Форум » АИ-военная и иная техника » Пароперегреватели в паровозах: технологические ограничения? » Ответить
Пароперегреватели в паровозах: технологические ограничения?
Вандал: Нужна помощь зала. Итак, что такое пароперегреватель? Сначала краткое объяснение того, что представляет собой паровой котёл паровоза. Паровой котёл паровоза - это цилиндрическая бочка, наполненная водой. Свободным остаётся немного пространства в верхней части, где, собственно, и собирается пар, который потом через сухопарник уходит к паровой машине. К котлу с задней стороны присобачена топка, откуда топочные газы поступают в большое количество длинных горизонтальных трубок (называемых жаровыми трубами), проходящими через весь котёл параллельно его оси и открывающихся на противоположном конце котла в дымовую коробку. Нагрев воды, собственно, и производится этими горячими газами, проходящими через трубы. Теперь о пароперегревателях. Из всех моделей наиболее удачным считается пароперегреватель Шмидта. В чём его суть? Из сухопарника пар температурой около 200 градусов поступает в коллектор, расположенный в дымовой коробке паровоза (напоминаю, она присоединена к передней стенке котла). К коллектору присоединено большое количество трубок (обычно 28-32). Эти трубки входят в жаровые трубы, где тянутся практически через весь котёл, затем обратно, а потом опять в конец и обратно, то есть в пределах жаровой трубы располагаются четыре колена. За эти два прохода горячими топочными газами пар нагревается минимум на 100, а максимум на 250 градусов (то есть до 310-450 градусов) и становится перегретым. Температура самих газов на выходе в дымовую коробку становится равной примерно 450 градусов (точную температуру на входе сейчас не скажу, но вроде порядка 1000 градусов). Перегретый пар из трубок возвращается в коллектор, но в другую его камеру, не связанную с первой. После чего пар поступает к паровым машинам. Казалось бы, всё просто. И над идеей перегретого пара думали и экспериментировали чуть ли не с первых паровозов. Однако что-то не заладилось. Вот у меня и вопрос: не было ли здесь какого ограничения по жаростойкости материалов? Я так понял, у нас появились специалисты-технологи. Что они могут сказать по этому поводу?
Ответов - 15
хохол: А точно в огнетрубном котле такие температуры? В стационарном водотрубном ДЕ или ДКВРе после экономайзера 130-140 градусов.Давление 13-25ати.
Вольга С.лавич: Вандал пишет: Вот у меня и вопрос: не было ли здесь какого ограничения по жаростойкости материалов? Скорее вопрос в корозионной стойкости. Во всяком случае, на реакторах наши пока не сделали в металле реактор на перегретом паре (а французы уже сделали). Очень жёсткие требования к хим. составу теплоносителя.
Вандал: Вольга С.лавич пишет: Скорее вопрос в корозионной стойкости. Видите ли, в чем дело. Проблема-то была решена в самом конце XIX века и к началу 10-х годов фактически все новые паровозы уже оборудовались пароперегревателями. Вряд ли это имеет отношение к коррозионной стойкости современных пароперегревателей. хохол пишет: А точно в огнетрубном котле такие температуры? Точно. Цифры взяты из книжки "Как устроен паровоз" 1950-лохматого года. У водотрубных котлов, насколько понимаю, немножко другая физика процесса. В паровозных котлах давление не превышало 14 атмосфер для компаунд-машин и 12 атмосфер для машин однократного расширения.
DronT: хохол пишет: А точно в огнетрубном котле такие температуры? да, потому что после экономайзера Вандал пишет: Однако что-то не заладилось. Вот у меня и вопрос: не было ли здесь какого ограничения по жаростойкости материалов? я не большой специалист по котлам, но недавно сталкивался. Так вот- ограничения по жаростойкости материалов в этих пределах не были, а есть до сих пор. То есть сейчас конечно решается, но сортамент применяемых сталей довольно узок, и всё это немножко дорого. встречный вопрос. почему в паравозах не ставили пароперегреватель ПОСЛЕ жаровых труб? или ставили?
cocoo: Одна из проблем не только в стали, но и в воде. Накипь постоянно вывывать надо. А чем тоньше трубка, тем сложнее это сделать.
