Надежность работы контуров естественной циркуляции

НАДЕЖНОСТЬРАБОТЫКОНТУРОВЕСТЕСТВЕННОЙЦИРКУЛЯЦИИ

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, застоя и опрокидывания циркуляции; в) по неустойчивому режиму опускной системы; г) по надежности циркуляции при нестационарных режимах.

Ухудшенный теплообмен, создающий 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 х > 0,3, что в обычных паровых котлах не встречается.

Во избежание расслоения потока пароводяной смеси в горизонтальных трубах необходимо иметь значительные скорости циркуляции. Так, для р=11 МПа и d=40 мм необходимо w₀ ³ 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 g=30°, (rw)_мин =0,5(rw) , а при g > 60° расслоение вообще не происходит.

В котлах параллельно включено много труб и всегда имеются трубы с ухудшенным обогревом по сравнению со средним для панели. Это будут так называемые разверенные 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. Наименее обогреваемые трубы экранов располагаются по углам топочных камер и у стен газоходов.

Для оценки различия в обогреве участка панели служит коэффициент неравномерности тепловосприятия по ширине

                    =/,                                            (1.1)

где — усредненная интенсивность тепловосприятия разверенной трубы;  — то же для труб со средним обогревом. Усреднение производится здесь по ширине соответствующего участка панели. Минимальное значение коэффициента неравномерности тепловосприятия уменьшается до       = 0,5 ÷ 0,3.

При некоторых режимах работы циркуляционных контуров пароводяная смесь в обогреваемых подъемных разверенных трубах может остановиться или даже пойти в обратном направлении. Возникнет застой или опрокидывание циркуляция. Для пояснения этих явлений рассмотрим влияние относительной скорости пара в пароводяной смеси при соответствующем направлении движения потока: вверх или вниз.

Рис.1. построение полной циркуляционной характеристики:

1 – S приw^¢¢ = w¢; 2 – S при  w^¢¢ ¹w¢; 3 – S _пол

Рис.2. Циркуляционные характеристики:

а — при застое; б — при опрокидывании потока (циркуляции); 1 – S_{пол 1} для труб со средним обогревом; 2 — S_{пол 2} для труб с ослабленным обогревом;

3 — Dr_оп

Истинное значение скорости пара в смеси w", а воды w',причем при подъемном движении w_под" > w_под' . Здесь пар значительно опережает воду, если же движение пароводяной смеси будет опускное, то пар будет отставать от воды и w_оп" < w_оп'.

Проанализируем формулу (13.44) при p=const, а следовательно, и        (р' / p") = const с неизменной производительностью, т. е. х = const. Видно, что величина А в формуле (13.44) тоже будет постоянной.

Если при подъемном движении повышается w" / w',то это приводит к уменьшению j, а следовательно, и уменьшению движущего напора S. При опускном движения с уменьшением w" / w'происходит увеличение j и S .

Силы сопротивления всегда направлены против движения, уменьшают движущий напор S при подъемном движении, но увеличивают при опускном. Полная циркуляционная характеристика включает (рис. 1) подъемную (положительную) и опускную (отрицательную) ветви.

С уменьшением Gпроисходит повышение движущего напора в положительной области характеристики. Если вначале предположить, что w"=w',то получим кривую 1 на рис. 1. На самом деле имеется скольжение пара, т. е. w" ¹ w'; учитывая это обстоятельство, получаем кривую 2 на рис. 1. Максимальное значение движущего напора циркуляции окажется в начале отрицательной области, в точке А, где скорость опускного движения воды сравнивается с подъемной скоростью пара, где его скорость относительно стенки трубы почти равна нулю. Здесь проявляется наибольшее влияние скольжения пара в воде. При расходе циркуляции G,близком к нулю, циркуляционный контур устойчиво работать не может. Эта область на рис. 1 заштрихована. При положительном значении Gсогласно формуле (14.5) имеем S_пол =S — Dr_под, а при отрицательном S_пол =S + Dr_под (кривая 3 на рис.1).