буквой Х. Для сухого насыщенного пара Х = 100 Влажность насыщенного пара в паровых котлах должна быть в пределах 1–3 %, те. степень сухости Х = 100 – (1–3) = 99–97 %.
Отделение части воды от пара называется сепарацией ау ст- ройство, предназначенное для этого, – сепаратором.
Переход воды из жидкого состояния в газообразное называется
парообразованием, а из газообразного в жидкое – конденсацией.
Пар, температура которого для определенного давления превышает температуру насыщенного пара, называется перегретым. Разность температур между перегретыми сухим насыщенным паром при этом же давлении называется перегревом пара.
Состав и свойства воздуха. Сухой атмосферный воздух представляет собой многокомпонентную смесь состава (об. %): азот N
2
– 78 кислород O
2
– 21 %, инертные газы (аргон, неон, криптон и при углекислый газ – 1 %. Кроме того, воздух содержит водяной пар,
пыль, микроорганизмы и пр.
Газы, которые входят в состав воздуха, распределены в нем равномерно и каждый из них сохраняет свои свойства в смеси.
Азот N
2
и кислород О не имеют цвета, вкуса и запаха. Азот не горит и горение не поддерживает.
Кислород не горит, но активно поддерживает горение и является
окислителем, обеспечивающим горение всех видов топлива.
Плотность воздуха при нормальных условиях (0 Си мм рт. ст) равна r = 1,293 кг/м
3
. С повышением температуры плотность воздуха уменьшается.
Инертные газы не вступают в химические реакции с другими веществами.
В воздухе также находятся водяные пары, количество которых изменяется и зависит от конкретных атмосферных условий. Каждому значению температуры соответствует максимальное количество водяных паров, которые могут находиться в воздухе и определенное парциальное давление этих паров.
Различают влажность абсолютную и относительную.
Абсолютная влажность – это масса водяных паров, которая находится в 1 м воздуха.
Относительная влажность (j) – это отношение абсолютной влажности приданной температуре к максимально возможной абсолютной влажности при той же температуре. Для жилых помещений нормальной влажностью считается j = 60–70 %. Относительную влажность измеряют гигрометром или психрометром.
Точкой росы называется температура, до которой необходимо охладить воздух или продукты сгорания топлива, чтобы водяные пары, которые находятся в них, достигли состояния насыщения и выделились в виде росы. Температура точки росы для продуктов сгорания природного газа составляет 53–56 С

18
?? ? ? ? ? ? ? ? ? КРАТКИЕ СВЕДЕНИЯ ИЗ ЭЛЕКТРОТЕХНИКИ
Электрический токи его характеристики
Простейшая электрическая цепь (рис. 14) состоит из источника электрической энергии (генератора) Г, ее потребителя и двух линейных проводников Ли Л, соединяющих источник энергии с потре- бителем.
Источниками электрической энергии служат генераторы (устройства, которые превращают различные виды энергии – механическую, химическую, световую – в электрическую).
Источник электрической энергии и соединенный с ним линейными проводами потребитель этой энергии образуют замкнутую электрическую цепь, по которой протекает электрический ток.
Электрический ток – это упорядоченное движение электрических зарядов в проводимой среде, которое происходит под действием сил электрического поля.
Сила электрического тока определяется как количество электронов, протекающих через поперечное сечение проводника веди- ницу времени 1 с.
Единицей измерения силы тока является ампер, в системе СИ
обозначается А, в других системах – а. Обозначают силу тока буквами І или і.
Энергия, необходимая для беспрерывного протекания тока по электрической цепи, называется электродвижущей силой (ЭДС).
ЭДС источника тока не исчезает и при размыкании цепи. В этом случае ЭДС равна разности потенциалов (напряжению) на зажимах источника тока. Напряжение обозначают буквами U и u, измеряют в вольтах, в системе СИ обозначают В, а в других системах единиц – в.
Рис. 14. Схемы электрического тока:
а – постоянный ток б – переменный ток I – сила тока, А
Г
+
–
К потребителю
Л1
Л2
Г
+ (–)
– (К потребителю
I
I
I
I
а
б
Для измерения больших напряжений используется единица измерения киловольт 1 кВ = 1 000 В. Малые величины напряжения и
ЭДС измеряются в милливольтах 1 мВ = 0,001 В.
В рассматриваемых схемах электрический ток протекает под действием разности потенциалов (напряжения) на зажимах источника тока и направлен от точки с более высоким потенциалом (положительный заряд) к точке с более низким потенциалом (отрицательный заряд. За направление электрического тока условно принимают направление перемещения положительного заряда от плюса к минусу.
Если сила и направление тока не изменяются на протяжении времени, то такой ток называют постоянным
(рис. 15, а).
Электрический ток, который периодически изменяется по силе и направлению,
называется переменным
(рис. 15, б).
Для получения переменного тока используются генераторы, в которых на исходных клеммах возникает то положительный заряд
(плюс), то отрицательный заряд (минус. Переменный ток, кроме силы и напряжения, характеризуется периодом и частотой.
Периодом T называется время, в течение которого переменный ток совершает одно полное изменение по величине и направлению.
Частотой называется число полных изменений переменного тока, которые происходят за 1 с.
Период измеряется в секундах с, а частота – в герцах (Гц).
В различных областях техники используется электрический ток
различных частот. На электростанциях нашей страны используются генераторы, которые вырабатывают переменный трехфазный ток
частотой 50 Гц.
Проводники электрического тока и диэлектрики
Материалы, проводящие электрический ток, называются проводниками К ним относятся металлы, растворы кислот, щелочей и солей. В электротехнике в качестве материала для проводников широко используют медь и алюминий.
Материалы, которые практически не проводят электрический ток,
называются диэлектриками К ним относятся резина, слюда, пластмассы и многие другие материалы, а также воздух и газы. Диэлект-
Рис. 15. Токи:
а – постоянный;
б – переменный
б
а
Т
t
t
I
I

20
рики используются в качестве электроизоляционных материалов для электрической изоляции проводников друг от друга и от окружающей среды.
Направленному движению электронов в проводнике противодействуют его молекулы и атомы. Это противодействие принято оценивать электрическим сопротивлением. Электрическое сопротивление проводника обозначают буквой R. Единица измерения сопротивления Ом. При измерении больших сопротивлений используется килоом: 1 км = 10 3
Ом или мегаом: 1 МОм = 10 6
Ом.
Сопротивление проводника зависит от его материала, длины,
поперечного сечения и температуры.
Закон Ома для участка и полной цепи:
где R – сопротивление внешнего участка цепи Е – электродвижущая сила r – внутреннее сопротивление источника электрической энергии.
Трехфазный электрический ток представляет собой совокупность трех цепей переменного тока, в которых одновременно действуют три синусоидальные ЭДС одинаковой частоты, с равными амплитудами, смещенными одна относительно другой на угол 2p/3
(120°). Совокупность таких ЭДС называется трехфазной системой
ЭДС. Эту систему можно получить при вращении в однородном магнитном поле трех одинаковых обмоток, смещенных в пространстве на угол 2p/3 (Для характеристик энергетических условий важно, насколько быстро выполняется работа. Работа, которая выполняется за единицу времени, называется мощностью Р = А/t.
Если движение зарядов создавало постоянный ток, то q = i t, где – время, в течение которого был перенесен заряд. Следовательно,
работа, выполненная за время t, равна А = U I t. В электрической цепи при постоянном токе и напряжении мощность Р = А = U Заменив в этом выражении на основании закона Ома U = I R или = U q, получим три выражения мощности постоянного тока:
Р = V I =I
2
R = U
2 Каждое выражение используется в определенных условиях рас- чета.
Единицей измерения мощности служит ватт.
Вт = ВЧАЧс = Дж/с или Дж = ВтЧс.


8
,
5
(
,
5 U
Ватт – это мощность, при которой за 1 с совершается работа,
равная 1 Дж. В электрической цепи это мощность, которая затрачивается в проводнике при напряжении 1 В между его концами и притоке А.
Для измерения больших мощностей кВт = 10 3
Вт 1 МВт = 10 6
Вт.
Прибор для измерения мощности – ваттметр – имеет две измерительные цепи (две катушки, из которых одна (цепь тока) включается, как амперметр, последовательно с объектом измерения, а другая (цепь напряжения) подключается к объекту параллельно, как вольтметр.
Так как основная единица работы и энергии Дж – малая величина, тов электроэнергетических установках для измерения работы используется более крупная величина – киловатт-час (кВтЧч).
Это работа, которая совершается зач при постоянной мощности в 1 кВт.
Значит, 1 кВтЧч = 3 600 000 Дж.
Электрические сети низкого напряжения промышленных предприятий, как правило, выполняются четырехпроводными (три фазы и ноль, что дает возможность получить два различных напряжения.
Четырехпроводная система широко используется для электроснабжения смешанных осветительно-силовых нагрузок.
Осветительные нагрузки включаются на фазное напряжение, 220 В
(между фазой и нулевым проводом, а силовые нагрузки – на линейное напряжение 380 В (между двумя фазными проводами).
Трансформаторы переменного тока и электромагниты
При прохождении электрического тока по проводнику в окружающем пространстве возникает магнитное поле. При отключении тока магнитное поле исчезает. Магнитное поле возникает не только вокруг прямолинейного проводника, но и вокруг проводника, свитого в кольцо. Проводник, свитый в несколько колец, называется катушкой. Магнитное поле имеет наибольшую интенсивность внутри катушки и зависит от силы тока и числа витков.
Если изменять магнитное поле вокруг проводника, тов проводнике наводится ЭДС, под действием которой в замкнутом проводнике возникает электрический ток. Это явление называется взаимной
индукцией и положено в основу действия трансформатора.
Трансформатор. Электромагнитный аппарат, который превращает переменный ток одного напряжения в переменный ток другого напряжения (рис. 16), называется трансформатором
Обмотка, включенная в сеть источника электрической энергии,
называется первичной а обмотка, от которой энергия подается потребителю вторичной.
Если первичное напряжение меньше вторичного, трансформатор называется повышающим а если больше – понижающим.
Принцип работы трансформатора заключается в следующем:
если первичную обмотку трансформатора подключить к источнику переменного тока, то ток образует в стальном сердечнике (магнитопроводе) трансформатора переменный магнитный поток, который,
проникая в витки вторичной обмотки трансформатора, будет индук- тировать в обмотке ЭДС.
Если вторичная обмотка подключена к потребителю, то под действием индуктированной ЭДС в этой сети будет протекать переменный электрический ток. Таким образом, электрическая энергия будет передаваться из первичной обмотки трансформатора к вторичной, но при другом напряжении, которое зависит от соотношения числа витков в обмотках трансформатора.
Трансформаторы получили широкое применение при передаче электрической энергии на большие расстояния, для распределении энергии между потребителями ив различных устройствах автома- тики.
Электромагниты. Если в катушку поместить стальной сердечники пропустить через нее электрический ток, то сердечник намагничивается и приобретает свойства постоянного магнита.
