Надежность работы контуров естественной циркуляции, страница 3

                                                                                                   (1.5)

где ,  —масса и теплоемкость металла труб; —;  - изменение температуры и энтальпии воды на линии насыщения с понижением давления.

Часть образовавшейся теплоты в опускной системе Q_on пойдет на догорев воды; до кипения при повышенном давлении внизу труб

                                           (1.6)

Множитель 10^-6 позволяет размерность перевести в МПа, в котором измеряется давление . Тогда ria парообразование в опускной системе останется следующее количество теплоты:

                                                                               (1.7)

В экранных трубах тоже появится дополнительное количество теплоты на парообразование , определяемое по формуле, аналогичной (1.5).

Далее необходимо проверить возможность появления застоя или опрокидывания циркуляции по ранее описанной методике, при этом учесть, что парообразование в опускных трубах приведет к уменьшению S и S_пол.

Ориентировочные значения допустимой скорости падения давления составляют:   = 0,03 и 0,04 МПа/с при р=11÷16 МПа и w_оп=2 м/с.

Кроме того, может произойти также быстрое повышение давления в циркуляционной системе из-за резкого уменьшения расхода пара на турбину при сохранении расхода топлива. При повышении давления требуется дополнительное количество теплоты на догорев воды до закипания, а отсюда снижение паропроизводительности и движущего напора циркуляции.

Составим уравнение динамики испарительной части котла. Изменение материаль­ного баланса: прихода питательной воды D_п.в и расхода пара D

                            D_п.в –D = d(V_пr¢¢+V_вr¢) / (1.8)

где V_п, V_в— объем пара и воды в испарительных трубах. Изменение подводимой тепловой энергии в топочной камере и выходящей с паром

                 (1.9)

где Q — тепловосприятие испарительных поверхностей нагрева, кВт; G— количество питательной воды, кг/с.

Для совместного решения уравнений (1.8) и (1.9) полагаем, что V_n+ V_в =const, а производные по времени от i', i", r', r" выражаем через производные подавлению. Тогда получаем систему обыкновенных дифференциальных уравнений, из решения которых выводим формулу для определения скорости изменения давления

                                    (1.10)

где                     r₁ = rp¢/ (p¢ - p²);      r₂ = rp¢/ (p¢ - p²);

  

с_м — теплоемкость металла труб.

Скорость изменения давления, рассчитанная по формуле (1.10), должна быть меньше, чем максимальная, встречающаяся в эксплуатации. Наибольшая скорость изменения давления 0,008—0,03 МПа/с при р = 2,0 ÷ 10,0; 0,03—0,05 при p = 10 ÷ 20 МПа.

НАДЕЖНОСТЬ РАБОТЫ ОПУСКНЫХ ТРУБ

При естественной циркуляции необходимо отсутствие пара в опускной системе во избежание уменьшения движущего напора циркуляции из-за снижения плотности р_оп, см. формулу (14.1). Нормальное поступление воды из барабана в опускную систему может нарушаться за счет появления глубокой вихревой воронки. Когда диаметр опускной трубы большой, то над ней может возникнуть вихревая воронка значительной глубины h_вор (рис. 3). Согласно условию постоянства момента количества движения для вращающейся воды воронки

                                 

Рис. 14.6. Вихревая воронка при входе воды в опускную трубу

rw_a = const,                                                          (1.11)

где    r — радиус соответствующего поперечного сечения воронки;

         w_a— скорость по окружности в данном сечении.

Уравнение установившегося движения жидкости (без учета трения) запишем в виде:

                                 (dr / dr) - p¢w_a ² / r = 0                                          (1.12)

Совместное решение уравнении (1.11) и (1.12) с граничными условиями г=¥, z=h₀и р = р₀ имеет вид

g(h_o-z) (p'-p") =0,5p¢w_a ²                                      (1.13)

и фиксирует равенство сил веса столба воды и центробежных сил для каждого поперечного сечения вихревой воронки. В нижней узкой части воронки появляются дополнительно силы поверхностного натяжения, ограничивающие ее высоту. На глубину воронки влияет сносящая скорость воды в барабане w_б , эта скорость снижает высоту вихревой воронки.