Проектирование судовых парогенераторов

Учебник написан по программе одноименного курса по специальности "Парогенераторостроение".
Рассмотрены требования к судовым парогенераторам (ПГ), их компоновка, даны практические рекомендации и алгоритмы соответствующих расчетов. Впервые освещены такие вопросы, как разработка тепловых схем и профилей ПГ, проектирование стен, экономические расчеты ПГ.
Предназначен для студентов кораблестроительных вузов. Многие вопросы могут заинтересовать специалистов по судовому парогенераторостроению, а также проектировщиков судовых энергетических установок.

Оглавление
Предисловие
Обозначения
Индексы
Часть первая. Общее проектирование судовых парогенераторов
Глава 1. Задачи проектирования
1.1. Основные стадии разработки проекта
1.2. Общие требования
Качества парогенератора
Критерии совершенства организации рабочих процессов
Показатели надежности и безотказности
Соотношения технических характеристик и показателей качества
Стоимость парогенератора
1.3. Классификация парогенераторов и тенденции их развития
1.4. Общие принципы проектирования
Выбор руководящего принципа
Методика комплексной оптимизации
Глава 2. Компоновка парогенератора
2.1. Структура парогенератора и задачи компоновки
Общая компоновочная структура ПГ
Объем информации, определяющей компоновку ПГ
2.2. Компоновка топки
2.3. Структура газовоздушного тракта
Общие принципы
Принципиальные схемы трактов
2.4. Параметры поперечных сечений трактов парогенератора
Форма и габариты поперечных сечений ГТ
Площадь поперечного сечения ПВТ
Протяженность элементов ПГ вдоль потока газов
2.5. Общая компоновка газовоздушного тракта
2.6. Положение газоходов в пространстве и их сочетание с элементами ПГ
Вертикальные газоходы
Горизонтальные газоходы
Наклонные газоходы
2.7. Завершающие этапы компоновочных работ
Глава 3. Тепловая схема парогенератора
3.1. Общие сведения
Объем информации, определяющей тепловую схему ПГ
Цель разработки тепловой схемы ПГ
Общий подход к методике разработки тепловой схемы ПГ
3.2. Параметры рабочих сред в пароводяном тракте
Выбор характерных сечений по трактам
Выбор величин
Параметры по пароводяному тракту
3.3. Расходы по пароводяному тракту и тепловые потоки
Расходы сред, проходящих в ПВТ
Тепловые потоки
3.4. Расчеты топлива, воздуха и продуктов сгорания
3.5. Температуры по газовоздушному тракту. Баланс тепловых потоков
Методические указания
Об изменении расчетного расхода топлива
Концевые температуры газового тракта
Промежуточные температуры между элементами по ГВТ
Баланс тепловых потоков по ПВТ и ГВТ
Особые случаи определения температур по ГВТ
3.6. Давления по газовоздушному тракту при вентиляторном дутье
Об использовании давлений по Г ВТ в расчетах. ПГ
О распределении напора вентилятора по Г ВТ
Практический учет расходования напора вентилятора
Плотность газов
3.7. Параметры газовоздушного тракта в высоконапорных парогенераторах
Характеристики для расчета высоконапорного ПТ
3.8. Результаты разработки тепловой схемы парогенератора
График тепловой схемы ПГ
Анализ температурных напоров
Аэродинамическая характеристика ГВТ
Балансировка тепловых потоков в ПВТ и ГВТ
Итоги разработки тепловой схемы ПГ
Часть вторая. Проектирование отдельных элементов парогенератора
Глава 4. Проектирование топок
4.1. Исходные данные
4.2. Топливо
4.3. Выбор числа форсунок
4.4. Выбор размеров воздухонаправляющих устройств
4.5. Расчет объема топки
4.6. Выбор формы топки
4.7. Компоновка топки
Компоновка цилиндрической топки
Компоновка шахтной топки
Компоновка кубической топки
4.8. Обмуровка топки
4.9. Методы теплового расчета
4.10. Расчет топки
Глава 5. Общие вопросы проектирования конвективных элементов
5.1. Способы интенсификации теплообмена в конвективных элементах
Способы интенсификации
Рекомендации по использованию интенсификации
5.2. Геометрические характеристики конвективных пучков
Типы строения пучков
Диаметры труб
Расположение труб в пучках
5.3. Конструктивные приемы для получения нужных скоростей сред
Об изменении скорости межтрубной среды
Конструкции носковых соединений
Об изменении скорости внутритрубной среды
