книги из ГПНТБ / Берман, М. И. Безопасная эксплуатация паровых и водогрейных котлов малой производительности

ГОСТ 9867—61 «Международная система единиц». Он установил предпочтительное применение с 1 января 1963 г. Международной системы единиц во всех областях науки, техники и народного хозяйства, а также при преподавании.

Единицы СИ делят на основные, дополнительные и производ­ ные. Основных единиц 6: метр (м), килограмм (кг), секунда (сек),

ампер (а), градус Кельвина (дК) и свеча (св). Ими измеряют

соответственно длину, массу, время, силу электрического тока, температуру и силу света. Дополнительные единицы введены для измерения плоского угла — радиан (рад) и телесного угла — сте­ радиан (стер). Некоторые производные единицы, часто применяе­ мые в практике работы с котлами, приведены в табл. 1.

Наименования кратных и дольных единиц получают прибавле­

нием приставок к простым наименованиям основных и производных

единиц. Например, приставка «кило» означает, что взята тысяча

В настоящее время допускается применение отдельных внеси­ стемных единиц. Перечень некоторых из них приведен ниже.

килокалория в час (ккал/ч)

4

единицы СИ, а внесистемные или единицы других систем: МКС,

МКГСС, MKCA, МКСГ и пр. До настоящего времени контрольно­ измерительные приборы (КИП), технические условия, нормативы, техническая литература основываются на старых системах изме­ рения. Потребуется определенное время для полного перехода на систему СИ. В данной книге также использованы старые, сущест­ вующие до настоящего времени единицы измерения. Для облегче­

ния перехода на систему СИ ниже приведены соотношения между единицами старых систем, внесистемными и СИ.

5

Объемный расход

тело состоит из вещества. Количество веществ также велико и раз­ нообразно. Любое вещество образовано из очень маленьких ча­ стиц— молекул, связанных силами молекулярного сцепления.

6

в конечном итоге свойства химического элемента, входящего в со­ став какого-либо вещества.

Различают 3 физических состояния тел: твердое, жидкое и га­ зообразное. То или иное состояние обусловлено силами сцепления молекул, расстоянием между молекулами и их подвижностью. В практике обслуживания котлов имеют, дело с материалами и веществами, находящимися во всех трех состояниях. Так, обору­ дование котельной монтируют из твердых тел: металлов и сплавов,

огнеупорного кирпича и др. В котлах нагревают жидкое тело — воду, из которой получают пар, представляющий собой газообраз­ ное тело. В качестве топлива в котле используют уголь и торф — твердые тела, мазут — жидкое тело и природный или смешанный

газы.

Молекулы твердых тел обладают наибольшей силой сцепления,

у них наименьшее межмолекулярное пространство и очень малая подвижность. Поэтому твердые тела имеют строго определенную форму и сохраняют ее, если не применить к ним силу, большую, чем сила сцепления молекул.

У жидкостей силы молекулярного сцепления значительно меньше, чем у твердых тел, а расстояния между молекулами и их подвижность, наоборот, больше. Поэтому жидкости не сохра­ няют свою форму, а принимают ее в зависимости от сосуда, в котором находятся. Если соединить один сосуд, например котел,

заполнит и водоуказательное стекло. При этом уровень ее будет

одинаков в обоих сосудах, что даст возможность по водоуказа­

тельному стеклу определить уровень воды в котле.

Жидкости практически почти несжимаемы. Поэтому незначи­ тельное давление, оказываемое на жидкость, находящуюся в зам­ кнутом сосуде, резко повысит давление в этом сосуде (силу сопро­

тивления жидкости). В паровых машинах и паровых питательных приборах поршневого типа устанавливают продувочные краны для спуска конденсата (воды). Если вода не будет выпущена из ци­ линдров, то при работе поршня резко повысится ее давление и крышка цилиндра будет выдавлена (выбита). Такие аварии с па­ ровыми машинами и питательными устройствами бывают при неу­ мелом обслуживании, когда машинисты котлов плохо знают свойства воды.

Очень мала сила молекулярного сцепления у газообразных тел: воздуха, пара, горючих и дымовых газов и т. д. Зато у них значительны расстояния между молекулами и их подвижность. Вследствие этого газообразные тела быстро распространяются, т. е. летучи. При неумелой эксплуатации котлов на газовом топ­ ливе возможно загазование топки, т. е. выход в нее газа из нера­

ботающих горелок, в этом случае весь объем топки очень быстро

7

заполняется смесью несгоревшего газа и воздуха, обладающей большой взрывной силой. Это очень опасно, так как малейшая искра может в этом случае привести к взрыву.

Газообразные тела не имеют своих объема и формы, но, как и жидкости, принимают их в зависимости от сосуда, в котором нахо­ дятся (например, котла, трубопровода и т. и.).

