Исследование термопрочности водоподающего устройства впрыскивающего пароохладителя. Основные закономерности изменения количества аккумулированного тепла в пароперегревателях. Повышение надежности ступеней пароперегревателя от промежуточных до выходной, страница 11

Исследования проводили при изменении общего расхода на стенд от 0,008-0,017 м3/с, что соответствовало числам Re в коллекторах 100-230*103, в змеевиках 16- 42*103, при реальных значениях чисел Re в пароперегревателях от 400*103 - 4*106 в коллекторах и от 100*103 - 1.25*106 в змеевиках.

В результате стендовых исследований получено, что распределение расходов по змеевикам, представленное в виде ρгх = , зависит от места подвода и отвода среды по длине коллектора. Наибольшие расходы имеют змеевики, расположенные напротив подводящего штуцера. На рис. 1,а представлено распределение расходов ρгх по змеевикам модели ширмы при подводе среды в раздающий коллектор напротив 1, 4, 7, 10, 16 и 19-го змеевиков при соотношении Fшт/Fк=1. Из рис. 1,а следует, что при изменении местоположения подводящего штуцера значения максимальных расходов практически не меняются.

При изменении соотношения Fшт/Fк в исследованном диапазоне от 1,0 до 0,16 увеличиваются максимальные расходы от 1,4 до 4,2 по отношению к среднему (рис. 1,6).

Одной из особенностей гидравлических схем с радиальным подводом (отводом) среды является наличие двух зон течения: нестабилизированного (ЗНСТП) и стабилизированного потоков (ЗСТП) (рис. 2).

Рис. 2. Распределение перепадов давлений вдоль коллекторов при расположении подвода (отвода) среды на расстоянии 0,5 Lк с Fшт/Fк=1,0.

а — раздающий коллектор; б — собирающий коллектор.

Первая располагается по обе стороны от оси подводящего штуцера, характеризуется высокими значениями поперечного градиента статического давления и включает в себя максимальные и минимальные перепады давлений  и  и соответствующие им расходы  и  расчет которых практически невозможен без привлечения опытных данных.

Как указывалось выше, эффективность радиального соосного подвода заключается в использовании динамического напора струи подводящего штуцера для создания дополнительного расхода в змеевиках, находящихся в зоне подвода.

Количественную оценку максимальных и минимальных расходов с учетом динамического напора можно произвести согласно (1):

;           (1)

;             (2)

;                                         (3)

;                                           (4)

где  и — перепады давлений в раздающем и собирающем коллекторах для змеевика со средним расходом;

и , и — перепады давления в раздающем и собирающем коллекторах для змеевиков с максимальным и минимальным расходами в зоне подвода (отвода);

 —потери давлении змеевика со средним расходом; ωшт - скорость среды в подводящем штуцере, м/с; υ - объем среды в раздающем коллекторе, м3/кг. Коэффициенты КF и КF’, учитывающие динамический напор струи, представлены на рис. 3.

В основу методики определении значения коэффициента КF положено отношение перепадов давления, наблюдающегося при ударе радиальной струи на «глухую» стенку, к значению перепада давления, соответствующего максимальному расходу в змеевике:

КF = ;                        (5)

где :                     (6)

р* = ;                          (7)

Рс.к - давление в собирающем коллекторе в сечении для змеевика с максимальным расходом;  - давление в раздающем коллекторе в сечении, принятом за 0;

Перепад давления, определяющий максимальный расход в змеевике, находится согласно следующему положению:

,         (9)

откуда

.             (10)

Рис. 3. Коэффициенты использования динамического напора струи.

1 - для трубы с максимальным расходом;

2 - для трубы с минимальным расходом.


На рис. 4 показаны опытные распределения перепадов давлений в раздающем и собирающем коллекторах для шести типов подводов (отводов) и расположение зон нестабилизированного II и стабилизированного потоков (I и III). Анализ полученных данных показал, что размер ЗНСТП зависят от местоположения подводящего штуцера I и соотношения Fшт/Fк  (рис. 5).

Рис. 4. Распределение перепадов давлений вдоль раздающего  и собирающего  коллекторов в зависимости от координаты подвода lх при Fшт/Fк = 1,0.

а - 0,05; б - 0,2; в – 0,33; г - 0,5; д - 0,78; е – 0,93.

Рис. 5. Зависимость длины ЗНСТП от положения подводящего штуцера lх для стороны с большим расходом х→1,0 и для стороны с меньшим расходом х→1,0 при разных соотношениях.