Рис. 16. Трехфазный силовой трансформатор мощностью кВт – рукоятка переключения ответвлений обмотки высокого напряжения выводные изоляторы высокого напряжения 3 – выводные изоляторы низкого напряжения – указатель уровня масла 5 – расширитель пробка с фильтром – радиатор 8 – кожух трансформатора магнитопровод с обмотками обмотка высокого напряжения обмотка низкого напряжения ролики 5 6
7
8
9
10
11
12
На использовании явлений электромагнитизма основана работа электромагнитных приводов, где электрическая энергия превращается в механическую энергию перемещения подвижного элемента –
якоря.
Электромагниты нашли широкое использование в конструкциях реле, магнитных пускателей, переключающих и отключающих газовых клапанов.
В конструкциях клапанов-отсекателей, предназначенных для отключения подачи газа к горелкам котла, якорь электромагнита жестко соединен с клапаном и перемещается (втягивается, когда на обмотку подается напряжение, открывая проход газа. При отключении напряжения якорь с клапаном под действием своего веса опускается на седло и перекрывает проход природному газу. На этом явлении основано действие автоматики безопасности котлов.
Электрооборудование котельных,
его назначение и работа
Электрооборудование.
Электрическое оснащение современных котельных
(рис. 17) включает силовые и осветительные щиты, большое количество электродвигателей различного назначения спусковой и защитной аппаратурой, устройства автоматического регулирования и безопасности, приборы теплотехнического контроля,
систему кабелей и проводов.
Электродвигатели состоят из двухосновных частей:
статора – неподвижной части, которая имеет электрические обмотки, и ротора подвижной части, которая находится внутри статора.
Между ротором и статором имеется небольшой воздушный зазор.
Обмотка статора при включении в электрическую сеть образует вращающееся магнитное поле, которое пересекает обмотку ротора и индуцирует в ней ЭДС. В результате взаимодействия протекающего при этом в обмотке ротора тока с вращающимся магнитным
Рис. 17. Главный распределительный щит котельной – щит ЩО-20; 2 – щит ЩО-58
1
2
РПСУ
А 3124
полем статора ротор приходит во вращательное движение. Если ротор вращается со скоростью вращения магнитного поля, двигатель называется синхронным а если скорости неодинаковы асинхрон-
ным.
На рис. 18 приведены асинхронные двигатели в защищенном (а),
закрытом (б) и взрывозащищенном (в) исполнении.
а
б
в
Рис. 18. Асинхронные двигатели:
а – защищенный б – закрытый в – взрывозащищенный
Для изменения направления движения ротора достаточно поменять местами на клеммах двигателя два из трех подводящих проводов (фазы. При этом изменится чередование фаз обмотки статора, а значит, и направление вращения магнитного поля.
Характерными неполадками работы электродвигателей являются вибрация и перегрев.
Вибрация вызывает разрушение подшипников, ослабляет крепление электродвигателя на фундаменте и может привести к повреждению обмоток. Причиной вибрации может быть смещение осей валов электродвигателя и приводного механизма, а также оседание фундамента. Вибрация может быть следствием короткого замыкания статорной обмотки, в результате чего образуется неравномерное магнитное поле. Во всех случаях появления вибрации электродвигатель необходимо остановить, а затем выявить и ликвидировать ее причины.
Чрезмерный перегрев электродвигателя вызывает обгорание изоляции его обмоток и может привести к аварии.
Необходимо помнить, что перегрев не должен превышать 60 °С
как для самой обмотки, таки для стальных частей, которые соприкасаются с ней.
Например, статор электродвигателя имеет температуру 80 °С
при температуре окружающего воздуха 25 С. Превышение будет составлять 80–25 = 55 С, что является допустимой температурой перегрева
Пусковая и защитная аппаратура. Современные устройства включения электродвигателей подразделяются на две основные группы ручного и автоматического управления. Конструктивное различие пусковой аппаратуры состоит во включении главных контактов
(ручного или нажимного действия) ив защите от окружающей среды (открытая, закрытая, защищенная и взрывобезопасная).
Основными аппаратами ручного управления являются рубильники, переключатели и пакетные выключатели.
Рубильники и переключатели выпускаются водно, двух- и трех- полюсном исполнении.
Пакетные выключатели используются в роли ручных пускателей для электродвигателей небольшой мощности и собираются в виде пакетов из изоляционного материала, внутри которых размещены плоские контакты, которые замыкаются при повороте ручки вык- лючателя.
Основной аппаратурой автоматического управления являются кнопки управления, магнитные пускатели и автоматические выключатели (автоматы).
Кнопки управления служат для замыкания и размыкания цепи дистанционного управления. Конструкция кнопки предусматривает возврат в исходное положение под действием пружины. Кнопка управления имеет замыкающие, размыкающие или те и другие контакты. Комплект из двух и более кнопок, смонтированных водном корпусе, называется кнопочной
станцией.
Магнитные пускатели (рис. представляют собой трехфазные контакторы переменного тока с замыкающими контактами, которые помещены в стальной защитный корпус со съемной крышкой. Магнитный пускатель может иметь двухполюсное тепловое реле.
Включение и выключение магнитного пускателя осуществляются дистанционно с помощью кнопок Пуски «Стоп».
При нажатии на кнопку
«Пуск» в катушке магнитного пускателя появляется ток, вокруг нее образуется магнитное поле,
Рис. 19. Магнитный пускатель – катушка дугогасительная камера 3 – направляющая камера – якорь электромагнита 5 – держатель якоря
сердечник намагничивается и притягивает к себе якорь, который замыкает главные контакты вцепи электродвигателя. Одновременно с главными контактами вцепи управления замыкается контакт са- моблокирования, который разрешает отпустить кнопку «Пуск»,
не разрывая электрическую цепь катушки пускателя.
Тепловые элементы, включенные последовательно с обмотками электродвигателя, имеют вцепи управления размыкающий контакт,
который разрывает цепь катушки пускателя при опасных токовых перегрузках электродвигателя, что приводит к размыканию главных контактов и остановке двигателя.
Остановка происходит и при нажатии на кнопку «Стоп».
Магнитные пускатели защищают электродвигатели от перегрузки и понижения напряжения в сети более чем на 30–40 % номинальной, а также от самозапуска при исчезновении и повторном появлении напряжения в электрической сети, управляются дистанционно и автоматически.
Для защиты электрических цепей от токов короткого замыкания и длительных перегрузок последовательно с потребителями электроэнергии включаются плавкие предохранители Их работа основана на использовании теплового действия тока.
Автоматические выключатели (автоматы (рис. 20) могут выполнять функцию пусковой и защитной аппаратуры и состоят из рубильника и предохранителя. Отключение при коротких замыканиях и токовых перегрузках происходит автоматически с помощью тепловых и электромагнитных расцепителей. Преимуществом автоматов является значительно большая точность их настройки на заданную силу тока, чем при защите плавкими вставками.
Рис. 20. Автоматический выключатель серии АЗЕ 00:
1 – цоколь кожуха 2 – дугогасящая камера 3 – подвижный контакт – неподвижный контакт 5 – гибкое соединение 6 – тепловой расцепитель;
7 – отключающий рельс защиты – корпус механизма свободного расцепления рычаг для изменения вставки потоку спусковой валик с рычагом 11 – упорный рычаг механизма 12 – кнопка включения – приводные рычаги 14 – пружина механизма свободного расцепления кнопка отключения – капсула электромагнитного расцепления сердечник электромагнитного расцепителя; 18 – изолированная траверса 14
13 12
11
10
9
8
7
6
5
1 2 3 4
Заземление служит для защиты обслуживающего персонала от поражения электрическим током при прикосновении к корпусу, который оказался под напряжением.
  1   2   3   4   5   6   7   8   9   ...   21
Сопротивление заземления должно быть не больше 4 Ом.Со- противлениезаземления замеряется не реже 1 разв год ? ? ? ? ? ? ? ? ?
МАТЕРИАЛОВЕДЕНИЕ
Краткие сведения о металлах и сплавах,
используемых в котельных
Металлы и сплавы. Из общего числа известных в данное время химических элементов 85 относятся к группе металлов железо, медь Cu, алюминий Al, молибден Mo и пр, остальные – к группе неметаллов (углерод C, кислород O
2
, сера S, фосфор P и др.).
Металлами называются химические элементы, определяющими признаками которых являются свойства коваться, вытягиваться в нить и провод, свариваться, хорошо проводить тепло и электрический ток.
Неметаллы – химические элементы, которые не имеют вышеуказанных свойств.
Чистые металлы в технике почти не используются. Большая часть металлов используется в виде сплавов.
Сплавом называется состав любого химического элемента с другими химическими элементами. В состав сплавов входят металлы и неметаллы.
Сплавы железа с углеродом и другими элементами образуют группу черных металлов. К черным металлам относятся сталь и
чугун, которые используются для изготовления элементов паровых и водогрейных котлов, а также трубопроводов, арматуры и гарнитуры котельных.
Сталью называется сплав железа с углеродом при содержании углерода в сплаве менее 2 В машиностроении применяются углеродистые и легированные
стали, те. такие, в которых для улучшения механических и физи- ко-химических свойств используются другие металлы.
Углеродистые стали более дешевые, чем легированные, и поэтому находят широкое применение. В зависимости от содержания в них вредных примесей, способа выплавки и степени однородности свойств подразделяются настали обычного качества и качественные стали.
Легированные стали подразделяются на:
низколегированные (до 3,5–4 % легирующих элементов);
среднелегированные (4–10 % легирующих элементов);
высоколегированные (более 10 % легирующих элементов).
Химические элементы, используемые в легированных сталях обозначаются молибден – М, никель – Н, ванадий – Ф, вольфрам В, алюминий – Ю, марганец – Г, кремний – С, ниобий – Б, бор – Р,
хром – X, титан – Т. Ниже в качестве примера приводятся марки некоторых сталей, которые принято обозначать следующим об- разом:
30ХМ – низколегированная хромомолибденовая сталь со средним содержанием углерода 0,30 %, хрома – дои молибдена до 1 %;
12Х2МВ – низколегированная сталь со средним содержанием углерода 0,12 %, хрома – 2 %, молибдена – дои вольфрама до 1 По способу получения стали подразделяются на конверторные,
мартеновские и электростали.
Чугуном называется сплав железа с углеродом при количестве углерода в сплаве более 2 % (до 6 %). Кроме углерода чугун содержит также примеси марганца, серы и фосфора.
Основным материалом для получения чугуна является железная руда. Чугун выплавляют в доменных печах ив зависимости от физико-химических и специальных свойств подразделяется на серый, ковкий, жароустойчивый и высокопрочный Чугун обозначают следующим образом:
СЧ-12-28 – серый чугун, который имеет границу прочности при растягивании 12 кгс/мм
2
и гнутье 28 кгс/мм
2
;
СЧ-18-36 – соответственно при растягивании 18 кгс/мм
2
и гну- тье 36 кгс/мм
2
;
КЧ-30-6 – ковкий чугун, который имеет границу прочности при сгибании 30 кгс/мм
2
и относительное удлинение при растягивании ВЧ – высокопрочный чугун, который имеет границу прочности при сгибании 45 кгс/мм
2
и относительное удлинение при растягивании Цветные металлы в котельных используются для изготовления деталей арматуры и автоматики.
