При аналитическом исследовании парогенератор разбивается на ряд элементов. Для каждого элемента записываются уравнения гидродинамики и теплообмена, в общем виде это нелинейные уравнения в частных производных.
В результате упрощения и линеаризации (где это возможно) получают передаточные функции для каждого элемента. Учитывая внутренние связи между элементами, составляют передаточную функцию парогенератора в целом.
В целях упрощения представим парогенератор в виде емкости, получающей тепло
D, hх, γ", Vп
Gм, cм, tм
Vв, γ', h'
W, hпв
Примем, что изменение параметров воды и температуры металла в переходном режиме происходит одновременно по всему объему, т.е.
и 
.
(1)
Внешними признаками нестационарного режима работы
котла служат изменения давления пара и уровня воды, Δр и ΔН, а
характеризуется такой режим скорости их изменения 
и
.
Балансовые уравнения стационарного режима записываются в виде
(2)
(3)
здесь W и D – поступающая в котел вода и отбираемый пар,
ΔНисп – перепад энтальпий продуктов сгорания в испарительной части,
В – расход топлива,
hп.в, hх – энтальпии питательной воды и отбираемого пара.
Кроме того следует отметить, что в стационарном режиме определенное количество тепла аккумулировано в воде, паре и металле
Qакк=Qв+Qп+Qм (4)
Для переходного режима уравнение материального баланса (3) с учетом изменения веса пара запишется в виде
(5)
Уравнение теплового баланса (2) для переходного режима, учитывая аккумуляцию отдельно в воде и металле, будет иметь вид
(6)
здесь, учитывая выражение (5)
=
(7)
и, учитывая выражение (1)
=
(8)
Т.к. Vвγ'=Gв, то уравнение (6), учитывая уравнения (7) и (8), можно записать в виде
(9)
Параметры воды t' и h' однозначно определяются давлением, поэтому
и
(10)
Учитывая выражение (10), запишем (9) в виде
(11)
Это уравнение динамики котла по давлению пара.
Выражение
=А – коэффициент
аккумуляции котла.
Физический смысл его – количество тепла, которое следует подвести к объекту (котлу) или отвести от него с тем, чтобы рассматриваемый параметр (давление) изменился на единицу (1 атмосферу).
Перепишем (11) с учетом А
(12)
Анализ выражения (12):
1. С уменьшением А возрастает маневренность парогенератора.
2. При увеличении W и D=const давление в парогенераторе уменьшается.
3. При увеличении D и W=const давление пара уменьшается.
4.
Уменьшение прихода тепла 
по
любому параметру приведет к уменьшению давления при W=const
и D=const.
5. При уменьшении hп.в давление пара уменьшится, а при уменьшении hx – возрастет.
При W≠D в верхнем барабане котла будет изменяться уровень воды. Например, при W>D паросодержание в подъемных трубах будет уменьшаться (вследствие роста кратности рециркуляции), давление в котле уменьшится, уровень изменится. При росте расхода топлива возрастет уровень воды в барабане на численное значение, соответствующее увеличению объема пара под зеркалом испарения ΔV=Vп2–Vп1.
Уравнения (5) и (9) дают возможность аналитически определить изменение уровня в переходном процессе. Если принять, что изменение объема воды и уровня в барабанном ПГ связаны соотношением
ΔV'=Fз.иΔН, (13)
где Fз.и – поверхность зеркала испарения,
то из (5), (12) и (13) найдем изменение уровня
(14)
где γ, β, α – комплексы режимных и конструктивных параметров.
; 
;
(15)
Анализ выражения (14):
1. Уровень растет при увеличении подачи воды.
2. Уровень уменьшается при росте отбора пара.
3. Уровень растет при уменьшении внешнего теплового потока.
4. Уровень растет при уменьшении hп.в при неизменной подаче ее.
5. При уменьшении диаметра барабана возрастает скорость изменения уровня при возмущениях.
Этот анализ полностью пригоден при рассмотрении массового уровня (вода в водомерном стекле), т.е. без учета изменения количества пара под зеркалом испарения ΔV.
Полное изменение положения уровня можно представить в виде двух слагаемых: массовый уровень и вытеснение воды из труб при колебаниях обогрева и давления (явление «набухания»).
При
скачке обогрева уровень падает вследствие превышения выработки пара над подачей
воды. При учете набухания в первый момент времени изменение уровня имеет
обратный знак, и лишь по прошествии некоторого времени начинает падать.
составляющая набухания
τ, с
изменение физии-
ческого уровня
массовый
уровень
Составляющая набухания рассчитывается по формуле
(16)
Здесь Fпод – площадь подъемных труб,
с – коэффициент,
,
–
количество циркулирующей воды перед нанесением возмущения.
Уважаемый посетитель!
Чтобы распечатать файл, скачайте его (в формате Word).
Ссылка на скачивание - внизу страницы.