При изменении температуры и давления, т. е. при воздействии

таким образом на силы молекулярного сцепления, возможен пере­

ход из одного состояния в другое. Так, если металл нагреть, то он расплавится, вода, оставшаяся на морозе, превратится в лед, а воздух, если его сильно охладить, — в смесь жидкостей.

Все тела в природе при нагревании расширяются, а при охлаж­

дении сжимаются. Исключением является вода, которая при нагре­ вании от 0 до 4o C не расширяется, а сжимается. Если же воду

охладить до температуры ниже O0C, то она, превратившись в лед,

расширится, причем с такой большой силой, что способна разор­ вать стенки металлического сосуда, если будет в нем находиться. Поэтому в холодное время года во избежание порчи котлов, цилиндров, трубопроводов воду в них не оставляют.

C явлением расширения тел при нагревании следует считаться при растопке котла. Части стенок, которые ближе к топке, нагре­ ваются быстрее и начинают расширяться, в то время как более

отдаленные части еще не прогрелись и практически не начали рас­ ширяться. Быстрый разогрев котла при растопке может привести к тому, что разница в расширении различных частей стенок станет причиной их деформации. Поэтому рекомендуется растопку котла вести по возможности медленнее, чтобы обеспечить равномерный прогрев его элементов.

ПАРАМЕТРЫ ВЕЩЕСТВА И ИХ ИЗМЕРЕНИЕ

Состояние вещества определяется тремя основными парамет­ рами: давлением, температурой и плотностью или удельным объемом.

Давление. Обозначается латинской буквой р. В технике давле­ ние рассматривают как отношение силы F к площади f, на которую эта сила действует. Для характеристики состояния жидкостей, газов и паров используют понятие абсолютного (действитель­ ного) давления, обозначаемого рабе. Абсолютное давление пред­ ставляет собой результат соударения молекул жидкостей, газов и

паров (сила) на ограждающие их поверхность (площадь). Абсо­ лютное давление — параметр состояния вещества.

Постоянному давлению окружающего воздуха (атмосферы) подвержены все тела на поверхности Земли. Это давление назы­ вают атмосферным, или барометрическим, и обозначают

Рбар. Оно зависит от высоты точки измерения над уровнем моря.

На высоте уровня моря атмосферное давление, как установлено опытным путем, уравновешивается столбом воды высотой Юм 33 см

8

при условии, что площадь поперечного сечения этого столба 1 см2.

Таким образом, атмосферное давление равно 1,033 кгс/см2. Для

ртути, которая тяжелее воды в 13,6 раза, высота этого столба

1033: 13,6 = 76 см, или 760 мм. Если при температуре O0C атмос­

ферное давление равно 760 мм рт. ст., то такие условия называют нормальными. Если атмосферное давление равно760ммрт.ст.

при 20°С, то такие условия называют стандартными. Атмос­ ферное давление измеряют барометрами и обычно выражают в миллиметрах ртутного столба.

Для определения результирующих усилий, приложенных к стен­ кам ограждающих поверхностей, используют понятие избыточ­ ное (рабочее) давление, обозначаемое рИЗбИзбыточное давление есть разность между абсолютным и атмосферным давлением, т. е.

избыточное давление).

В топках котлов и печей, в дымовых трубах, боровах давление может быть ниже атмосферного. Такое давление называют раз­ режением или вакуумом и обозначают рЕак. Избыточное дав­

ление в условиях разрежения (отрицательное избыточное давле­ ние) равно разности между атмосферным и абсолютным давле­

нием, т. е.

Рвак —Рбар — Рабе-

Избыточное давление измеряют манометрами (рис. 1, а и б)

или вакуумметрами. Манометрами измеряют положительное избыточное давление, например давление воды или пара в котле, давление газа в трубопроводе. Небольшое положительное избыточ­ ное давление (до 500 мм вод. ст.) измеряют водяными маномет­ рами, отградуированными соответственно в миллиметрах водяного

столба. Избыточное давление более 500 мм вод. ст. измеряют ртут­ ными или пружинными манометрами, отградуированными соответ­ ственно в миллиметрах ртутного столба или в килограммах-силы

избыточное давление измеряют вакуумметрами. Тягу в дымовых трубах, дымоходах, топках измеряют тягомерами (см. рис. 1, в) — приборами, являющимися разновидностью вакуумметров, — в мил­ лиметрах водяного столба.

Как уже отмечалось, атмосферное давление действует на все тела, втом числе и на внутренние полости котлов, если они не за­ полнены водой. При гидравлических испытаниях бывает трудно

достичь требуемого давления внутри котла. Это происходит, когда

из него не выпущен воздух, который там находился до испытаний.

Давление воздуха, сопротивляющегсся поступлению воды, соответ­ ственно увеличивается с повышением давления воды. Чтобы до­ стичь требуемого результата, необходимо выпустить воздух из

9