Наибольшее распространение имеют:
алюминий – провода, детали автоматики;
медь – провода, импульсные линии датчиков автоматики
бронза – детали арматуры;
латунь – трубки водоподогревателей, детали автоматики.
Латунью называется сплав меди с цинком (до 45 %), а также иногда с легирующими добавками элементов Al, Mn, Sn, Pb и других элементов, повышающих прочность, антикоррозийность и плавкие свойства.
Бронзой называется сплав на основе меди с добавлением олова,
алюминия, свинца, кремния, бериллия.
Сварка металлов. Электродуговая сварка осуществляется с помощью трансформаторов переменного тока или электросварочных генераторов постоянного тока. Сварка проводится электро- дами.
Газовая сварка осуществляется ацетиленовыми генераторами, в которых горючим газом служит ацетилен, получаемый в генераторе из карбида кальция.
В последнее время разработаны горелки для сваривания с помощью пропан-бутана. При газовой сварке используется сварочная проволока.
Пайка и припои. Пайкой называется процесс соединения металлических частей с помощью расплавленных металлов и сплавов,
которые называются припоями. Припои – мягкие и твердые.
Мягкие припои состоят из олова, свинца, небольшого количества сурьмы и других примесей (медь, висмут и пр.).
Мягкие припои плавятся при температуре до 300 Си используются для получения соединений, которые требуют высокой герметичности, но они имеют небольшую прочность.
Граница прочности мягких припоев при растягивании составляет кгс/мм
2
. Марки мягких припоев ПОС ПОС ПОС-40;
ПОС-30; ПОС. Буквы ПОС означают, что припой оловянисто- свинцовый, цифры после букв указывают на процентное содержание олова в сплаве.
Твердые припои – тугоплавкие сплавы на основе меди, серебра и прочих металлов. Твердые припои имеют температуру плавления Си высокую механическую прочность. Граница прочности при растягивании 20–40 кгс/мм
2
Марки твердых припоев ПМЦ-36; ПМЦ-48; ПМЦ-54; ПСр-25;
ПСр-45; ПСр-70.
Флюсы – специальные материалы, которые используются припайке для удаления пленки оксидов и прекращения окисления в процессе пайки.
Мягкие флюсы – хлористый цинк, канифоль, нашатырь. Твердые флюсы – порошкообразная бура
Прокладочные и уплотнительные материалы
Прокладочные материалы. При ремонте трубопроводов и арматуры для того чтобы уплотнить фланцевое соединение, используются прокладочные материалы. Обеспечивая высокую плотность фланцевых соединений, прокладочные материалы должны иметь хорошую пластичность, прочность (чтобы воспринимать внутреннее давление, а также устойчивость к температурным условиями разъедающему действию среды, в которой материалы находятся.
Основные материалы для прокладок указаны в табл. Таблица Основные материалы для прокладок




±
Асбест – группа волокнистых минералов, которые состоят из кремнезема (42–59 %), оксида магния (20–41 %) и небольшого количества закиси железа, оксида железа, оксида кальция, а также содержат воду (1–40 %) и имеют высокую огнестойкость, теплоизоляционные свойства и хорошую механическую прочность.
Асбест в котельных используется для соединения секций чугунных котлов при уплотнении ниппелей, для взрывных предохранительных клапанов, для сальников арматуры паровой ив других целях
Резина техническая листовая – в котельных и системах отопления используется для изготовления прокладок между фланцами водопровода, газопровода, между секциями радиаторов, в узлах автоматических устройств.
Резиновые трубки используются для соединения стеклянных жидкостных манометров с газо- и воздухопроводами и тягомеров стопкой и газоходами.
Паронит – прокладочный материал, изготовленный из асбеста,
резины и наполнителей. Наибольшее распространение получил паронит марки В – унифицированный. Используется в виде листов различных размеров, толщиной от 0,4 до 6 мм. Паронит выдерживает рабочее давление до 50 кгс/см
2
и температуру до 450 С. Его используют для уплотнения фланцевых соединений паропроводов, водопроводов горячей воды и газопроводов среднего и высокого давления.
Картон прокладочный изготавливается двух марок в листах и рулонах толщиной:
А (пропитанный) – 0,2–1,5 мм;
Б (непропитанный) – 0,3–2,5 мм.
Сохраняется в сухом месте. Используется для прокладок на водопроводах холодной воды. Перед установкой между фланцами прокладки смачивают водой и проваривают в масле.
Пластмассы – синтетические полимерные материалы, главным образом на основе синтетических смол (фторопласт. Используются шнур и лента ФУМ.
Набивочные (уплотнительные) материалы. К ним относятся различные сальниковые набивки и мастики, которые служат для предотвращения выхода пара или жидкости через зазоры сальников. Материалы должны иметь небольшой коэффициент трения,
высокую коррозийную устойчивость против износа при высоких температурах (табл. Таблица Набивочные (уплотнительные) материалы
















32
Обмуровочные и теплоизоляционные материалы
Обмуровочные материалы. Для выполнения обмуровки паровых и водогрейных котлов используется огнеупорный и строительный красный кирпич.
Материал, который состоит из сырой и огнеупорной глины, выжженной при высокой температуре, называется шамотом а изделия из него – шамотными.
В зависимости от огнестойкости шамотные изделия подразделяются наследующие марки:
Марка .............................................. ША
ШБ
ШВ, ШУС
Огнестойкость,°С, не ниже ........... 1730 1630 Шамотный кирпич выпускается двух размеров:
большой нормальный 250ґ123ґ65 мм;
малый нормальный 250ґ113ґ65 мм.
Используется также шамотный клиновой кирпич размерами ґ 123 ґ 65/55 и 250 ґ 113 ґ 65/55 мм.
При обмуровке котлов в основном используются шамотные изделия марок ШБ и ШВ.
При обмуровке газоходов котлов могут использоваться легкие шамотные изделия, которые имеют предельную температуру 1 150–
1 250 С, выпускаются в виде прямого, клинового и фасонного кирпича и маркируются:
АЛ-1,3 – с предельной температурой использования 1 350–1 400 °С.
БЛ-0,8 и БЛ-0,4 – с предельной температурой использования 150–1 250 °С.
Глиняный красный кирпич выпускается размером 250ґ125ґ65 мм.
Различают пять марок кирпича 75, 100, 125, 150 и 200. Цифра указывает на границу прочности при сжатии (кгс/см
2
).
О кон чан и е табл Теплоизоляционные материалы. Служат для уменьшения передачи тепла в окружающую среду, снижают тепловые потери и улучшают санитарно-гигиенические условия работы.
Теплоизоляционные материалы должны иметь:
низкую теплопроводность;
низкую удельную теплоемкость;
достаточную механическую прочность;
допускать обработку;
не вызывать коррозии металлов.
Эти материалы имеют пористое строение. Вследствие заполнения пор воздухом коэффициент их теплопроводности низкий.
В зависимости от происхождения теплоизоляционные материалы органические и неорганические. Органические материалы не выдерживают высоких температур и используются до 100 СВ состав большинства изоляционных материалов входит асбест,
волокна которого характеризуются высокой прочностью на разрыв и низкой теплопроводностью. Из асбеста изготовляются шнур, картон и асбестовая ткань, которые используются при температуре до 500 °С.
Из смеси разрыхленного асбеста и дешевых горных пород (диатомита, доломита, извести, отходов шиферного производства и пр.)
изготовляются различные порошкообразные материалы асбозурит,
асботермит, асбослюда, совелит и используются в виде мастик или после формовки и сушки в виде плит и фасонных изделий (сегментов и скорлупы) при температуре 450–500 °С.
Для теплоизоляции широко используется минеральная вата, которая состоит из тонких, в беспорядке размещенных стекловидных нитей, которые получают, продувая воздухом жидкий шлак (шлако- вата) или жидкое стекло (стекловата. Минеральная вата – распространенный материал, который имеет низкую теплопроводность. Ее используют в виде матов, полос, плит и других изделий при температуре до 600 °С.
Теплоизоляционные материалы и изделия приведены в табл. Таблица Теплоизоляционные материалы и изделия








34
?? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ЧТЕНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ И СХЕМ
Техническое черчение
Чертежи. Графическое изображение предмета (устройства, оснащения, прибора, дающее полное представление о его конструкции, размерах и материалах, из которых изготовлены отдельные его элементы, называется чертежом.
Для составления и оформления чертежей и текстовой части к ним применена Единая система конструкторской документации
(ЕСКД).
В машиностроении в зависимости от содержания различают:
чертежи деталей, содержащиеизображения деталей и данные,
необходимые для их изготовления (профиль резьбы, шероховатость,
покрытие поверхностей и т. д.);
сборочные чертежи – на них приведены изображения изделий и данные, которые необходимы для их сборки, изготовления и контроля, а также спецификация деталей, которые входят в данное изделие. Сборочные чертежи дают представление о форме и приближенных размерах каждой детали, их взаимосвязи, порядке сборки, разборки изделия и монтаже его в общей схеме механизма или установки;
О кон чан и е табл чертежи общего вида – определяют конструкцию изделия, взаимодействие его составных частей и объясняют принцип работы изделия схемы – на них условными обозначениями показаны составные части изделия (системы) и связь между ними.
Виды, разрезы, сечения. Все графические изображения предмета на чертеже подразделяются на виды, разрезы и сечения.
Видом называется изображение видимой части предмета (конструкции, устройства, повернутой к наблюдателю.
На чертеже предмет может быть представлен шестью видами
(изображениями): спереди, сверху, слева, справа, снизу, сзади. При этом можно вообразить, что предмет находится в центре куба и шесть изображений являются его проекциями на шесть сторон куба.
В основном используются три проекции, дополняя их для полной ясности тремя следующими видами.
Изображение предмета, мысленно рассеченного плоскостью или несколькими параллельными плоскостями, называется разрезом. То,
что находится между отсеченной плоскостью и наблюдателем, воображается отброшенным, а на разрезе показывают то, что получено в отсечном пересечении и то, что видно за плоскостью сечения.
При этом части предмета, которые пересекаются плоскостью сечения, обозначают соответствующей штриховкой.
Различают продольный разрез если пересекающаяся плоскость направлена вдоль длины или высоты предмета, и поперечный если пересекающиеся плоскости направлены перпендикулярно его длине или высоте.
Если предмет рассечен одной плоскостью, разрез называется
простым, а если двумя или больше плоскостями – сложным.
Сложные разрезы – ступенчатые, если секущие плоскости параллельны, или ломаные, если секущие плоскости пересекаются.
Сечением называется изображение на чертеже плоских геометрических фигур, которые образуются при рассечении мысленно предмета секущей плоскостью. Сечение является частью разреза, так как в нем показывается только то, что находится непосредственно все- кущей плоскости.
Длинные предметы, которые имеют постоянное или определенным образом изменяемое сечение, изображаются на чертежах с разрывами, то есть сокращенными.
