单选题
39、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:**
在锅炉启动升压过程中,汽包壁产生的机械应力(主要是热应力)主要取决于汽包内外壁或上下壁之间的**温差**。根据传热学原理和锅炉运行特性,分析如下:
1. **升温速率与温差的关系**:
虽然题目设定“升压速度一定”,但在锅炉启动的不同阶段,饱和温度随压力的变化率是不同的。在水蒸气性质中,低压阶段压力每升高一个单位,对应的饱和温度升高较多;而在高压阶段(后阶段),压力每升高相同的单位,对应的饱和温度升高较少。然而,决定汽包热应力的关键因素不仅仅是介质温度的变化,更在于**金属壁面的传热状况和厚度方向上的温度梯度**。
2. **汽包壁厚的影响**:
汽包是厚壁容器。在升压过程中,内壁直接接触高温蒸汽或水,温度上升较快;而外壁由于保温层及金属本身的热阻,温度上升滞后。这种内外壁温差会导致热应力。
* **前阶段**:锅炉刚启动时,汽包金属初始温度较低,且通常伴有较强的水循环或加热措施,温差相对可控。
* **后阶段**:随着压力升高,汽包内工质温度高,热量向金属壁传递的深度和强度增加。更重要的是,在高压下,为了保证一定的升压速度,单位时间内输入的热量巨大,导致汽包内壁温度迅速升高,而外壁温度由于热惯性滞后明显,从而形成较大的内外壁温差。
3. **机械应力(热应力)的计算**:
热应力 $\sigma$ 与温差 $\Delta T$ 成正比($\sigma \propto E \cdot \alpha \cdot \Delta T$)。在升压的后阶段,由于汽包壁较厚,且处于高温高压状态,金属材料的弹性模量 $E$ 虽然随温度升高略有下降,但此时内外壁温差 $\Delta T$ 往往比低负荷阶段更难控制,尤其是在升压速度保持不变的情况下,高压段的热积累效应更显著,容易导致较大的热应力。
4. **实际运行经验与规范**:
锅炉运行规程通常规定,在升压初期可以稍快,而在接近工作压力时(后阶段)需要更加严格控制升压速度,或者进行暖管、疏水等操作,正是因为后阶段汽包承受的熱应力风险更大,容易产生过大的机械应力,威胁设备安全。
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。
**正确答案:B**
相关知识点:
升压后阶段汽包机械应力大
题目纠错
中级锅炉操作工(官方)
