Надежность работы контуров естественной циркуляции, страница 6

Рис.6. Различные типы панелей экранов прямоточных агрегатов:

а — с вертикальными подъемными трубами; б — двухходовая; в — из U-образных труб; г — из П-образных труб; д — из N-образных труб; е — из горизонтально-подъемных труб (меандровый тип навивки)

Нагреваемая среда совершает главным образом, подъемное или подъемно опускное движение, и поэтому гидравлическая характеристика зависит прежде всего от Dr_гид и Dr_нив, ибо для закритических давлений р(i) меняется много слабее, чем для пароводяной смеси при r < r_кр, и потери на конвективное ускорение в трубах можно не учитывать.

Построение гидравлической характеристики обычно ведется от + (rw) до — (rw), и при этом проходят через значения (rw), близкие к нулю. Составим тепловой баланс для трубы со стороны греющих газов и нагреваемой среды: Q_газ= Q_сред, откуда при условии равенства коэффициентов теплопередачи (К » К₀) получим:

                                 Di = Di₀ t_б (rw)₀ / (rw),                                          (1.24)

где t_б — безразмерное отношение разностей температур газов и среды, которое стремится, к нулю при приближении (rw) к нулю. Следовательно, при определении Di для rw < 300 кг/(м²·с) необходимо учитывать t_бпри построении зависимости Dr (rw).

Рис. 7. Гидравлические характеристики для панелей из труб:

а – с подъемным движением; б – с отпускным

Для построения гидравлических характеристик при подъемно-опускном движении рассмотрим вначале два случая: 1) для труб панели с подъемным движением; 2) с опускным движением. В обоих случаях возможно прямое и обратное движение. Гидравлические характеристики приведены на рис. 7а для подъемных труб и на рис. 7б для опускных труб. В последнем случае область зоны многозначности (заштрихована) имеет значительное распространение при положительной массовой скорости.

Панели, состоящие из труб различной конфигурации, показанные на рис. 6, можно разделить на отдельные участки с подъемным и опускным движением нагреваемой среды, что позволяет упростить построение гидравлической характеристики. На рис.8 показаны гидравлические характеристики для панелей из труб U-образных и N-образных.

Рис.8. Гидравлические характеристики для панелей из труб:

а – U-образных; б – N- образных

Для панелей из U-образных труб (рис. 8а) даны две гидравлические характеристики: для труб со средним обогревом Dr_u и труб с ослабленным обогревом Dr_u^ос. При (pw)_aв трубах с ослабленным обогревом наступает опрокидывание циркуляции. Во избежание этого необходим запас примерно на 40%, т. е. (pw)^мин = K(pw)_b, где К=1,4. Подчеркнем, что панели с U-образными трубами имеют большую область многозначности, где возможна работа только на восходящей ветви с положительным (pw) и в удалении от (pw)^мин.

Панели из N-образных труб (рис. 8б) обычно не имеют зоны многозначности и обеспечивают вполне устойчивую работу котла и на сниженных нагрузках.

ВЛИЯНИЕТЕПЛОВЫХИГИДРАВЛИЧЕСКИХРАЗВЕРОК ИНЕРАВНОМЕРНОСТЕЙТРУБНЫХЭЛЕМЕНТОВ НАМАССОВЫЕСКОРОСТИСРЕДЫ

Экраны котлов имеют большое количество параллельно соединенных труб. Ширина отдельных панелей получается значительной, и поэтому возможны тепловые и гидравлические разверки и неравномерности. В Нормах гидравлического расчета котлов выделены два коэффициента разверки (р_g — тепловой, р_г —гидравлической) и три коэффициента неравномерности (h_т — тепловосприятия, h_г — гидравлический, h_к — конструктивной нетождественности). Эти коэффициенты определяются так:

(1.25)

                      r_g = Di_т / Di_ср;          r_г = (pw)_т /  (pw)_ср;                

                  h_т = q_т / q_ср;    h_г = Sz_т / Sz_ср;    h_к = Н_т / Н_ср.

Здесь индекс «т» относится к разверенным трубам; «ср» — к трубам со средним обогревом.

Если составить баланс перепадов давлений для труб разверенных  и труб со средним обогревом, т. е.

то после подстановки входящих величин получим формулу

                                                           (1.26)

Коэффициент гидравлической разверки можно определить из условия баланса теплоты для тех же труб, а именно: