Выбор дымососов и вентиляторов. Требования к качеству питательной воды и пара. Принцип естественной циркуляции. Особенности движения воды в системе труб при сверхкритическом давлении. Гидравлические схемы пароперегревателей, страница 28

Рассмотрим работу простейшего циркуляционного контура, состоящего из барабана, опускной не обогреваемой и подъемной системы труб, последняя включает обогреваемые поверхности (экраны).

Барабан служит для разделения пароводяной смеси на пар и воду. За счет подведенной теплоты на некоторой высоте подъемной трубы начнется парообразование. Здесь энтальпия воды достигает энтальпии закипания i' при давлении в данном сечении.

Выше точки закипания на обогреваемой поверхности трубы происходит интенсивное парообразование. В опускных трубах находится вода, а в подъемных – пароводяная смесь.

Поскольку  то вес столба жидкости на единицу поперечного сечения в опусхных трубах больше, чем в подъемных. Т.к. эти трубы соединены друг с другом, то в ннх установится движение воды вниз, а пароводяной смеси вверх, устанавливается естественная циркуляция.

При движении по опускным и подъемным трубам разница веса столба воды и пароводяной смеси затрачивается на преодоление возникающих сопротивлений. Движущий напор циркуляции определяем по формуле:

где  – средняя по длине трубы плотность пароводяной смеси.

Считаем, что интенсивность теплового потока по длине обогреваемой трубы неизменна, тогда:

где  – среднее значение истинное (объемное) паросодержание на рассчитываемом участке трубы.

Формула для определения движущегося напора:

Член учитывается лишь в случае наличия пара в опускных трубах, что обычно не допускают.

Движущий напор циркуляции затрачивается на преодоление сопротивлений в системе:

где  – суммарные сопротивления в подъемных и опускных труби.

Разность движущего напора и сопротивления подъемной чести контура называют полезным напором, , который затрачивается на преодоление сопротивлений опускной части контура.

Важным параметром циркулирующего контура является кратность циркуляции:

где G – массовый расход в контуре циркуляции или его элементе;

D – паропроизводительность котла или элемента контура;

Для определения скорости или истинного расхода циркуляция простого экранного контура целесообразно использовать графоаналитический метод.

 Обычно задаются 3-мя значениями скорости (0,6; 0,9; 1,2 м/с), для каждого из которых определяют . По полученным величинам строят графики зависимостей которые совместно представляют график циркуляции, т. е. гидравлическую характеристику естественной циркуляции контура.

3.2 Надежность работы контуров естественной циркуляции.

На основании данных расчета циркуляции необходимо провести оценку надежности работы контура. Проверку надежности проводят:

а) по обеспечению нормального температурного режима обогреваемых труб (ухудшенный теплообмен, расслоенное движение пароводяной смеси);

б) по образованию свободного уровня, застои и опрокидывания циркуляции;

в) по неустойчивому режиму опускной системы;

г) по надежности циркуляции при нестационарных режимах.

Для этого существуют соответствующие методики. Ухудшение теплообмена, создает большое повышение температуры стенки трубы при естественной циркуляции не вызывает опасности при кратности более четырех. Опасность возникновения кризиса теплообмена может возникнуть лишь при давлениях более 11 МПа и высоких удельных потоках q > 500 кВт/м² и большом значении , что в обычных паровых котлах не встречается редко.

Во избежание расслоения потока пароводяной смеси в горизонтальных трубах необходимо иметь значительные скорости циркуляции для Р = 11 МПа и d = 40 мм. необходимо W₀ = 1,3 м/с., что трудно обеспечить, поэтому для всех случаев при естественной циркуляции горизонтальные трубы с пароводяной смесью не должны обогреваться.

Расслоение потока возможно также и в наклонных трубах, но при значении минимальной массовой скорости существенно меньшей, а именно: при наклоне к горизонту на φ=30°, , а при φ=60° расслоение вообще не происходит.

В котлах параллельно включено много труб и всегда имеются трубы с ухудшенным обогревом по сравнению со средними для панели (развернутые трубы). При естественной циркуляции необходимо выделить трубы с наименьшим обогревом. Различная интенсивность обогрева зависит от ряда факторов как конструктивных, так и эксплуатационных. Большую роль играет расстояние поверхности нагрева от ядра факела.