Чертеж, выполненный от руки без строгого соответствия размеров линий на чертеже соответствующему масштабу, называется эскизом Пропорциональность размеров между собой на чертеже устанавливается на глаз, но цифровые значения размеров должны точно отвечать соответствующим действительности размерам детали.
Составляют эскиз детали, используя при этом необходимые измери-
трубопровод соединения трубопроводов пересечения трубопроводов гибкий трубопровод, шланг изолированный участок переход фланцевый, переход изменением диаметра фланцевое резьбовое резьбовое муфтовое лирообразный
П-подобный
}
}
соединение труб компенсаторы
}
тельные инструменты. В зависимости от сложности детали эскиз включает общие виды, разрезы и сечения.
Масштаб чертежа. Линейные размеры, приведенные на чертеже, могут не совпадать с соответствующими действительности размерами предмета в натуре и могут быть больше или меньше их. Отношение линейных размеров на чертеже к размерам в натуре называется масштабом.
Большие предметы чертятся в масштабе уменьшения (1:2; 1:10;
1:100), детали – в натуральную величину (1:1), а очень малые детали в масштабе увеличения (2:1; 10:1; Линии чертежей. При выполнении чертежей используются линии различного начертания и толщины.
Сплошными толстыми линиями обозначают видимый контур,
контур сечения.
Сплошные тонкие – размерные и выносные.
Штрих – невидимый контур.
Штрихпунктирные – оси и центральные линии.
Разомкнутые – линии сечений.
Принципиальные схемы котельных
Условные обозначения
Схема котельной стремя секционными водогрейными котлами показана на рис. неподвижная подвижная скользящая подвижная упругая
}
опоры трубопроводов вентиль обратный клапан центробежный насос задвижка проходной кран конденсатоотводчик
Схема котельной стремя паровыми котлами показана на рис. 22.
№ 1
№ 2
№ Циркуляционные насосы
Подпитка системы водой от городского водопровода
Грязевик
Потребители тепла
Рис. 21. Схема котельной стремя секционными водогрейными котлами
Водяной эк оно майзер
№ Водяной эк оно майзер
№ Водяной эк оно майзер
№ Паровой котел Паровой котел Паровой котел Питательные трубопроводы Питательные насосы По дпи- точные насо сы
А
тмо сферный деаэра тор
Цирк уляционные насосы ГрязевикПаров одяной подогреватель Пароводяной подогреватель Охладитель конденсата Охладитель конденсата Потребители тепла
Рис.
22.
Схема котельной стремя паровыми котлами ЭКСПЛУАТАЦИЯ КОТЛОВ ? ? ? ? ? ? ? ГАЗООБРАЗНОЕ И ЖИДКОЕ ТОПЛИВО
И ЕГО СЖИГАНИЕ В ТОПКАХ КОТЛОВ
Основные сведения о топливе
Топливом называются горючие вещества, которые сжигаются для получения тепла.
В соответствии с физическим состоянием топливо подразделяется на твердое, жидкое и газообразное.
К твердому топливу относятся древесина, торф, горючие сланцы, каменный уголь.
К жидкому топливу в основном относятся сырая нефть, различные нефтепродукты и мазут.
К газообразному топливу относятся природный газа также различные промышленные газы доменный, коксовый, генераторный и пр.
В зависимости от происхождения топливо подразделяется на
природное и искусственное.
Природным называют топливо в том виде, в котором топливо было получено при добыче каменный уголь, древесина, торф, сырая нефть, природный газ и др.
Искусственное топливо – продукт, полученный при технологической переработке природного топлива. Например кокс, брикеты,
дизельное топливо, мазут, генераторный газ и др.
Топливо, которое по техническими экономическим соображениям невыгодно перевозить на большие расстояния из-за его низкого качества и, как правило, используется вблизи места его добычи или получения, называется местным.
К высококачественному топливу относятся каменный уголь, ан- трациты, жидкое топливо и природный газ.
Все виды топлива состоят из горючей и негорючей частей.
К горючей части твердого и жидкого топлива относятся углерод С, водород H
2
, сера S.
К негорючей части относятся кислород O
2
, азот N
2
, влага W и зола А. Влага W и зола A составляют внешний балласт топлива, а кислород и азот – внутренний.
Топливо характеризуется рабочей, сухой и горючей массами.
Условия сжигания твердого топлива зависят от количества и свойств имеющихся в нем золы, влаги, количества летучих горючих веществ.
При сжигании жидкого топлива (мазута, имеющего высокую вязкость, одна из основных задач – распыление его на мелкие капли.
Газовое топливо наиболее удобно для смешивания его с воздухом, который необходим для горения, поскольку топливо и воздух находятся водном агрегатном состоянии.
Физико-химические свойства природных газов
Природные газы не имеют цвета, запаха и вкуса.
Основные показатели горючих газов, которые используются в котельных состав, теплота сгорания, плотность, температура горения и воспламенения, границы взрываемости и скорость распространения пламени.
Природные газы чисто газовых месторождений состоят в основном из метана (82–98 %) и других более тяжелых углеводородов.
В состав любого газообразного топлива входят горючие и негорючие вещества. К горючим относятся водород (Н, углеводороды (С
m
Н
n
), сероводород (Н, оксид углерода (СО к негорючим – углекислый газ (СО, кислород (О, азот (N
2
) и водяной пар (Теплота сгорания – количество тепла, которое выделяется при полном сгорании 1 м газа, измеряется в ккал/м
3
или кДж/м
3
. Различают высшую теплоту сгорания в с, когда учитывается тепло, выделяемое при конденсации водяных паров, которые находятся в дымовых газах, и низшую нс когда это тепло не учитывается. При выполнении расчетов обычно используется в с, так как температура уходящих газов такова, что конденсация водяных паров продуктов сгорания не происходит.
На практике используются газы с различной теплотой сгорания.
Для сравнения различных видов топлива, установления норм расхода и т. д. используется так называемое условное топливо за единицу которого принимают 1 кг топлива, имеющего теплоту сгорания
Q
н н = 7 000 ккал/кг (29 300 кДж/кг).
Плотность газообразного вещества r г определяется отношением массы вещества к его объему. Единица измерения плотности кг/м
3
Отношение плотности газообразного вещества к плотности воздуха при одинаковых условиях (давление и температура) называется относительной плотностью газа r о
Плотность газа r г = 0,73–0,85 кг/м
3
(r о = Температурой горения называется максимальная температура, которая может быть достигнута при полном сгорании газа, если количество воздуха, необходимого для горения, точно отвечает химическим формулам горения, а начальная температура газа и воздуха равна 0 Си такая температура называется жаропроизводительностью топлива.
Температура горения отдельных газов составляет 2 000–2 100 °С.
Действительная температура горения в топках котлов значительно ниже, составляет 1 100–1 600 Си зависит от условий сжигания.
Температура воспламенения – это такая температура, при которой начинается горение топлива без влияния источника воспламенения, для природного газа она составляет 645–700 °С.
Границы взрываемости. Газовоздушная смесь, в которой газа находится доне горит от 5 до 15 % – взрывается больше 15 % горит при подаче воздуха.
Скорость распространения пламени для природного газа –
0,67 мс (метан СН
4
).
Горючие газы не имеют запаха. Для своевременного определения наличия их в воздухе, быстрого и точного обнаружения мест утечки газ одоризируют (придают запах. Для одоризации используется этилмеркаптан (С
2
Н
5
SН). Норма одоризации 16 г С
2
Н
5
SH нам газа. Одоризация проводится на газораспределительных станциях (ГРС). При наличии в воздухе 1 % природного газа должен ощущаться его запах.
Использование природного газа имеет ряд преимуществ по сравнению с твердыми жидким топливом:
отсутствие золы, шлака и выноса твердых частиц в атмосферу;
меньше токсичных выбросов (CO, высокая теплота сгорания;
удобство транспортировки и сжигания;
облегчение труда обслуживающего персонала;
улучшение санитарно-гигиенических условий в котельной ив прилегающих районах;
достижение максимального КПД и т. д.
Однако использование природного газа требует особых мер осторожности, так как возможна его утечка через неплотности в местах соединения газопровода с газовой арматурой.
Наличие в помещении более 20 % газа вызывает удушье, скопление его в закрытом объеме от 5 до 15 % может привести к взрыву
газовоздушной смеси, при неполном сгорании выделяется
угарный газ СО, который даже при небольшой концентрации оказывает отравляющее воздействие на организм человека.
Горение природного газа
Горение – это сложный физико-химический процесс взаимодействия горючих компонентов топлива с окислителем, сопровождающееся выделением теплоты, света и продуктов горения. Горение полное и неполное.
Полное горение происходит при достаточном количестве кислорода, хорошем перемешивании топлива с окислителем и достаточной температуре в топке. При неполном горении топлива выделяется меньшее количество тепла, образуется оксид углерода (СО) угарный газ, отравляюще воздействующий на обслуживающий персонал, и образуется сажа, оседающая на поверхности нагрева котла,
ухудшающая теплообмен и увеличивающая потери тепла. Это приводит к перерасходу топлива и снижению КПД котла, загрязнению атмосферы.
Реакция горения углеводородов в общем виде описывается уравнением) Ч O
2
= m СОЧ В соответствии с этим можно записать реакции горения других компонентов природного и сжиженного газов и определить необходимое количество кислорода и воздуха:
метан: СН
4
+ 2O
2
= СО + Н
2
О;
этан: C
2
H
6
+ 3,5O
2
= 2CO
2
+ пропан С
3
Н
8
+ 5O
2
= ЗСО
2
+ 4Н
2
О;
бутан: С
4
Н
10
+ О = СО + 5Н
2
О.
Согласно формуле, для сгорания 1 м метана необходимо 2 м
3
кислорода, который содержится в 9,5 м воздуха. Для полного сжигания природного газа воздух подается в топку с небольшим избытком. Отношение действительно израсходованного количества воздуха в д к теоретически необходимому во называется коэффициентом избытка воздуха a = в д / во. Этот показатель зависит от конструкции газовой горелки и топки чем они совершеннее, тем меньше a. Необходимо следить, чтобы коэффициент избытка воздуха не был менее 1, так как это приводит к неполному сгоранию газа.
Увеличение коэффициента избытка воздуха сверх необходимого снижает КПД котла.
Полноту сгорания топлива можно определить с помощью газоанализатора и визуально – по цвету и характеру пламени
Горение регулируется изменением подачи воздуха или газа в топку котла. В процессе сжигания топлива может использоваться так называемый первичный воздух (смешивается с газом в горелке до горения) и вторичный воздух (соединяется с газовоздушной смесью в топке котла в процессе горения).
В котлах, оборудованных диффузионными горелками без принудительной подачи воздуха, воздух поступает в топку под действием разрежения в топке.
В котлах, оборудованных инжекционными горелками низкого
давления, первичный воздух поступает в горелку за счет инжекции газовой струей, а вторичный – за счет разрежения в топке.
В котлах со смесительными горелками первичный и вторичный воздух подается в горелку вентилятором и регулируется воздушными задвижками.
