1汽包應力分析

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

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

　　2汽包熱應力的產生

　　鍋爐在啟動和停爐過程中，汽包壁內的溫度場和傳熱條件不斷變化。當溫度變化時，汽包筒體存在著3種溫差：內外壁溫差(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上下壁溫差的產生

　　升壓過程。在升壓過程中，汽包內壁溫度表現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，汽側介質的溫度為飽和溫度，而水側介質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溫度，形成介質對汽包壁加熱。汽包下部為汽水混合物對汽包壁對流放熱，因為凝結放熱系數比對流傳熱的放熱系數要大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，汽包內水流緩慢，在爐膛受熱較弱的局部甚至出現循環(huán)停滯區(qū)，使水溫明顯偏低，而蒸汽在汽包內的蒸汽空間傳熱相對較均勻，使汽包上下壁溫差進一步增大。

　　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流動傳熱，水溫上升緩慢。升壓速度越快，汽包上下部介質溫差越大。