Разметка отверстий на развертке барабана

Задание

Произвести разметку отверстий на развертке барабана по следующим исходным данным:

Паропроизводительность, т/ч 40

Давление в барабане, кгс/см² 44

Количество труб фронтового и заднего экранов, шт. 128

Количество труб боковых экранов, шт. 2х24

Рекомендуемая скорость пара, м/с 25-30

Количество водоуказательных приборов, шт. 2

Сосуды постоянного уровня, шт. 4

Количество предохранительных клапанов Ду50, шт. 4

Количество штуцеров продувок Ду50, шт. 2

Штуцер собственных нужд Д219, шт. 1

Внутренний диаметр барабана, мм 1500

Толщина стенки барабана, мм 42

Материал стенки барабана Сталь 20К

Диаметр экранных труб 60х3

Диаметр опускных труб 108х4

Диаметр соединительных труб водоуказательных приборов 50х3

Диаметр соединительных труб сосудов постоянного уровня 38х3

Диаметр труб пароперегревателя 38х3

Введение

В энергетике часто используется котлы с естественной циркуляцией. В этих котлах пар образуется главным образом в так называемых экранных трубах, защищающих, кроме всего прочего, ограждения котла от излучения высокотемпературной зоны топочной камеры. Пароводяная смесь из топочных экранов поступает обычно в верхний не обогреваемый барабан, где происходит сепарация воды и пара. Насыщенный пар благодаря давлению в барабане котла поступает к потребителю, а вода по не обогреваемым опускным трубам подается к нижним коллекторам топочных экранов. Подъемное движение в топочных экранах осуществляется за счет разности плотностей воды в опускных трубах и пароводяной смеси в экранных трубах.

Определение диаметра и количества труб барабана котельного агрегата

1. Определяем диаметр и количество труб пароперегревателя из выражения:

,

Откуда:

где Д - паропроизводительность котельного агрегата, кг/с;

- удельный объем пара, м³/кг

- скорость пара, м/с

- площадь проходного сечения труб пароперегревателя, м².

Принимаем скорость пара 30 м/с.

Определяем удельный объем пара в барабане при давлении барабане. В данном случае давление в барабане 44 кгс/см², что соответствует:

= 0,04599 м³/кг

Получаем:

Количество труб пароперегревателя находим из выражения:

Получаем:

где n_n - количество труб пароперегревателя, шт.

d_вн - внутренний диаметр труб, м;

Принимаем 15 труб пароперегревателя.

2. Определяем количество подъемных труб:

n_под=n_бок+n_{фр. и задн.}

где n_бок - количество труб двух боковых экранов, шт.;

n_{фр. и задн}. - количество труб фронтового и заднего экранов, шт.

Из задания:

n_бок = 2·24 = 48 шт.,

n _{фр. и задн}= 128 шт.;

Получаем:

n_под = 48 + 128 = 176 шт.

3. Определение количества и выбор диаметра опускных труб:

Из выражения:

где - внутренний диаметр подъемной трубы, мм;

- внутренний диаметр опускной трубы, мм;

Принимаем 12 штук.

Прочностной расчет

1. Толщина стенки барабана:

где S_k - толщина стенки барабана, определенная в соответствии с нормами расчета на прочность, мм;

С = 2 - прибавка (технологическая + эксплуатационная);

2. Коэффициент прочности барабана ц:

Из формулы для расчета толщины стенки барабана, в соответствии с нормами расчета на прочность, определим коэффициент прочности барабана ц:

где Р - расчетное давление пара, P=44 кгс/см²;

D_вн - внутренний диаметр барабана, D_вн =1500 мм;

у - допустимое напряжение, у =13,2 кгс/мм²;

, получаем:

3. Определяем продольный t и поперечный t₁ шаги расположения отверстий, зная коэффициент ц.

Для продольного ряда отверстий:

откуда:

Для поперечного ряда отверстий:

откуда:

При косом расположении отверстий

;

t = 2a; t₁ = 2b; m = b/a.

Рассмотрим положение каждого вида труб:

а) Трубы пароперегревателя.

Ранее рассчитано количество труб n_n= 15 шт., O38x3 мм, расположены на оси В в один ряд.

Принимаем t = 150 мм;

Коэффициент прочности составит:

б) Трубы бокового экрана.

По заданию указано количество труб n_бок= 2х24 шт., O60x3 мм, расположены в поперечном шаге по обе стороны оси А по бокам барабана.

Принимаем t=100 мм.

Коэффициент прочности составит:

в) Трубы фронтового и заднего экранов.

По заданию указано количество труб n_{фр. и задн.} = 128 шт., O60x3 мм, расположены между осями А и Г в шахматном порядке.

Принимаем:

t = 300 мм; t₁ =150 мм; a = t/2 = 300/2 = 150 мм; b = t₁/2 = 150/2 = 75 мм;

m = b/а = 75/150=0,5;

Коэффициент прочности составит:

г) Опускные трубы.

Ранее рассчитано количество труб n_оп = 12 шт., O108x4 мм, расположены на оси А в один ряд. Определим минимальное значение продольного шага:

;

Принимаем t = 300 мм, тогда коэффициент прочности составит:

д) Водоуказателъные приборы.

Имеется два водоуказательных прибора, для установки, которых необходимо два отверстия в водяном пространстве и два отверстия в паровом пространстве. По вертикали отверстия располагаются строго перпендикулярно к вертикальной оси барабана, расстояние между отверстиями 600 мм, по 300 мм от центральной оси, O50х3 мм. Отверстия расположены вдоль оси Б.

Определим коэффициент прочности для поперечного шага t₁ = 600 мм:

.

е) Сосуды постоянного уровня.

Имеется четыре сосуда постоянного уровня. Четыре отверстия в паровом пространстве и пять в водяном. Расстояние по вертикали 500 мм, по 250 мм от центральной оси, O38х3 мм. Отверстия расположены вдоль оси Б.

Определим минимальное значение продольного шага:

;

Принимаем t = 300 мм, тогда коэффициент прочности составит:

;

Определим коэффициент прочности для поперечного шага t₁ = 500 мм:

ж) Отверстие для отбора пара на собственные нужды.

Согласно заданию имеется одно отверстие для отбора пара, O219 мм. Расположим это отверстие на оси В. Расстояние от центра крайнего отверстия предохранительного клапана до центра отверстия для отбора пара t = 400 мм.

Среднее значение диаметра:

;

Коэффициент прочности составит:

з) Отверстия под предохранительные клапаны.

Имеется четыре предохранительных клапана ДУ50. Отверстия O57x3,5мм расположены на оси В.

Определим минимальное значение продольного шага:

и) Отверстия под продувку.

Согласно заданию имеется два отверстия для продувки, O57х3,5 мм. Расположены на расстоянии от оси А равном 400мм.

Среднее значение диаметра отверстия опускной трубы и отверстия для продувки:

;

Коэффициент прочности составит:

5) Расчёт днища.

С двух сторон барабана установим эллиптические днища с отверстиями для лаза 420?320 мм. Толщина стенки днища составит:

где h - высота эллиптического днища, мм:,

ц - коэффициент прочности днища, ц = 0,7.

С учетом прибавки С = 4 мм толщина днища составит:

S=36,1+4=40,1 мм;

Принимаем толщину эллиптического днища S= 40 мм.

Список литературы

1. Шнуров М.Е., Каган Я.А., Барзолевский Н.М. Технология парогенераторо строения -М., 1972.

2. Леваков В.С. Основы котельного производства - М., 1986.

3. Широков С.И. Котельное производство - М.:ГНТИ,1960.