Вандал: DronT пишет: встречный вопрос. почему в паравозах не ставили пароперегреватель ПОСЛЕ жаровых труб? или ставили? Были и такие. Например, пароперегреватель "Болдуин" целиком размещался в дымовой коробке. Но самая популярная модель - это Шмидта или ему подобные. Давали наилучшие параметры экономичности. DronT пишет: Так вот- ограничения по жаростойкости материалов в этих пределах не были, а есть до сих пор. То есть сейчас конечно решается, но сортамент применяемых сталей довольно узок, и всё это немножко дорого. Вот не могу пока найти марок сталей, из которых делали все эти трубки. А латунь? Топку делали из латуни, а там температура повыше будет. Или латунная трубка не выдержит 12 атмосфер? cocoo пишет: Одна из проблем не только в стали, но и в воде. Накипь постоянно вывывать надо. А чем тоньше трубка, тем сложнее это сделать. Нет, это не та проблема, ведь когда пароперегреватели внедрили, то вода осталась той же. К тому же накипь в основном оседает в котле, создавая, кстати, проблемы, так как накипная пена мешает выходу пара из воды.
Вандал: DronT пишет: я не большой специалист по котлам, но недавно сталкивался. Так вот- ограничения по жаростойкости материалов в этих пределах не были, а есть до сих пор. То есть сейчас конечно решается, но сортамент применяемых сталей довольно узок, и всё это немножко дорого. Нашёл в википедии по проблемам котлов. Здесь. Если Вы про эти проблемы, то они огнетрубных локомотивных котлов не должны касатсья.
DronT: в ангельском не силён. проблемы при проектировании отбвязки котла были в том, что сортамент подходящих по температуре сталей узок. и сортамент подходящей запортой арматуры- тоже (т.е. из подходящих сталей). и буржуйская часть (примыкающая к котлу) из редкоприменяемой стали, коей долго подбирали аналог (из- за этой редкоприменяемости). не, оно всё решаемо 100%. но дороже обычного. но это в 21-м веке. котёл водотрубный с пароперегревателем, 60 кг, 360 - до 450 град, дымовые газы после котла 450 град.
Вандал: DronT пишет: котёл водотрубный с пароперегревателем, 60 кг, 360 - до 450 град, дымовые газы после котла 450 град. Ну да, параметры похожие. Правда, первые пароперегреватели давали температуру пара скорее 310-350 градусов, чем 450, что, впрочем, давало уже неслабую экономию в 15-25%. По материалам, думаю, тогда пошла бы обычная нержавейка (Х13, если не ошибаюсь). Вот только осталось выяснить, когда её начали серийно выпускать. Что касается дороговизны, то да, про это пишут, но она с лихвой окупается экономией при эксплуатации. И, типа, чем качественнее материалы, тем эта выгода выше.
DronT: 450- максимально возможная. реально- 360- 380. причём сразу после котла пар захолаживается до ~200, а давление садиться сначала до 40-, немного после- вообще до 16. то есть высокие t и р - проблема и сейчас
Вольга С.лавич: DronT пишет: то есть высокие t и р - проблема и сейчас Угу - при 100 атм. пока не получается.
Вандал: DronT пишет: то есть высокие t и р - проблема и сейчас Так именно что сочетание высоких температуры и давления. А в паровозах давление всего 10-14 атмосфер.
DronT: ну так и на дворе сейчас- 21 век.
Вандал: DronT пишет: ну так и на дворе сейчас- 21 век. Тут дело не в веке. Эрозия или коррозия, которая, похоже, главный виновник - нарастает с ростом давления нелинейно. Соответственно, при 10 атмосферах проблемы мизерные, и на уровне конца XIX века вполне могут решаться. Проблемы при современных параметрах пара вполне могут быть пока нерешаемыми, но ведь и прогресс в паротурбостоении в определенный период застопорился по причине отсутствия надобности.
Вандал: Вандал пишет: По материалам, думаю, тогда пошла бы обычная нержавейка (Х13, если не ошибаюсь). Вот только осталось выяснить, когда её начали серийно выпускать. Всё-таки придётся использовать латунь. Первая нержавеющая сталь выплавлена (судя по найденным мной намекам) уже во втором десятилетии XX века.
полная версия страницы