单选题
41.在升压速度一定时,升压的后阶段与前阶段相比汽包产生的机械应力是()。
A
前阶段大;
B
后阶段大;
C
前后阶段相等
答案解析
正确答案:B
解析:
**解析:**
在锅炉启动过程中,汽包壁产生的机械应力(主要是热应力)主要取决于汽包上下壁或内外壁的温差。
1. **传热机理分析**:
* **前阶段(低压低温区)**:此时汽包内的压力较低,饱和温度也较低。虽然升压速度一定,但由于水温较低,水的对流换热系数相对较小,且金属壁温与环境或介质的温差相对较小,热量传递到厚壁汽包内部的速度相对较慢,但整体温度水平低,材料的热膨胀量小,因此产生的热应力相对较小。
* **后阶段(高压高温区)**:随着压力升高,饱和温度显著升高。在高温高压下,水侧的对流换热系数大大增加,热量能更迅速地传递给汽包内壁。然而,汽包是厚壁容器,外壁散热条件相对较差或升温滞后于内壁,导致**内外壁温差**或**上下壁温差**在相同升压速率下往往比低温阶段更难控制,或者说在高温区,同样的温差引起的热应力对材料的影响更大。更重要的是,在升压后期,为了维持一定的升压速度,需要输入更多的热量,这使得汽包壁面的温度梯度可能增大。
2. **关键因素:温差与应力的关系**:
热应力 $\sigma$ 与温差 $\Delta T$ 成正比,即 $\sigma \propto \Delta T$。
在升压初期,由于压力低、温度低,工质与金属之间的传热相对温和,壁面温差较小。
在升压后期,压力高、温度高,工质密度变化大,传热强烈。若保持相同的升压速度(即相同的温度上升率 $dT/dt$),由于高温下金属的导热性能以及边界层传热特性的变化,往往会导致汽包壁面(特别是内外壁之间)产生更大的瞬时温差。此外,高温下材料的弹性模量等力学性能也会发生变化,但主要主导因素通常是温差。在实际操作和理论分析中,通常认为在升压的后阶段,由于温度水平高,维持相同升压速率所需的加热强度大,更容易造成较大的壁面温差,从而产生较大的机械应力(热应力)。
3. **结论**:
因此,在升压速度一定时,升压后阶段汽包产生的机械应力通常比前阶段大。这也是为什么锅炉启动曲线在后期往往要求降低升压速度,以减小热应力,保护设备安全。
故正确答案为 **B. 后阶段大**。
相关知识点:
升压后段汽包应力大
题目纠错
中级锅炉操作工(官方)
