Процессы, протекающие в паровых котлах
При работе в котле непрерывно протекают следующие основные процессы:
горение топлива в топке;
передача тепла от горячих газов воде через поверхность нагрева;
парообразование, перегрев пара, нагрев воды и воздуха;
циркуляции воды в котле.
Основным процессом является горение топлива в топке, для чего необходимы: непрерывный подвод топлива и воздуха, распыление топлива, образование воздушно-топливной смеси, собственно горение и отвод продуктов сгорания из топки в газоход.
В котле имеют место два типа теплопередачи: радиационный (лучистый) и конвективный (см. выше).
При работе котла необходимо, чтобы температура стенок испарительных труб поддерживалась в пределах, в которых металл труб сохраняет прочность. Такие условия можно создать лишь при интенсивном охлаждении. В водотрубных котлах охлаждение обеспечивается циркуляцией воды в трубах. Циркуляция может быть принудительной и естественной.
Для реализации рабочего процесса к котлу подводятся три материальных потока-носителя энергии (топливо, воздух, питательная вода) и отводятся два (пар и уходящие дымовые газы). Для этой цели предназначены топливная, воздушная и питательная системы.
Основные характеристики котлов
паропроизводительность Dк, кг/ч;
давление пара в котле pк, МПа;
температура пара tп, °С;
расход топлива Вк, кг/ч;
коэффициент полезного действия (к.п.д.) ηк, % - отношение количества полезно использованной теплоты, к теплоте, выделяющейся при полном сгорании израсходованного топлива. (к.п.д. современных котлов 80..97%).
Классификация котлов
По назначению:
- главные;
- вспомогательные.
По относительному движению газов и воды:
- огнетрубные;
- водотрубные.
В настоящее время на морских транспортных судах мирового флота следующее соотношение количества вспомогательных котлов
- водотрубных около 50%;
- огнетрубных 25..30%;
- огнетрубно-водотрубных 20..25%.
Огнетрубные котлы применяю только в качестве вспомогательных. Их основными достоинствами является простота и удобство обслуживания.
По источнику теплоты:
- с непосредственным сжиганием органического топлива в топках;
- утилизационные, работающие на тепле выхлопных газов;
- комбинированные, когда в одном корпусе совмещаются оба источника теплоты.
По роду циркуляции воды:
- с естественной циркуляцией;
- с принудительной циркуляцией.
Котлы, работающие на сжигаемом топливе, как правило имеют естественную циркуляцию, утилизационные котлы, как правило имеют принудительную циркуляцию.
Возможно подразделение судовых котлов и по другим, менее значимым, признакам: например, по расположению форсунок — горизонтальное на одном фронте котла и потолочное расположение.
Паротурбинные установки
Принцип действия и конструкция судовых турбин
Турбина является тепловым ротационным двигателем, в котором потенциальная тепловая энергия пара (или газа) превращается в кинетическую, а последняя в свою очередь преобразуется в механическую работу вращения вала [1]. (В дальнейшем слово «газ» опущено, однако все излагаемое относится как к пару, так и к газу.)
Если преобразование потенциальной энергии в кинетическую происходит на неподвижных частях турбины, а превращение кинетической энергии в механическую работу — на подвижных, турбина называется активной.
Если преобразование осуществляется одновременно на одних и тех же подвижных частях турбины, турбина называется чисто реактивной.
Наконец, превращение потенциальной энергии пара в кинетическую может происходить частично на неподвижных частях турбины и частично — на подвижных; в этом случае турбина работает с некоторой степенью реактивности. Все современные турбины действуют по последнему принципу.
Турбины, действие которых основано преимущественно на активном принципе, называют активными, а турбины, действие которых основано наполовину на реактивном принципе — реактивными.