Надежность работы контуров естественной циркуляции, страница 5

Гидравлическая характеристика витка прямоточного парового котла, построенная по формуле (1.17), показана на рис. 5,а для разных давлений: r1<r2<r3 <rкр . Если давление в НРЧ будет р1 а перепад давления в витках НРЧ DrНРЧ , то вероятны различные массовые скорости (rw)а, (pw)b, (rw)c. Из формулы (2.4) видно, что для сохранения одного и того же перепада давления DrНРЧ с уменьшением массовой скорости (rw) должен увеличиваться удельный объем. Значит, (rw)а имеет наибольший u, т. е. Vпар, а (rw)c наименьший—uвод;  (pw)b соответствует пароводяной смеси.

Рис. 5. Гидравлические характеристики витков прямоточного котла на докритического давление:

а – при разных давлениях: 1 – при r1; 2 – при r2 ; 3 – при r3 ,  причем r1<r2<r3: заштрихована зона многозначности; б – при шайбовании труб на входе

Однако ниспадающий (DrНРЧ/Drw < 0) средний отрезок гидравлической характеристики практически нереализуем, ибо при возрастании rw общий перепад давления не увеличивается, как бы должно быть, а уменьшается. Реально возможно работать лишь на двух отрезках с  DrНРЧ/Drw > 0 (внутренним и внешним). Гидравлическая характеристика по кривой 1 на рис. 5а имеет достаточно развитую зону многозначности (заштрихована), когда при одном и том же сопротивлении кривая пересекается при различных расходах. При большом числе параллельно работающих труб всегда возможно, что часть труб будет выдавать в основном пар при уменьшенном расходе и, значит, повышенной температуре стенки трубы.

Гидравлическую характеристику с зоной многозначности можно выровнять так, что любому DrНРЧ будет соответствовать только одно значение (rw). Для этой цели установим дроссельную шайбу на входе в трубу, т. е. проведем шайбование, тогда суммарное сопротивление будет Drсум = Dr + Drш , или

                           Drсум = A0(rw)3 – (В0 - jм0 )( rw)2 + С0(rw),                       (1.18)

где jм0  = 0,5zмuвх·10-6 (здесь  р в МПа).

Если на кривой не иметь седловины, а лишь точку перегиба е (рис. 5б), то необходимо первую производную приравнять нулю, т.е. d Drсум /d (rw) = 0. В решении полученного квадратного уравнения для (rw) надо иметь одно значение, тогда подкоренная величина должна быть равна нулю, откуда

                                 jш0 = В0 -                                                   (1.19)

Подставив значения входящих величин, запишем формулу для определения коэффициента сопротивления шайбы

                                                      (1.20)

где — коэффициент запаса >1, увеличивающий крутизну гидравлической характеристики.

На основании кривой 1 (рис. 5а) ясно, что при достаточно высоком давлении гидравлическая характеристика витка НРЧ не имеет зоны многозначности и тогда не нужно шайбование. Это будет, когда (jш0 £ 0)     В0£, что приводит к усло­вию однозначности гидравлической характеристики

                                                                                                                                         (1.21)

Последнее условие выдерживается для НРЧ котлов высокого давления. Величину  т. е. недогрев воды до закипания, для прямоточных котлов типа Л. К. Рамзина выбирают на основании того, чтобы при всех режимных условиях во входном коллекторе НРЧ поступала некипящая вода, ибо пароводяную смесь очень сложно распределить равномерно по большому количеству параллельно включенных труб.

Полная гидравлическая характеристика витка прямоточного котлоагрегата включает сумму

                                    Dr(rw) = Drгид + Drнив + Drк.у                                                  (1.22)

где для Drгид используем формулу (13.47); Drнив и Drк.у определим на основании формул:

для экономайзерного участка

                                     (1.23)

для участка пароводяной смеси при х=0¸хков по формулам (13.50), (13.51), (13.54).

ОСОБЕННОСТИДВИЖЕНИЯСРЕДЫВСИСТЕМЕТРУБ ПРИСВЕРХКРИТИЧЕСКОМДАВЛЕНИИ

Современные мощные прямоточные котлы сверхкритического давления выпускаются в блочном исполнении. Экраны топочной части состоят из большого количества параллельно включенных панелей, панели имеют входной, выходной коллектор и вваренные в них трубы (рис. 6).