Надежность работы контуров естественной циркуляции, страница 10

Для выяснения равномерности раздачи пара по отдельным трубам схем П и Z сначала исследуем работу входного и выходного коллекторов. При движении пара вдоль оси входного коллектора постепенно падает давление за счет сопротивления и, кроме того, уменьшается осевая скорость от w_вхдо 0, что приводит к повышению напора согласно уравнению Бернулли. Гидравлическое сопротивление коллекторов (входного и выходного можно подсчитать по формулам:

                                                                     (1.36)

для формула аналогична, где x_вх, x_вых — коэффициенты сопротивления входного и выходного коллекторов при торцевом подводе пара. Их значения:

При движении пара вдоль коллектора его скорость будет изменяться за счет оттока (или притока) в трубы. Во входном (раздающем) коллекторе осевая скорость будет изменяться от   до 0, а в выходном, наоборот, от 0 до . Это приведет к изменению, напора за счет конвективного ускорения. Перепад давления на конвективное ускорение по­лучим, используя формулу (13.49), и тогда:

для входного коллектора

для выходного коллектора                                                                   (1.37)

Здесь знак минус показывает на то, что давление во входном коллекторе повышается от сил инерции, так как считаем потери давления.

Необходимо выяснить отношение перепадов давлений   /,

которое составляет 2,5 при расчете по формулам (1.36) и (1.37). Следовательно, давление в конце входного коллектора повысится r¢_вх < r²_вх (рис. 13).

Давление в конце входного коллектора

                                                                          (1.38)

(перед  поставлен знак «+», ибо учтено влияние сил конвективного ускорения, повышающего здесь общее давление).

Рис. 13. Эпюры перепадов давлений в коллекторах в гидравлической схеме П

Давление в донце выходного коллектора

                                                                     (1.39)

Эпюра изменения полного давления в коллекторах показана на рис. 13. В самих трубных змеевиках происходит значительное изменение давления на Dr_зм. Окончательное распределение давления в коллекторах с учетом сопротивления змеевиков зависит от гидравлической схемы П или Z.

Максимальный и минимальный перепады давлений в перегревателе для схемы П:

(1.40)

а для схемы Z:

Как видно из приведенных на рис. 14 эпюр полного давления для схемы /7, максимальный и минимальный перепад отличается несущественно, тогда как для схемы Zэто отличие — большое. Очевидно, схема Z , дает большую разность перепадов давлений для различных труб, находящихся на противоположных сторонах пароперегревателя, что создает большую неравномерность в расходе пара по отдельным трубам. Там, где будет минимальный перепад давления, в трубах пройдет уменьшенное против среднего количество пара. Отсюда видно, что схему можно применять лишь с большой осторожностью.

Рис. 14. Сравнение перепадов давлений в пароперегревателях с гидравлическими схемами П и Z

Чтобы оценить достоинства гидравлической схемы Ш, представим ее как бы выполненной из нескольких частей, соединенных по схеме П, по числу подводов и отводов. Получаем, что входной и выходной коллекторы разделены на короткие участки со своими змеевиками. Тогда потери давления на гидравлическое сопротивление и конвективное ускорение в коллекторах будут уменьшены в 2n раз (n — число подводящих и отводящих труб). Отсюда видно, что    и во всяком случае значительно ближе, чем для схемы П и тем более для схемы Z. Таким образом, схема Ш дает наименьшую температурную разверку.

ВЛИЯНИЕТЕПЛОВЫХРАЗВЕРОКНАРАБОТУПАРОПЕРЕГРЕВАТЕЛЕЙ

Во всех конструкциях котлов имеет место неравномерный обогрев отдельных труб по ширине газохода. Разный обогрев отдельных змеевиков создает температурную разверку, и разверенные трубы находятся в наиболее неблагоприятных условиях работы.

Максимальное значение удельного тепловосприятия конвективных или радиационных поверхностей нагрева, расположенных вверху топочной камеры, определяем по формуле