Подача газа регулируется рабочими кранами (задвижками),
которые установлены непосредственно перед горелками.
Нарушение соотношения между скоростью газовоздушной смеси на выходе из горелки и скоростью распространения пламени приводит к отрыву или проскакиванию пламени на горелках.
Если скорость газовоздушной смеси на выходе из горелки больше скорости распространения пламени, может произойти отрыва если меньше – проскок пламени в горелку.
При отрыве и проскоке пламени обслуживающий персонал должен аварийно погасить котел, провентилировать топку и газоходы в течение 10–15 мини снова разжечь котел.
Процесс горения газообразного топлива можно разделить на четыре основные стадии:
вытекание газа из сопла горелки в горелочное устройство под давлением с увеличенной скоростью (по сравнению со скоростью в газопроводе);
образование смеси газа с воздухом;
зажигание горючей смеси;
горение горючей смеси.
Жидкое топливо и его характеристики
Основным видом жидкого топлива, которое используется в котельных, служит топливный мазут – конечный продукт переработки нефти.
В стационарных котельных используются топливные мазуты
М-40 и М, а в транспортных (передвижных) котельных – флотский мазут Фи Ф. Флотские мазуты относятся к категории легких, мазут М – к категории средних, мазут М – к категории тяжелых мазутов.
По элементарному составу мазуты отличаются высоким содержанием углерода (С) – 85–87 %, водорода (Н) – 10,2–12,5 %, кислорода) и азота (N
2
) – 0,6–1 %.
Мазуты содержат серу (до 3,5 %), влагу (до 2 %), золу (дои имеют высокую теплоту сгорания (9 500–9 870 ккал/кг; 39 900–
41 450 кДж/кг).
Основные характеристики мазутов: вязкость, температура застывания, температуры вспышки и воспламенения, а также содержание серы.
По содержанию серы мазуты подразделяются натри класса ма- лосернистые (до 0,5 %), сернистые (0,51–2 %) и высокосернистые
(2–3,5 Вязкость мазута определяет условия его транспортировки, слива, перекачки и сжигания. Вязкость измеряют вискозиметром в градусах условной вязкости (°ВУ). Условная вязкость показывает, во сколько раз мазут вытекает через калиброванное отверстие вискозиметра медленнее, чем вода. С повышением температуры вязкость мазута уменьшается.
Температура застывания – это температура, при которой мазут теряет свою подвижность и застывает в виде недвижимой массы. +42 °С).
Температура вспышки мазута – это температура, при которой его пары образуют с воздухом смесь, которая загорается при поднесении к ней огня. Эта температура для различных марок мазута находится в пределах 90–150 С. Температура самовозгорания мазута °С.
Перед подачей на форсунки и сжиганием мазут необходимо подогреть до температуры 80–120 °С.
Для уменьшения жирных отложений при сжигании мазута на поверхностях нагрева ив газоходах, а также на дне резервуаров в мазут добавляют специальные жидкие присадки (типа ВНИИНП-102).
Мазутное хозяйство котельных. Основными элементами мазутного хозяйства (рис. 23) котельных являются:
подъездные пути (железная дорога, шоссе) с приемочным устройством мазутные резервуары (баки);
резервуар для присадок к мазуту;
фильтры грубой и тонкой очистки;
подогреватели мазута;
охладители конденсата;
насосы;
система трубопроводов
Доставленный в железнодорожных или автомобильных цистернах мазут подогревается до температуры 30–60 Св зависимости от марки. Для этого используется пар с давлением 5–6 кгс/см
2
, который подается непосредственно в цистерну.
Мазут, который сливается из цистерны, должен пройти через специальный фильтр, предотвращающий попадание механических примесей в мазутные резервуары.
Мазутные резервуары выполняются металлическими или железобетонными, наземными или подземными (рис. 24, Резервуары должны соединяться с атмосферой и иметь отстойники для сбора воды. Для того чтобы обеспечить подогрев мазута в резервуаре, используются стальные регистры на дне резервуара,
в которые подается пар.
Для перекачивания мазута используются специальные насосы
(шестеренчатые, лопатообразные, винтообразные, плунжерные).
Рис. 23. Схема мазутного хозяйства, 4 – фильтры тонкой очистки 2 – бадья 3 – теплообменник 5 – приямок, 7 – насосы 8 – спаренные фильтры 9 – патрубок 11 – термометр 10, 12 – указатели уровня 13 – подогреватель 14 – люк-лаз; 15 – мазутопровод; 16 – отводящий трубопровод 17 – цистерна 18–56 – задвижки и клапаны 43
44
51
47
48
49
55
56
54 52
53
7
8
50
41
40
42
33
32
4 3
28
25
24
3
2
Спуск
Гибкий шланг
К потребителю
От потребителя
19
18
21
22
15
16
14
Резервуар
№ Резервуар Шибер Шибер Колодец переключения
Соединительный колодец
Сливн ая эстакада Сливной лоток эстакады Рис. 24. Горизонтальный металлический резервуар – конденсатопровод; 2 – всасывающий трубопровод перемешивания – подающий мазутопровод; 4 – рециркуляционний мазутопровод; 5 – паропровод напорный трубопровод перемешивания 7 – резервуар 8 – смотровой люк 9 – управление хлопушкой 10 – люк для замеров 11 – стойка крепления трубы 12 – вентиляционная труба 13 – хомут 14 – поплавок уров- немера; 15 – уровнемер; 16 – подогревательный элемент 17 – фланец – люк-лаз; 19 – оплот под секционный подогреватель 20 – сливной патрубок угольник 22 – сетка 23 – накидная гайка 24 – труба 25 – рычаг – крышка 27 – тяга
Рис. 25. Наземный металлический бак для мазута – резервуар 2 – змеевидный подогреватель центральная труба
В котельную
Насосная станция 1
3
8
9
10
11 12
13
14
23
24
22
16
15
17
18
6
19 20
21
1
4
А–А
1
2
3
D
2
1
3
Б
Б
А
А
Б–Б
25
26
27

47
Мазутопровод к котельной и рециркуляционный мазутопровод к резервуарам прокладывают в траншеях или туннелях вместе с паропроводом и покрывают их общей тепловой изоляцией, чтобы не застывал мазут.
На рис. 26 приведены мазутные фильтры грубой (рис. 26, аи тонкой (рис. 26, б) очистки.
Сжигание жидкого топлива в топках котлов
Процесс горения жидкого топлива может быть разделен на четыре основные фазы:
распыление жидкого топлива на мельчайшие частицы;
испарение топлива и образование смеси паров жидкого топлива с воздухом;
зажигание образованной горючей смеси;
горение этой смеси.
Рис. 26. Мазутные фильтры:
а – фильтр грубой очистки 1 – днище 2 – ограничитель 3 – патрубок подвода пара 4 – перфорированная труба 5 – корпус фильтра 6 – фильтрующий стакан – патрубок отвода мазута 8 – перемычка 9 – воздушный вентиль 10 – крышка – провод крепления сетки 12 – патрубок подвода мазута 13 – прокладка – патрубок отвода грязи б – фильтр тонкой очистки 1 – труба подвода пара – днище 3 – кольцо 4 – патрубок 5 – патрубок отвода мазута 6 – хомут крепления сетки 7 – фильтрующий стакан 8 – корпус фильтра 9 – крышка 10 – воздушный клапан 11 – заглушка крышка каркаса 13 – центрирующий упор – перфорированная трубка 15 – трубка отвода пара 16 – трубка отвода грязи – патрубок подвода мазута 18 – пробка
1
а
б
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
Подвод пара
Выход грязи
15
1
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
16
17
18
Отвод грязи
Отвод пара
Воздух
Подвод пара
Подвод пара для очищения фильтров
Подвод пара
Мазут
2
Сгорание мазута происходит в парогазовом состоянии. При нагревании сначала испаряются легкие углеводороды, которые входят в состав мазута, а затем тяжелые. Чем меньше размер капель топлива, тем больше поверхность испарения и тем быстрее происходит процесс испарения и сгорания.
Для распыления жидкого топлива используются различного типа форсунки механические (центробежные и ротационные, паровые,
паромеханические, воздушные (высоко- и низконапорные).
Механические форсунки используют в котлах средней и большой производительности, для которых мазут является основным топливом. В механических форсунках распыление происходит при подаче мазута под давлением через сопло небольшого диаметра или за счет центробежных сил, создаваемых при закручивании топлива или измельчении его при вращении элементов форсунки. Преимуществом механических форсунок является небольшая затрата электроэнергии на распыл топлива, а к недостаткам относятся:
необходимость установки специальных насосов;
небольшие границы регулирования (70–100 необходимость периодической очистки от нагара.
Эти форсунки невозможно изготавливать небольшой единичной мощности, так как выходные отверстия для мазута должны были бы быть очень малыми, что приводило бык их частому забиванию.
Паровые форсунки проще механических по конструкции и обслуживанию, меньше подвержены забиванию и имеют большие границы регулирования производительности. Недостаток этих форсунок большая затрата пара, которая составляет 2–3 % общего количества пара, вырабатываемого котлом. Работа форсунки сопровождается сильным шумом. При паровом распылении используется насыщенный пар с давлением до 20 кгс/см
2
(при номинальном режиме. Затраты пара составляют 0,3–0,5 кг на 1 кг мазута.
1   2   3   4   5   6   7   8   9   ...   21
Воздушные форсунки в зависимости от давления воздуха для распыления подразделяются на высоко- и низконапорные. В высоконапорных форсунках используется воздух с избыточным давлением кгс/см
2
, затрата воздуха 0,6–1 кг на 1 кг мазута, что составляет % воздуха, необходимого для полного сгорания мазута. Воздух подается компрессором, который усложняет и удорожает обслуживание и снижает эксплуатационные показатели.
В низконапорных форсунках давление воздуха, который подается вентилятором, составляет 200–300 мм вод. ст. и почти весь воздух, необходимый для горения, поступает через форсунку.
Существенным недостатком работы котлов на мазуте является загрязнение поверхностей нагрева котла, которое вызывает ухудшение условий теплопередачи по сравнению с работой на природном
газе. Коэффициент избытка воздуха при сжигании мазута также несколько выше, чем при сжигании природного газа, что приводит к некоторому снижению КПД котла.
Температура подогрева мазута для форсунок различного типа,
приведена в табл. Таблица Температура подогрева мазута, С

















?? ? ? ? ? ? ? ? ? КОТЕЛЬНЫЕ УСТАНОВКИ
И ВСПОМОГАТЕЛЬНОЕ ОБОРУДОВАНИЕ
Основные понятия о технологии производства тепловой энергии в котельных
Современная котельная установка представляет собой сложное техническое сооружение и состоит из котла и вспомогательного котельного оборудования, размещенного в помещении котельной или вне ее границ и предназначенного для производства пара с необходимыми параметрами или для подогрева горячей воды, или того и другого одновременно.
В состав котла входят топка, пароперегреватель, водяной эко- номайзер, воздухоподогреватель, обмуровка, каркас с лестницами и площадками, а также арматура и гарнитура.
