Надежность работы контуров естественной циркуляции, страница 2

Если в циркуляционном контуре имеется отдельная труба с ослабленным обогревом (кривая 2 на рис. 2), то в ней будет образовываться пара меньше, чем в любой из многих других со средний обогревом (кривая 1 на рис. 2), а значит, и кривая полезного напора S_{пол 2} пройдет ниже, чем кривая S_{пол 1}(рис. 2). При этом возможны два случая: 1) горизонтальная линия при S_пол =S — Dr_оп пересекает циркуляционную характеристику второго контура (кривая 2) вблизи нулевого расхода циркуляции (рис. 2,а); 2) при пересечении аналогичной линии с кривой 2на отрезке минимума при отрицательном расходе циркуляции (рис. 2,б).

Кривые на рис. 2,а характеризуют застой циркуляции с образованием свободного уровня воды в подъемной трубе, выведенной в паровое пространство барабана, кривые на рис. 2,б — опрокидывание циркуляции. Как застой, так и опрокидывание циркуляции недопустимы при нормальной работе котла. При застое циркуляции происходит медленное движение воды и всплывающего пара, который может задерживаться в отдельных местах трубы. При опрокидывании циркуляции происходит запаривание труб из-за скопления поднимающегося пара в медленно опускающейся воде. В обоих случаях может произойти перегрев металла стенок труб.

Для предотвращения появления застоя или опрокидывания потока необходимо, чтобы циркуляционные контуры работали с пониженным значением S_пол (на рис.  2 пунктирная линия), т. е. S_пол < S и                  S_пол  <  S. Достичь этого возможно, например, за счет снижения скорости в опускных трубах, которое приведет к уменьшению Dr_оп и пересечению кривых S_{пол 2} и Dr_оп на более низком уровне S_пол .

Если ввести некоторый запас 10—20% между уровнями S_пол и Sили S, то для недопущения застоя или опрокидывания циркуляции необходимы условия

                               S / S_пол ³ 1,15 и S / S_пол  ³ 1,15.                            (1.2)

Напор при застое подсчитывается в зависимости от истинного паросодержания  по участкам

                                                           (1.3)

 находится из Норм гидравлического расчета котлов для минимального значения приведенной скорости пара (

Для труб, входящих в паровое пространство барабана, необходимо учитывать потери давления на подъем воды в пароводяной смеси выше уровня Dr_в.у.В этом случае отсутствие свободного уровня воды в подъемных трубах можно проверить по формуле (1.2), но при (S= Dr_в.у.). Полезный напор при опрокидывании потока в циркуляционном контуре подсчитывается в зависимости от средней приведенной скорости пара для трубы с ослабленным обогревом. Расчет Sведется по формуле

                                       S= S(h – h_п.о.)(1.4)

где S — удельный напор опрокидывания (на единицу высоты трубы), определяется по Нормам в зависимости от полного удельного коэффициента сопротивления.

По условиям экономии металла желательно применять обогреваемые трубы малого диаметра, однако это приводит к снижению жесткости панели, а также затруднению устройства креплений. Уменьшение диаметра экранных труб приводит к увеличению Dr_под и снижению S_пол,  что в общем положительно сказывается на надежности циркуляции по застою и опрокидыванию циркуляции, но несколько снижает w₀.

С учетом сказанного оптимальное значение внутреннего диаметра обогреваемых подъемных труб для котлов на низкие и средние давления — 40—60 мм, а для высокого и сверхвысокого — 35—45 мм.

Опускную систему часто конструируют из труб с внутренним диаметром 80—120 мм, количество труб устанавливают исходя из необходимой площади поперечного сечения. При этом обычно выбирают отношение — для среднего давления и — для высокого давления.. Для труб, отводящих пароводяную смесь из верхних коллекторов экранов, площадь поперечного сечения принимают примерно на 30% больше, чем для опускных.

Нестационарные режимы, появляющиеся из-за изменения режима работы котла, заставляют опасаться появления застоя или опрокидывания циркуляции потока. При, падении давления в циркуляционной системе, например, с повышением расхода пара на турбину и недостаточным тепловыделением в топке снижается энтальпия насыщения воды i¢ и тогда вода в опускной системе может закипеть, если i_оп^в > i'. При значительной скорости воды w_оп ³ 0,8 м/с образующийся пар будет увлекаться вниз. В опускных трубах циркуляционного контура за счет аккумуляции появится дополнительное количество теплоты, кВт,