РОСЖЕЛДОР
Государственное образовательное учреждение
высшего профессионального образования
«Ростовский государственный университет путей сообщения
Министерства путей сообщения Российской Федерации»
(РГУПС)
Ю. А. Магнитский, А. М. Елманов, Я. Ю. Магнитский
ОПРЕДЕЛЕНИЕ ОСНОВНЫХ ХАРАКТЕРИСТИК
АРМАТУРЫ КОТЕЛЬНОГО АГРЕГАТА
Методические указания к лабораторной работе
Ростов-на-Дону
2004
УДК 621.182.
А., М., Ю.
Определение основных характеристик арматуры котельного агрегата: Методические указания к лабораторной работе. - Ростов н/Д: Рост. гос. ун-т путей сообщения, 2004. - 11 с.
Методические указания к лабораторной работе имеют своей целью ознакомление студентов с конструкциями натурных образцов котельной арматуры, с методами построения характеристик арматуры - запорных, регулирующих и предохранительных клапанов, с общей классификацией всех видов арматуры.
Указания предназначены для студентов специальностей «Промышленная теплоэнергетика», «Охрана окружающей среды».
Ил. 5. Библиогр.: 2 назв.
Рецензент: канд. техн. наук, доц. А. Б. Балиоз (РГУПС).
Магнитский Юрий Александрович,
Елманов Андрей Михайлович,
Магнитский Ярослав Юрьевич
Определение основных характеристик арматуры котельного агрегата
Методические указания к лабораторной работе
И. Гончаров
Техническое редактирование и корректура А. И. Гончаров
Подписано к печати 11.07.04. Формат 60 х 84/16.
Бумага офсетная. Ризография. Усл. печ. л. 0,7.
Уч.-изд. л. 0,66. Тираж 60 экз. Изд. № 000. Заказ № .
Ростовский государственный университет путей сообщения.
Ризография РГУПС.
Адрес университета: 344038, г. Ростов н/Д, пл. Народного ополчения, 2
© Ростовский государственный университет путей сообщения, 2004
СОДЕРЖАНИЕ
1. Цель работы
2. Классификация арматуры котельного агрегата
3. Запорная арматура
4. Регулирующая арматура
5. Предохранительная арматура
6. Вопросы для самопроверки
Рекомендуемая литература
1. Цель работы
Ознакомление с видами арматуры котлоагрегатов; определение, на основе замеров, основных конструктивных размеров арматуры; построение на основании теплотехнических расчетов характеристик запорных, регулирующих и предохранительных органов.
2. Классификация арматуры котельного агрегата
На рис.1 показана классификация основных видов арматуры и приведены ее принципиальные схемы [1].
Студенты должны, используя схему (рис. 1), пояснить принципы действия арматуры, отличия отдельных видов арматуры одного назначения друг от друга, их достоинства и недостатки.
3. Запорная арматура
Ознакомившись с конструкцией вентиля, имеющегося в лаборатории, студенты замеряют основные размеры: диаметры тарелки клапана и седла, а также высоту подъема клапана (рис. 2).
На основании замеров рассчитывается проходное сечение в зависимости от высоты подъема клапана.
Проходное сечение равно:
F=p×D×h ,
где h– высота подъема клапана.
Необходимая полная высота подъема клапана может быть определена из уравнения:
p×D×hп=p×D2/4,
где hп – необходимая полная высота подъема клапана.
Из последней формулы следует:
hп=D/4.
Рассчитанная величина hп сравнивается с измеренной hmax.
Рис. 1. Классификация основных видов арматуры
Рис. 2. Запорный клапан
D - диаметр проходного отверстия, D - диаметр клапана, h - высота подъема клапана,
hmax - максимальная высота подъема клапана
По данным расчетов строится график зависимости проходного сечения от высоты подъема клапана F(h).
Рассчитывается также максимальный расход пара через клапан из уравнения неразрывности:
G×v=Fmax×c,
где v – удельный объем пара, м3/ кг;
Fmax - максимальное проходное сечение клапана (Fmax = p×D2/4);
с - скорость пара (ее можно принять равной 40 … 60 м/с).
4. Регулирующая арматура
Для плавного регулирования расхода пара через вентиль в клапане вентиля объединяют тарельчатую и конусную часть, как показано на рис. 3.