Ориентация элементов в пространстве и обозначения
Конструктивные особенности элементов
5.4. Виды оребренных поверхностей нагрева и принципы их расчета
Конструкции оребренных поверхностей нагрева
Рекомендации по применению''оребрений''
Основы расчета оребренных элементов
Приведенные коэффициенты теплоотдачи
Безразмерные геометрические характеристики оребрения
5.5. Виды и принципы расчета кипящих слоев
Виды кипящих (псевдоожижечных) слоев
Скоростной режим КС
Площадь решетки
Высота КС
Коэффициенты теплоотдачи в К.С
Сопротивление ячейки с К.С
Высота надслоевого пространства
Поверхность нагрева
Глава 6. Проектирование парообразующих элементов парогенератора
6.1. Компоновка парообразующих элементов
6.2. Проектирование сепарационных и других внутриколлекторных устройств
Состав внутриколлекторных устройств
Диаметр пароводяного коллектора
Расчет нижнего дырчатого щита
Расчет верхнего дырчатого щита
Расчет питательной трубы
Компоновка внутриколлекторных устройств
Специальные сепараторы
6.3. Принципы расчета парообразующих элементов
Схемы размещения ПО поверхностей нагрева
Общие принципы расчета ПО элементов
Глава 7. Проектирование пароперегревателей
7.1. Роль и значение пароперегревателя
7.2. Классификация пароперегревателей
7.3. Расположение пароперегревателей в парогенераторе
7.4. Факторы, влияющие на температуру перегретого пара
7.5. Схемы включения пароперегревателей
7.6. Скорость пара
7.7. Выбор конструкции пароперегревателя
Типы ПП и их свойства
Компоновка ПП
Способы крепления ПП к каркасу ПГ
7.8. О надежности пароперегревателя
Гидравлическая разверка и методы борьбы с ней
Неравномерность обогрева
Учет тепловой разверки в процессе проектирования
Загрязнение и коррозия поверхности нагрева ПП
Коррозия поверхностей нагрева
7.9. О регулировании температуры перегретого пара
Задачи и способы регулирования
Газовое регулирование
Паровое регулирование
7.10. Особенности проектирования промежуточных пароперегревателей
Газовый промежуточный пароперегреватель
Паровой промежуточный пароперегреватель
Глава 8. Проектирование экономайзеров
8.1. Значение экономайзеров и их классификация
8.2. Состояние среды на выходе из некипящего экономайзера
Тепловая разверка
Перегрузочные режимы
Скорость падения давления
8.3. Направление и скорость воды в экономайзерах
Подъемный ток воды
Опускной ток воды
Скорость воды в ЭК
8.4. Особенности проектирования кипящих экономайзеров
Преимущества кипящих Ж и область их применения
Наименьшее паросодержание на выходе среды из кипящего ЭК
Гидродинамическая характеристика кипящего Ж
8.5. Некоторые вопросы конструирования экономайзеров
Крепление змеевиков с учетом тепловых расширений
Дренаж и выпуск воздуха
Глава 9. Проектирование воздухоподогревателей
9.1. Назначение воздухоподогревателей и их виды
Роль ВП в высокоэкономичном ПГ
Классификация ВП
Требования к ВП
9.2. Надежность и долговечность воздухоподогревателей
Оценка долговечности газовых ВП
Образование отложений
Методы борьбы с коррозией ВП
Загрязнение ВП и меры по его предотвращению
9.3. Проектирование рекуперативных воздухоподогревателей
Основы проектирования трубчатых ВП
Особенности применения пластинчатых поверхностей нагрева
Особенности проектирования парового ВП
9.4. Проектирование регенеративных воздухоподогревателей
Принцип действия и конструктивные разновидности РВП
Особенности проектирования РВП
Глава 10. Проектирование вспомогательных элементов парогенератора
10.1. Общие сведения
Краткие сведения о развитии конструкций стен судовых ПГ
10.2. Проектирование двухкожуховых стен парогенератора
Предварительные замечания
Контур стен, омываемый газами
Контур стального листа внутреннего кожуха
Контур стального листа наружного кожуха
10.3. Приварные элементы на коллекторах
Назначение приварных элементов
О размещении ПЭ на коллекторах
Варианты присоединения стен к приварным элементам
10.4. Вопросы конструирования двухкожуховых стен
Трассировка воздушных каналов в МКП
Учет технологических факторов
О тепловых расширениях ПГ
10.5. Некоторые вопросы проектирования арматуры
Подбор типовой арматуры.
