Надежность работы контуров естественной циркуляции, страница 3

                                                                                                   (1.5)

где ,  —масса и теплоемкость металла труб; ;  - изменение температуры и энтальпии воды на линии насыщения с понижением давления.

Часть образовавшейся теплоты в опускной системе Qon пойдет на догорев воды; до кипения при повышенном давлении внизу труб

                                           (1.6)

Множитель 10-6 позволяет размерность перевести в МПа, в котором измеряется давление . Тогда ria парообразование в опускной системе останется следующее количество теплоты:

                                                                               (1.7)

В экранных трубах тоже появится дополнительное количество теплоты на парообразование , определяемое по формуле, аналогичной (1.5).

Далее необходимо проверить возможность появления застоя или опрокидывания циркуляции по ранее описанной методике, при этом учесть, что парообразование в опускных трубах приведет к уменьшению S и Sпол.

Ориентировочные значения допустимой скорости падения давления составляют:   = 0,03 и 0,04 МПа/с при р=11÷16 МПа и wоп=2 м/с.

Кроме того, может произойти также быстрое повышение давления в циркуляционной системе из-за резкого уменьшения расхода пара на турбину при сохранении расхода топлива. При повышении давления требуется дополнительное количество теплоты на догорев воды до закипания, а отсюда снижение паропроизводительности и движущего напора циркуляции.

Составим уравнение динамики испарительной части котла. Изменение материаль­ного баланса: прихода питательной воды Dп.в и расхода пара D

                            Dп.в –D = d(Vпr¢¢+Vвr¢) / (1.8)

где Vп, Vвобъем пара и воды в испарительных трубах. Изменение подводимой тепловой энергии в топочной камере и выходящей с паром

                 (1.9)

где Q — тепловосприятие испарительных поверхностей нагрева, кВт; G— количество питательной воды, кг/с.

Для совместного решения уравнений (1.8) и (1.9) полагаем, что Vn+ Vв =const, а производные по времени от i', i", r', r" выражаем через производные подавлению. Тогда получаем систему обыкновенных дифференциальных уравнений, из решения которых выводим формулу для определения скорости изменения давления

                                    (1.10)

где                     r1 = rp¢/ (p¢ - p²);      r2 = rp¢/ (p¢ - p²);

  

см — теплоемкость металла труб.

Скорость изменения давления, рассчитанная по формуле (1.10), должна быть меньше, чем максимальная, встречающаяся в эксплуатации. Наибольшая скорость изменения давления 0,008—0,03 МПа/с при р = 2,0 ÷ 10,0; 0,03—0,05 при p = 10 ÷ 20 МПа.

НАДЕЖНОСТЬ РАБОТЫ ОПУСКНЫХ ТРУБ

При естественной циркуляции необходимо отсутствие пара в опускной системе во избежание уменьшения движущего напора циркуляции из-за снижения плотности роп, см. формулу (14.1). Нормальное поступление воды из барабана в опускную систему может нарушаться за счет появления глубокой вихревой воронки. Когда диаметр опускной трубы большой, то над ней может возникнуть вихревая воронка значительной глубины hвор (рис. 3). Согласно условию постоянства момента количества движения для вращающейся воды воронки

                                 

Рис. 14.6. Вихревая воронка при входе воды в опускную трубу

rwa = const,                                                          (1.11)

где    r — радиус соответствующего поперечного сечения воронки;

         wa— скорость по окружности в данном сечении.

Уравнение установившегося движения жидкости (без учета трения) запишем в виде:

                                 (dr / dr) - p¢wa 2 / r = 0                                          (1.12)

Совместное решение уравнении (1.11) и (1.12) с граничными условиями г=¥, z=h0и р = р0 имеет вид

g(ho-z) (p'-p") =0,5p¢wa 2                                      (1.13)

и фиксирует равенство сил веса столба воды и центробежных сил для каждого поперечного сечения вихревой воронки. В нижней узкой части воронки появляются дополнительно силы поверхностного натяжения, ограничивающие ее высоту. На глубину воронки влияет сносящая скорость воды в барабане wб , эта скорость снижает высоту вихревой воронки.