К вспомогательному оборудованию относятся тягодутьевые и питательные устройства, оборудование водоподготовки, топливопо- дачи, а также контрольно-измерительные приборы и системы авто- матизации.
Технологический процесс получения пара осуществляется в следующей последовательности. Топливо при помощи горелочных устройств вводится в топку, где и сгорает. Воздух, необходимый
для сгорания топлива, подается в топку дутьевым вентилятором или подсасывается через колосниковую решетку – при естественной тяге.
Для улучшения процесса сгорания топлива и повышения экономичности работы котла воздух перед подачей в топку может предварительно подогреваться дымовыми газами в воздухоподогревателе.
Дымовые газы, отдав часть своего тепла радиационным поверхностям нагрева, размещенным в топочной камере, поступают в конвективную поверхность нагрева, охлаждаются и дымососом удаляются через дымовую трубу в атмосферу.
Сырая водопроводная вода проходит через катионитовые фильтры, умягчается и далее поступает в деаэратор, где из нее удаляются коррозионно-активные газы (О и СО) истекает в бак деаэрованной воды. Из бака питательная вода забирается питательным насосом и подается в паровой котел.
Пройдя по поверхностям нагрева, вода нагревается, испаряется и собирается в верхнем барабане. Из котла пар направляется в об- щекотельный паровой коллектор и затем подается потребителям.
По назначению котельные установки разделяются на отопительные, производственно-отопительные и энергетические.
Тепловой баланс котла
При сжигании топлива в котле не все количество тепла, которое выделилось в топке, полезно используется для нагрева воды или получения пара. Часть тепла теряется с уходящими из котла газами,
с химическими механическим недожогом и пр. Основная задача при эксплуатации котла заключается в снижении этих потерь до мини- мума.
Тепловым балансом котла называется равенство введенного в котел тепла и использованного, которое складывается из полезно использованного тепла, пошедшего на выработку пара (горячей воды, и тепловых потерь, возникающих в процессе работы котельной установки. Тепловой баланс составляется на 1 кг твердого (жидкого) топлива или 1 м газообразного топлива.
Упрощенный тепловой баланс котла записывается в виде урав- нения:
при сжигании твердого топлива, кДж/кгЧт
Q
P
H
= Q
1
+ Q
2
+ Q
3
+ Q
4
+ Q
5
+ при сжигании жидкого и газообразного топлива, кДж/кг(м
3
)Чт
Q
P
H
= Q
1
+ Q
2
+ Q
3
+ Q
5
Если обе части уравнений разделить на Q
P
H
и умножить на то получим уравнения баланса, выраженные в процентах = q
1
+ q
2
+ q
3
+ q
4
+ q
5
+ q
6
,
100 = q
1
+ q
2
+ q
3
+ В формулах Q
1
; q
1
– полезно использованное тепло.
Потери тепла q
2
– с уходящими дымовыми газами q
3
– от химической неполноты сгорания q
4
– от механической неполноты сгорания Q
5
; q
5
– через наружные ограждения обмуровки в окружающую среду q
6
– с физическим теплом шлака.
Коэффициент полезного действия – полезно использованное в котле тепло = q
1
= 100 – q
2
– q
3
– q
4
– q
5
– q
6
;
h = q
1
= 100 – q
2
– q
3
– КПД котла зависит от величины тепловых потерь:
чем потери меньше, тем КПД выше. Значение КПД может находиться в пределах h = 0,93 – 0,7 (93–70 %), а величина тепловых потерь для котлов малой мощности составляет q
2
= 12–15 %; q
3
= 2–7 %;
q
4
= 1–6 %; q
5
= 0,4–3,5 %; q
6
= 0,5–1,5 Общие сведения о котлах
Паровым котлом называется устройство, в котором для получения пара или нагревания воды с давлением выше атмосферного, используемых вне пределов устройства, применяется тепло, выделяемое при сжигании топлива, а также тепло отходящих газов.
Водогрейным котлом называется устройство, имеющее топку,
обогреваемое продуктами сжигаемого в ней топлива и предназначенное для нагревания воды, находящейся под давлением выше атмосферного и используемой в качестве теплоносителя вне самого устройства.
В котел входят (рис. 27): топка, поверхности нагрева, паропе- регреватель, экономайзер, воздухоподогреватель, каркас с лестницами и площадками для обслуживания, обмуровка, газоходы, арматура и гарнитура.
Топка предназначена для сжигания топлива и передачи полученного при этом тепла теплоносителю, который нагревается в поверхностях нагрева, покрывающих стены топки
Поверхности нагрева – элементы котла, в которых происходит передача тепла от факела и продуктов сгорания теплоносителю (вода,
пар). Различают радиационную поверхность, которая получает тепло преимущественно излучением и конвективную поверхность, которая получает тепло в основном конвекцией Площадь поверхностей нагрева котлов измерятся в м
2
Радиационными поверхностями называются экраны, размещенные на стенках топки. В зависимости от размещения в топке, различают фронтовые, боковые, задние и потолочные экраны. Двухсторонними (двухсветными) называются экраны в виде ряда труб, которые размещены в топочном пространстве и обогреваются с двух сторон (например, в водогрейных котлах ТВГ).
10
1
2
3
4
5
6
7
8
9
11
12
13
14
15
Рис. 27. Примерная компоновка элементов котла – горелка 2 – боковой экран 3 – фронтовой экран 4 – подвод газа воздухопровод 6 – опускные трубы 7 – каркас 8 – барабан котла подвод воды 10 – выход пара 11 – пароперегреватель;
12 – змеевиковый экономайзер; 13 – газоход 14 – трубчатый возду- хоподогреватель; 15 – задний экран 16 – регулятор перегрева пара

53
Газоходы – каналы, образованные обмуровкой котла, шамотными или чугунными перегородками и предназначенные для направления продуктов сгорания топлива и размещения поверхностей нагрева.
Котельный пучок – группа труб конвективной поверхности нагрева, вваренных или ввальцованных в общие коллекторы или барабаны.
Внутренняя часть парового котла, заполненная водой, называется водяным объемом, а часть, которая заполнена паром, называется
паровым объемом Поверхность кипящей воды в верхнем барабане называется зеркалом испарения При работе котла зеркало испарения не должно выходить заграницы установленных верхнего и нижнего допустимых уровней.
Пароперегреватель – устройство, предназначенное для повышения температуры пара выше температуры насыщения, соответствующей давлению в котле.
К хвостовым поверхностям нагрева относятся экономайзер и
воздухоподогреватель, в которых используется тепло уходящих дымовых газов.
Экономайзером называется устройство, обогреваемое продуктами сгорания топлива и предназначенное для подогрева или частичного испарения воды, поступающей в паровой котел.
Воздухоподогреватель – устройство, обогреваемое продуктами сгорания топлива и предназначенное для подогрева воздуха, поступающего в топку на горение.
Каркас – металлическая конструкция из колонн, балок и связей,
которые установлены на фундаменте и предназначены для соединения и крепления элементов котла.
Обмуровка – внешнее изоляционное защитное ограждение котла.
Классификация котлов
Котлы различаются последующим признакам:
по назначению – отопительные, производственно-отопительные,
энергетические;
по материалу конструкций – чугунные и стальные;
по характеру теплоносителя, который вырабатывается – паровые и водогрейные;
по аэродинамическому режиму топки – с разрежением и наддувом;
по перемещению продуктов сгорания и воды – газотрубные (жаротрубные и с дымогарными трубами, в которых газы движутся внутри труб водотрубные, в которых вода или пароводяная смесь движутся внутри труб водотрубно-газотрубные;
по конструктивным особенностям – цилиндрические, горизон- тально-водотрубные, вертикально-водотрубные;
по характеру циркуляции рабочего тела – с естественной или принудительной циркуляцией;
по транспортабельности – стационарные и передвижные
Нагрев воды в котельных, где установлены только паровые котлы, осуществляется в водоподогревателях (бойлерах за счет тепла пара, который поступает из паровых котлов.
Паровой котел, в барабане которого размещено устройство для нагревания воды, используемой вне самого котла, а также паровой котел, в естественную циркуляцию которого включен отдельно стоящий бойлер, называют котлом-бойлером.
Паровой или водогрейный котел без топки или стопкой для дожигания газов, в котором в качестве источника тепла используются горячие газы технологических или металлургических производств или других технологических процессов, называется котлом-утили-
затором.
По принятой в данное время маркировке паровые стационарные котлы в соответствии со схемой циркуляции в них теплоносителя имеют следующие буквенные обозначения:
Е – с естественной циркуляцией;
Еп – с естественной циркуляцией и промежуточным перегревом пара;
ПР – с многократной принудительной циркуляцией;
П – прямоточный;
Пп – прямоточный с промежуточным перегревом пара;
Кп – скомбинированной циркуляцией и промежуточным перегревом пара.
К обозначению котла цифрами добавляют:
паропроизводительность, т/ч;
абсолютное давление, кгс/см
2
;
индекс топки буквами (Г – газ, М – мазут, если топка под наддувом буква н;
температуру перегрева пара показывают цифрами в скобках.
Например: Е-10-14Г; Е-25-14ГМ; Еп-16-14ГМ (250). Водогрейные котлы теплопроизводительностью 4–180 Гкал/ч обозначают буквами КВ. К обозначению добавляют:
вид сжигаемого топлива – буквами;
теплопроизводительность, Гкал/ч (МВт) – цифрами;
температуру нагретой воды, С – цифрами.
Например: КВ-Г-6,5-150; КВ-ГМ-10-150.
Топки котлов
Топкой или топочным устройством называется часть котла,
предназначенная для сжигания топлива с целью преобразования его химической энергии в тепло (рис. 28). Это может быть камера с колосниками или без них, зольник, устройство для подачи топлива и воздуха и для удаления шлака. Топка должна обеспечить полное и
устойчивое сгорание топлива с малыми потерями тепла. В топке происходит теплоотдача излучением (радиацией) к экранам.
По способам сжигания топлива топки подразделяются на слоевые и камерные.
Слоевые топки предназначены для сжигания твердого кускового топлива, камерные – для сжигания пылевидного, твердого, жидкого и газообразного топлив. В слоевых топках твердое топливо сжигается на колосниковой решетке.
В зависимости от расположения топки по отношению к котлу различают внутренние, нижние и выносные топки.
Внутренними топками называются топки, которые полностью или почти полностью ограничены поверхностями нагрева, которые воспринимают значительную часть излучаемого тепла. Во внутренних топках успешно сжигается высококалорийное топливо – природный газ и мазут.
Нижними топками называются топки, которые находятся под котлами, главным образом горизонтально-водотрубными и верти- кально-цилиндрическими. В этих топках можно сжигать топливо всех видов, за исключением очень влажных.
Выносные топки применяются для сжигания твердого топлива с большой влагой (дрова, торф) и размещаются впереди котла.
Все слоевые топки по способу загрузки топлива и обслуживания подразделяются наручные, полумеханические и механические.
В камерных топках отсутствует колосниковая решетка. Топочный объем представляет собой призматическую камеру, близкую к параллелепипеду. Сточки зрения аэродинамики камерные топки подразделяются на факельные и вихревые (циклонные).