Предохранительные клапаны
Арматура на коллекторах ПГ
Часть третья. Проектные расчеты
Глава 11. Габаритные и массовые расчеты парогенератора
11.1. Значение габаритных расчетов и общие принципы их выполнения
11.2. Порядок выполнения габаритного расчета элементов парогенератора
Набросок компоновочной схемы
Частичная разработка тепловой схемы
Оценка температуры за топкой
Температурные напоры
Оценка поперечных сечений по ГВТ и ПВТ
Оценка тепловых сопротивлений
Расчет габарита по ходу газов
Оценка аэродинамических сопротивлений элементов по ГВТ
11.3. Оценка габаритов парогенератора в целом
11.4. Расчет массы парогенератора
Приближенный расчет массы ПГ
Уточненный расчет массы ПГ
Масса стен ПГ (216)
Глава 12. Тепловые и аэродинамические расчеты конвективных элементов парогенератора
12.1. Уравнения теплового баланса элементов ПГ
12.2. Расчетная поверхность нагрева
12.3. Коэффициенты теплопередачи в гладкотрубных элементах парогенератора
12.4. Коэффициент теплоотдачи конвекцией
12.5. Коэффициенты теплоотдачи излучением
12.6. Коэффициенты теплопередачи в ребристых элементах парогенератора
12.7. Вспомогательные расчетные величины
12.8. Коэффициенты теплоотдачи при кипении и конденсации
Кипение в большом объеме
Кипение в трубах
Кризисы кипения в трубах
Конденсация пара
12.9. Температурный напор
12.10. Расчет аэродинамического сопротивления
Сопротивление трения при продольном течении сред в трубах и каналах
Местные сопротивления
Сопротивление поперечно-омываемых пучков труб
Потеря давления на ускорение
Нивелирный перепад давления
Аэродинамическое сопротивление ГВТ
12.11. Примерный порядок теплового расчета конвективных элементов парогенератора
Расчет малорядного притопочного ПО пучка или фестона
Расчет ПП (245). Расчет ЭК
Расчет газового ВП
Расчет поверхностного пароохладителя
12.12. Порядок расчета аэродинамического сопротивления газовоздушного тракта
Расчет аэродинамических сопротивлений МКП, парового ВП и ВНУ
Расчет аэродинамических сопротивлений поперечно омываемых пучков труб
Расчет суммарного аэродинамического сопротивления ГВТ
Глава 13. Гидравлические расчеты
13.1. Расчет гидравлических сопротивлений
Сопротивление трения Ртр
Местные сопротивления Рм
Потеря давления от ускорения потока Руск
Нивелирный перепад давления Рнив
Истинное паросодержание
13.2. Расчет естественной циркуляции
Исходные данные
Алгоритм расчета тепловосприятий рядов подъемных труб
Алгоритм расчета гидравлических характеристик подъемных и опускных труб
Построение графиков
Проверка надежности контура циркуляции
13.3. Расчет элементов с принудительным движением среды
Определение вида гидравлических характеристик
Расчет устойчивости движения среды в ПО трубах
Глава 14, Расчеты прочности элементов парогенератора
14.1. Рекомендации по выбору сталей
14.2. Конструкции коллекторов
14.3. Расчеты прочности
Расчет коллекторов и труб
Расчетное давление
Расчетная температура
Допускаемое напряжение
Прибавка к толщине стенки
Коэффициент прочности
Расчет днищ
Укрепление одиночных отверстий
14.4. Расчет температуры стенок труб пароперегревателей
Общие принципы расчета
Средняя температура пара
Превышение температуры пара
Разность температур
Перепад температур в стенке трубы
Пример расчета температуры стенки ПП
Глава 15. Экономические расчеты
15.1. Структура экономических расчетов
Специфика экономических расчетов
Цена создаваемого изделия
Годовой экономический эффект
Функциональностоимостный анализ
15.2. Лимитная и проектные цены проектируемого парогенератора
Лимитная цена
Обоснование лимитной цены
Проектные цены
15.3. Себестоимость парогенератора
15.4. Капитальные вложения
15.5. Эксплуатационные расходы
15.6. Технико-экономическое сравнение вариантов и оптимизация параметров ПГ
Сравнение вариантов ПГ и его элементов по приведенным затратам
Оптимизация параметров ПГ по приведенным затратам
15.7. Экономический эффект при разработке новых парогенераторов
Приложения
Предметный указатель
Список литературы