1汽包應(yīng)力分析

　　汽包主要有壓力引起的機(jī)械應(yīng)力和溫度變化引起的熱應(yīng)力。壓力產(chǎn)生的機(jī)械應(yīng)力有切向、軸向和徑向應(yīng)力三種，計算公式如下：

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　　由(1)、(2)、(3)式可知，機(jī)械應(yīng)力與其工作壓力成正比，因此在設(shè)計中通過強(qiáng)度計算來確定汽包的壁厚、直徑和選材等，運(yùn)行中只要控制不超壓運(yùn)行，機(jī)械應(yīng)力的最大值是穩(wěn)定的。

　　2汽包熱應(yīng)力的產(chǎn)生

　　鍋爐在啟動和停爐過程中，汽包壁內(nèi)的溫度場和傳熱條件不斷變化。當(dāng)溫度變化時，汽包筒體存在著3種溫差：內(nèi)外壁溫差(沿壁厚方向存在溫度梯度)、上下壁溫差(圓周方向的溫度不均勻)、縱向溫差(長度方向的溫度不均勻)。因汽包可自由膨脹，故略去縱向溫差的影響。

　　2.1上下壁溫差的產(chǎn)生

　　升壓過程。在升壓過程中，汽包內(nèi)壁溫度表現(xiàn)為上部溫度高下部溫度低。原因分析如下：

　　a)汽包下部為水空間，上部為汽空間。在鍋爐啟動過程中，汽側(cè)介質(zhì)的溫度為飽和溫度，而水側(cè)介質(zhì)的溫度則低于飽和溫度。而且在升溫過程中，汽包壁金屬溫度低于介質(zhì)溫度，形成介質(zhì)對汽包壁加熱。汽包下部為汽水混合物對汽包壁對流放熱，因?yàn)槟Y(jié)放熱系數(shù)比對流傳熱的放熱系數(shù)要大3～4倍，所以汽包上半部溫升比下半部溫升快，形成上下壁溫差。

　　b)鍋爐啟動初期，水循環(huán)微弱，汽包內(nèi)水流緩慢，在爐膛受熱較弱的局部甚至出現(xiàn)循環(huán)停滯區(qū)，使水溫明顯偏低，而蒸汽在汽包內(nèi)的蒸汽空間傳熱相對較均勻，使汽包上下壁溫差進(jìn)一步增大。

　　c)在升壓過程中，汽包上部飽和蒸汽溫度與壓力是單一關(guān)系，壓力上升時，溫度跟著上升。蒸汽空間的蒸汽只能過熱不會欠焓。下部水溫的上升需要靠介質(zhì)流動傳熱，水溫上升緩慢。升壓速度越快，汽包上下部介質(zhì)溫差越大。