Факельный метод сжигания характеризуется беспрерывным движением топлива вместе с воздухом и продуктами сгорания в топке.
1
а
2
3
4
4
5
1
1
8
7
9
6
б
в
Рис. 28. Схема организации топочных процессов:
а – слоевая топка б – факельная топка в – вихревая топка – подвод воздуха 2 – колосниковая решетка 3 – слой топлива – топочная камера 5 – подвод пылевидного топлива (аэропыли);
6 – подвод вторичного воздуха 7 – камера сгорания 8 – бункер топлива 9 – выход продуктов сгорания
Вихревой метод сжигания основан на транспортирующей способности вихря. Вихревые топки еще называются циклонными.
В котлах экономически оптимальной температурой продуктов сгорания на выходе из топки является:
при сжигании зольных пород (торф, сланец) 950–1 000 °С;
каменные угли и антрациты 1 100–1 200 °С;
жидкое и газообразное топливо 950–1 200 °С.
Экономичность работы топок оценивается рядом характеристик,
которые зависят от типа топок, марки и сорта топлива, способа его сжигания. К ним относятся:
нагрузка или тепловая мощность – это количество тепла, которое образуется при сжигании определенного количества топлива за единицу времени (МДж/с или МВт);
объемная тепловая нагрузка топки – это отношение нагрузки к активному объему топочной камеры, для различных топок она равна МВт/м
3
;
потери тепла (химический и механический недожог, потери в окружающую среду).
Тяга, дутье и тягодутьевые устройства котлов
Для нормальной работы котла необходимо беспрерывно подавать в топку воздух в необходимом количестве и отводить по газохо- дам в атмосферу продукты сгорания топлива.
Внешняя принудительная сила, которая заставляет воздух поступать в топку, а газообразные продукты сгорания двигаться по газо- ходами по дымовой трубе, называется силой тяги Отношение силы тяги к площади сечения дымовой трубы называется тягой. Различают естественную и искусственную тягу.
Естественная тяга возникает за счет дымовой трубы (риса искусственная создается дымососом.
Действие дымовой трубы основано на законе сообщающихся сосудов. Столб атмосферного воздуха давит снизу на колосниковую решетку. Топочная камера, газоходы котла и дымовая труба являются системой сообщающихся сосудов. Пока температура воздуха в котельной и дымовой трубе одинакова, в этой системе будет сохраняться равновесие.
Во время работы котла в дымовой трубе находятся горячие газообразные продукты сгорания (t = 130–400 Си равновесие в этой системе нарушается. Дымовые газы, которые находятся в дымовой трубе, значительно легче, чем окружающий воздух. Столб наружного воздуха, как более тяжелый, вытесняет столб газообразных продуктов сгорания в дымовой трубе и выталкивает их в атмосферу
Вследствие этого возникает беспрерывное движение воздуха и дымовых газов в котле.
Естественная тяга тем больше, чем ниже температура и выше давление атмосферного воздуха, выше температура продуктов сгорания в дымовой трубе и больше высота дымовой трубы.
Дымовые трубы выполняются стальными, кирпичными и железобетонными (рис. 30, Столб наружного воздуха Ст олб горячих продуктов сгорания Наружный воздух выше дымовой трубы
Рис. 29. Схема естественной тяги
Рис. 30. Металлическая дымовая труба – цоколь 2 – цокольная плита – растяжка 4 – кольца
Рис. 31. Кирпичная дымовая труба – цоколь трубы – труба 3 – футеровка громоотвод Стальные трубы имеют высоту не более 35 м.
Кирпичные трубы (высота дом) выкладываются из строительного кирпича, а при высоких температурах продуктов сгорания внутри футеруются огнеупорной глиной.
Железобетонные трубы строятся высотой 100 ми более.
Высота дымовой трубы определяется необходимой тягой или санитарными требованиями к выбросу продуктов сгорания.
Давление в топочной камере и по газоходам ниже атмосферного и поэтому называется разрежением.
Разрежение на выходе из топки поддерживается равным от 1 до мм вод. ст. (10–50 Па. У основания дымовой трубы разрежение составляет:
с естественной тягой – 1–3 мм вод. ст. (10–30 Пас искусственной тягой – 10–20 мм вод. ст. (1–2 кПа).
Это объясняется тем, что газообразные продукты сгорания теряют часть своего давления по мере их прохождения по газоходам к дымовой трубе.
Если топка имеет значительную высоту, то вследствие заполнения ее газообразными продуктами сгорания с высокой температурой топка действует как дымовая труба, те. в ней развивается естественная тяга. Благодаря этому в верхней части топки устанавливается разрежение меньшее, чем в нижней ее части. В некоторых случаях в верхней части топки возникает давление больше атмосферного. Это приводит к выбиванию пламени и газов из топки, что недопустимо.
Регулирование естественной тяги осуществляется с помощью шиберов, которые устанавливаются на газоходах котла, а искусственной с помощью осевого направляющего аппарата дымососа.
Для измерения тяги используются специальные приборы –
тя-
гомеры различных конструкций.
На котлах малой производительности используются стеклянные жидкостные тягомеры типа ТНЖ, которые заправляются спиртом.
На котлах средней производительности используются мембранные тягомеры ТМ-890.
Имея показания тягомера в двух точках газового тракта, можно по их разности определить сопротивление движению дымовых газов между этими точками.
Если тяга, которую создает дымовая труба, недостаточна для преодоления газового сопротивления котла, то для установления необходимого разрежения используют искусственную тягу Для этого перед дымовой трубой устанавливается дымосос
Устройство и принцип работы дутьевого вентилятора и дымососа
При искусственной тяге в топку котла воздух подается дутьевым вентилятором, а продукты сгорания топлива удаляются в атмосферу дымососом.
Дутьевой вентилятор (рис. 32) состоит из следующих узлов:
ходовой части, улиткообразного корпуса с всасывающими нагнетательным патрубками, рабочего колеса и направляющего аппарата.
1
Рис. 32. Дутьевой вентилятор – улиткообразный корпус 2 – прокладка 3 – рабочее колесо 4 – направляющий аппарат 5, 6 – уплотнительные сальники 7 – ходовая часть 8 – рым-болт;
9 – муфта 10 – электродвигатель 11 – вал 12 – термометр 13 – указатель уровня масла 14 – патрубок для ввода воды для охлаждения масла в ходовой части
2
3
4
5
6
7
8
9
С
12
10
11
12
13
Вид С
Ходовая часть 7 состоит из вала, который вращается на двух шариковых или роликовых подшипниках. Вся ходовая часть размещена в масляной ванне, которая имеет крышку и поддон. Масляная ванна заполняется веретенным или турбинным маслом. Температура масла проверяется термометром 12, а уровень – по указателю уровня масла 13, который размещен на масляной ванне. Для охлаждения масла подается вода по патрубку Рабочее колесо 3 – это устройство, состоящее из диска, к которому приварены или приклепаны лопатки, концы которых соединены между собой кольцом. К диску приварена втулка (ступица, с помощью которой диск закрепляется навалу. При вращении рабочего колеса вентилятора в центре рабочего колеса образуется разрежение. Воздух по воздуховоду подводится к центру колеса и за счет центробежной силы отбрасывается от центра к периферии, нагнетается в воздуховод и дальше подается к горелками в топку котла
Направляющий аппарат (рис. 33) устанавливается перед вентилятором на всасывающем патрубке и состоит из металлического патрубка с фланцами, внутри которого размещены поворотные лопатки Все лопатки имеют общий поворотный механизм, с помощью которого могут поворачивается одновременно на одинаковый угол. Лопатки выполнены таким образом, что придают потоку воздуха предварительное закручивание в туже сторону, в которую вращается ротор вентилятора,
благодаря чему сопротивление входу воздуха уменьшается.
Наибольшее распространение получили центробежные дутьевые вентиляторы, которые выпускаются следующих марок ВД-6; ВД-8;
ВД-10; ВД-12; ВД-13,5; ВД-15,5;
ВД-18; ВД-20, где В – вентилятор,
Д – дутьевой, цифра указывает на диаметр рабочего колеса в деци- метрах.
Дымосос (рис. 34) предназначен для создания искусственной тяги и удаления продуктов сгорания в атмосферу . Дымососы выпускаются следующих марок:
Д-8; Д Д Д Д-15,5;
Д-18; Д. В обозначении:
Д – дымосос, цифра указывает диаметр рабочего колеса в деци- метрах.
Рис. 33. Схема устройства направляющего аппарата – кожух направляющего аппарата – поворотные лопатки 3 – привод – кожух дымососа 5 – колонка дистанционного управления
4
3
5
1
2
Рис. 34. Центробежный дымосос типа Д одностороннего всасывания:
а – дымосос б – направляющий аппарат 1 – соединительная муфта 2 – ходовая часть 3 – термометр 4 – кожух-улитка; 5 – ротор (крыльчатка 6 – рычаг поворота лопаток 7 – коробка поворотных лопаток 8 – рассекатель; 9 – поворотные лопатки 10 – поворотное кольцо 11 – фундаментные болты
1
2
3
5
4
6
7
8
9
б
10
а
А
I
4
9
I
11
Конструкция дымососа типа Д аналогично конструкции вентилятора типа ВД, но имеет следующие особенности:
корпус, рабочее колесо, ступица рабочего колеса, направляющий аппарат выполняются из жаропрочной стали, это вызвано тем, что дымососы рассчитаны на работу при температуре газов 200–250 Св масляной ванне размещен змеевик с подводом воды для охлаждения масла;
корпус дымососа обязательно покрывается тепловой изоляцией.
Дымосос, как правило, выбирается по производительности больше,
чем дутьевой вентилятор, так как продуктов сгорания по объему больше,
чем воздуха и рассчитывается на полную нагрузку котла с некоторым запасом по производительности на 10 % и по напору – на 15 Регулирование нагрузки осуществляется с помощью направляющего аппарата, устроенного аналогично направляющему аппарату вентилятора.
В данное время промышленностью выпускаются вентиляторы и дымососы новой унифицированной серии 0,55-40-1 с загнутыми назад лопатками (рис. Рис. 35. Дымосос (дутьевой вентилятор) 0,55-40-1 (№ 8 – 12,5):
1 – электродвигатель 2 – рабочие лопатки 3 – рабочее колесо 4 – фланец отводящего патрубка 5 – направляющий аппарат 6 – лопатки направляющего аппарата 7 – приводная рукоятка поворота лопаток направляющего аппарата 8 – фланец всасывающего патрубка 9 – кожух
Дымососы и вентиляторы этой серии в зависимости от конструктивного выполнения подразделяются на две группы. Дымососы
ДН и дутьевые вентиляторы ВДН № 8, 9, 10, 11,2, 12,5 выпускаются с посадкой рабочего колеса 3 непосредственно навал электро-
1
2 3
4
5
6
7
9
8
4
2
А
9
Вид А
двигателя. Дымососы рассчитаны на долговременную работу при температуре продуктов сгорания 250 °С.