Форму конуса можно характеризовать отношением его высоты S к диаметру D.
Связь между высотой подъема клапана и проходным сечением определяется из подобия треугольников amn и bon (рис. 3).
Рис. 3. Регулирующий клапан
Из подобия треугольников:
,
где Dк - диаметр конуса в сечении eg.
Из последнего выражения следует:
Откуда проходное сечение при подъеме клапана h равно:
.
Зная величины D, S и задавшись различными значениями высот подъемов клапана h, нужно построить зависимость F(h).
При одинаковых величинах D и разных значениях S следует рассчитать аналогичные зависимости, сравнить полученные зависимости между собой и с характеристикой запорного клапана (см. раздел 3).
Характеристики клапанов имеют вид, показанный на рис.4. Они построены для клапана с диаметром отверстия седла D = 50 мм и трех высот конуса S, равных 0, 50, 100 мм (отношения S/D соответственно равны 0, 1 и 2).
Рис. 4. Характеристики клапанов:
1 – запорного (S = 0); 2 - регулирующего (S = 5,0 см и S/D = 1);
3 – регулирующего (S = 10,0 см и S/D = 2).
5. Предохранительная арматура
Предохранительные клапаны могут быть контрольными и рабочими.
При давлениях пара свыше 10 МПа контрольные клапаны должны открываться при превышении номинального давления на 5 %, а рабочие - на 8 %. При давлениях пара до 10 МПа соответственно на 3 % и 5 % [1].
На рис. 5 изображена схема грузового предохранительного клапана, имеющегося в лаборатории кафедры ТЭЖТ РГУПС.
Рис. 5. Грузовой предохранительный клапан
Студенты измеряют размеры D, a, b клапана. Затем нужно рассчитать силу, с которой пар давит на клапан, необходимую для работы клапана массу груза, расход пара через клапан.
Моменты сил, действующих в конструкции:
Pк× a =Pг× b, Н×м,
где Pк - сила, создаваемая давлением пара на клапан:
Pк =
, Н,
здесь рк - номинальное давление пара в котле, Па;
D - диаметр проходного отверстия, м2;
Dр - превышение давления в паровом котле по отношению к номинальному давлению, Па;
Pг - сила тяжести груза, Н.
Из последней формулы следует, что сила тяжести груза равна:
Pг = Pк × a/b, Н.
Необходимая для работы клапана масса груза равна:
Мг= Pг/g, кг,
здесь g - ускорение свободного падения, м/с2.
Расход пара через клапан рассчитывается из уравнения неразрывности:
G=F×c×r,
где r – плотность пара, кг/м3;
F - проходное сечение клапана (F = p×D2/4), м2;
с - скорость пара (ее можно принять равной 80 … 100 м/с).
Рассчитанный таким образом расход пара можно сравнить с расходом пара котлоагрегата при номинальной нагрузке.
6. Вопросы для самопроверки
1. Что такое арматура котельного агрегата? (Дайте общее определение).
2. Чем отличается вентиль от задвижки и крана? В чем состоят их достоинства и недостатки?
3. Как зависит выбор типа запорной арматуры от диаметра трубопровода?
4. Сравните величину гидравлического сопротивления разных типов запорной и регулирующей арматуры?
5. Для чего в клапане регулирующего вентиля делают конусную часть?
6. Для чего применяется обратный клапан? К какому типу арматуры его можно отнести; к запорной, регулирующей, предохранительной, или контрольной?
7. В каких частях котельного агрегата устанавливаются предохранительные клапаны?
8. Каковы достоинства и недостатки грузовых и пружинных предохранительных клапанов?
9. Какой вид будет иметь зависимость проходного сечения вентиля от числа оборотов штока?
10. Как работает водоуказательный прибор со сниженным указателем уровня?
РЕКОМЕНДУЕМАЯ ЛИТЕРАТУРА
1. Парогенераторы: Учебник для вузов/ Под ред. А. П. Ковалева.– М.-Л: Энергия, 1966. – 448 с.
2. Н., Н. Котельные установки промышленных предприятий: Учебник для вузов. – М.: Энергия, 1978. – 704 с.
Основные порталы (построено редакторами)