Дымососы ДН и дутьевые вентиляторы ВДН № 15, 17, 19, имеют собственные подшипники (корпуса которых охлаждаются водой, соединяются с валом электродвигателя с помощью муфты и рассчитаны на долговременную работу при температуре продуктов сгорания 200 °С.
Арматура котлов, ее виды и требования к ней
Арматурой называются приборы и устройства, которые обеспечивают безопасную и безаварийную работу котлов и котельного обо- рудования.
Вся арматура по назначению подразделяется на четыре класса класс – запорная арматура – для периодических отключений аппаратуры приборов или одних участков трубопровода от других. Должна обеспечивать высокую плотность при закрывании и иметь небольшое гидравлическое сопротивление при протекании через нее воды, пара, газа класс – регулирующая арматура – для изменения количества и давления протекающей по трубам среды. В качестве запорной и регулирующей арматуры используются задвижки, клапаны и краны класс – предохранительная арматура – для защиты от разрушения при повышении давления среды. К ней относятся предохранительные и обратные клапаны, легкоплавкие пробки класс – контрольная арматура – для проверки уровня жидкости в трубопроводах, котлах и других емкостях. К ней относятся водопробные и трехходовые краны, водоуказательные стекла.
По способу уплотнения корпуса арматура – сальниковая и бес-
сальниковая, а по способу присоединения – муфтовая и фланцевая.
В соответствии с Правилами Котлонадзора на корпусе арматуры должна быть четкая маркировка, где должны быть указаны:
товарный знак предприятия-изготовителя;
диаметр условного прохода;
рабочее давление среды;
направление потока среды (на клапанах).
На маховиках арматуры должно быть обозначение направления вращения при открывании и закрывании.
Запорно-регулирующая арматура
Задвижки предназначены для включения и отключения трубопроводов с условным проходом 50 мм и более, а также для регулирования расхода среды. По конструкции задвижки – параллельные и
клиновые, с выдвижными невыдвижным шпинделем. Задвижки обеспечивают небольшое гидравлическое сопротивление потока среды. Воду, парили газ можно подавать в задвижку с любой стороны.
Параллельная задвижка (рис. 36) изготовляется из чугуна и с трубопроводом соединяется с помощью фланцев болтами. Задвижка имеет корпус 4 с крышкой 8 и диски 3, свободно закрепленные на шпинделе 7. Между дисками устанавливается распорный клин При вращении маховика почасовой стрелке шпиндель вместе с дисками опускается, клин, упираясь в корпус, раздвигает диски, которые прижимаются к бронзовым кольцам 1 в корпусе и закрывают проход среде. Для плотного закрывания задвижки диски и кольца в корпусе притираются. Если маховик 14 вращать против часовой стрелки, шпиндель вместе с дисками поднимается, клин опускается и задвижка открывается.
Рис. 36. Параллельная задвижка:
а – с выдвижным шпинделем б – с невыдвижным шпинделем 1 – кольцо седла 2 – клин 3 – диск 4 – корпус 5 – обойма диска 6 – прокладка – шпиндель 8 – крышка корпуса 9 – болт с гайкой 10 – сальниковая набивка 11 – болт 12 – крышка сальника 13 – гайка 14 – маховик – траверса
а
б
15
14
13
12
11
10
9
8
7
5
6
4
3
2
1
Параллельные задвижки изготовляются у 50, 80, 100, 125, 150,
200, 300, 400 мм.
Клиновые стальные задвижки (рис. 37) применяются для воды и пара с рабочим давлением до 25 кгс/см
2
, изготовляются без редуктора с D
y
= 50–250 мм, с редуктором D
y
= 300–400 мм и электроприводом мм.
Рис. 37. Задвижки клиновые стальные:
а – с выдвижным шпинделем б – с невыдвижным шпинделем и редуктором в – задвижка с электроприводом 1 – корпус – крышка 3 – шпиндель 4 – клиновой затвор 5 – кольца – электропривод
а
1
б
в
2
3
4
5
6
В клиновых задвижках проходное отверстие перекрывается клиновым затвором 4. Клин помещается между наклоненными уплотнительными кольцами 5 корпуса. При вращении маховика шпиндель с помощью гайки перемещает диск, открывая или закрывая проход.
В задвижках с выдвижным шпинделем по выступающему над маховиком шпинделю можно оценить, открыта или закрыта задвижка.
В задвижках с неподвижным шпинделем – шпиндель вращается вместе с маховиком. На конце шпинделя и на дисках есть резьба.
При вращении маховика вращается и шпиндель, диски по резьбе поднимаются или опускаются, открывая или закрывая проход.
Уплотнение шпинделя в местах прохода через крышку корпуса в обоих случаях проводится сальниковой набивкой.
Клапаны (рис. 38) предназначены для закрывания прохода в трубопроводах Ж мм и для регулирования расхода жидкости и пара. Клапаны – муфтовые (рис. 38, б, в) и фланцевые (риса, гс прямыми наклонным шпинделем
Клапан состоит из чугунного или бронзового корпуса 1, который закрывается крышкой 7 (на резьбе или шпильками, и запорного (регулирующего) органа 5. Через крышку проходит шпиндель с резьбой,
на одном конце которого шарнирно закреплен клапана на другом маховик 8. Пространство между крышкой корпуса и шпинделем заполняется сальниковой набивкой 3, уплотненной втулкой, положение которой регулируется накидной гайкой или крышкой сальника В круглое отверстие корпуса впрессовано бронзовое кольцо (седло) При вращении маховика шпиндель опускается или поднимается и клапан закрывает или открывает проход. Плотность прилегания клапана к седлу обеспечивается прокладкой (из резины, кожи, фторопласта).
В паровых клапанах прокладка отсутствует, а плотность при закрывании обеспечивается притиркой клапана к седлу.
а
6
в
г
б
7
1
2
3
4
8
5
6
2
3
4
1
7
8
2
4
3
1
7
5
7
6
5
1
2
3
4
8
Рис. 38. Клапаны:
а – проходной с крышкой на шпильках б – проходной с крышкой на резьбе в – угловой г – прямоточный 1 – корпус – шпиндель 3 – сальник 4 – крышка сальника 5 – клапан – седло клапана 7 – крышка корпуса 8 – маховик
Клапаны на трубопроводах (рис. 39) устанавливаются таким образом, чтобы направление движения среды совпадало со стрелкой на корпусе (подача под клапан).
Положительное качество клапанов плавное регулирование и плотность закрывания недостаток – большое местное сопротивление (последствия поворотов среды).
Клапаны изготовляются D
y
= 15; 20; 25; 32;
40; 50; 80; 100; 125; 150; 200; 250 мм.
Краны – это арматура, предназначенная для быстрого открывания и закрывания прохода в трубопроводе, а также для регулирования расхода жидкостей и газов. Различают краны проходные, многоходовые, водоразборные и двойного регулирования. Проходные и многоходовые краны изготовляются
пробкового типа, а водоразборные – вентильного. Краны выпускаются с условным проходом у = 15–1 000 мм, наиболее распространены су мм.
Пробковые краны различаются:
по методу уплотнения – натяжные (рис. 40) и сальниковые (рис. Рис. 39. Фланцевый клапан – корпус 2 – гайка – фланец 4 – крышка с сальником 5 – шпиндель – маховик 7 – фланец для шпинделя 8 – шпилька седло 10 – клапан
Рис. 40. Кран натяжной газовый муфтовый – корпус 2 – пробка 3 – четырехгранная головка 4 – шайба гайка 6 – шпилька с резьбой
Рис. 41. Кран сальниковый – корпус 2 – пробка со штоком крышка сальника – сальниковая набивка – опорное кольцо 6 – прорезь в пробке 7 – болт
по способу присоединения – муфтовые, фланцевые, цапковые;
по материалу корпуса и пробки – стальные, чугунные, бронзовые, латунные, комбинированные.
Основными элементами кранов являются корпус 1 и коническая пробка 2 с прорезью для прохода среды. На четырехгранной головке под ключ наносится риска, которая совпадает с направлением прорези. Если риска на головке совпадает с направлением трубопровода, на котором установлен кран – проход открыта если риска размещена поперек трубопровода – проход закрыт.
В натяжных кранах в нижней части пробки есть шпилька с резьбой, на которую надевается шайба 4 и накручивается гайка 5. Плотность в этих кранах обеспечивается натяжением гайки. Краны, устанавливаемые на газопроводах, должны иметь упоры, ограничивающие поворот пробки в границах Плотность в сальниковых кранах (см. рис. 41) обеспечивается сальниковой набивкой 4. Уплотнение набивки осуществляется затягиванием сальника с помощью крышки сальника Для облегчения разборки сальникового крана в нижней части корпуса устанавливается отжимной болт Трехходовой кран (рис. 42) устанавливают между манометром и сифонной трубкой. На его ручке в виде буквы Т нанесены риски,
которые совпадают с направлением каналов в пробке. Вращая ручку можно поставить кран в следующие положения (см. I на рис. Рис. 42. Трехходовой кран:
І – положение трехходового крана а – рабочее б – постановка стрелки на ноль в – продувка сифонной трубки г – промежуточное (набор конденсата в сифонной трубке д – проверка рабочего манометра контрольным II – детали крана 1 – фланец для контрольного манометра 2 – пробка крана 3 – риски 7 – отверстия в пробке 8 – штуцер для манометра ниппель для сифонной трубки 10 – гайка для затяжки пробки III – крепление контрольного манометра для проверки рабочего манометра 4 – скоба контрольный манометр – сифонная трубка
1
а
б
в
г
д
9
3
8
2
4
5
6
3
2
7
10
I
II
III
Предохранительная арматура
Предохранительные клапаны служат для предотвращения разрушения котлов и сосудов при превышении рабочего давления и подразделяются на грузовые, пружинные и импульсные.
Рычажный грузовой клапан (рис. 43) имеет рычаг 6 с грузом, под действием которого клапан закрывается. При нормальном давлении в котле груз прижимает клапан 3 к седлу 4. При повышении давления сверх установленного клапан поднимается, излишек давления удаляется в атмосферу, а клапан под действием массы груза опускается на седло. Подвешивание дополнительного груза на рычаг или заклинивание клапана с целью устранения неплотности не допускается. Клапаны выпускаются одногрузовыми сумм и двухгрузовыми сумм. Регулирование клапанов проводится путем передвижения груза по рычагу.
На рис. 44 приведен ры- чажно-предохранительный клапан (контрольный, который в отличие от ранее рассмотренных клапанов имеет закрытый кожух 6, запирающийся на замок 9, для предотвращения несанкционированного перемещения груза Рис. 43. Рычажно-грузовые предохранительные клапаны:
а – однорычажные; б – двухрычажные;
1 – корпус 2 – крышка корпуса 3 – клапан – седло клапана 5 – шток рычаг – груз 8 – стойка 9 ограничительная скоба – стопорные болты
2
1
9
6
5
4
3
Пар
7
8
Рис. 44. Предохранительный клапан (контрольный – корпус 2 – седло клапана – клапан 4 – шток
1   2   3   4   5   6   7   8   9   ...   21

Смотрите также файлы