ГИДРОДИНАМИКА ПРИ ЕСТЕСТВЕННОЙ ЦИРКУЛЯЦИИ РАБОЧЕЙ СРЕДЫ Котельные установки и

опускные трубы; 3 – нижний коллектор; 4 – подъемные трубы;

5 – верхний коллектор; 6 – отводящие трубы; Нк – высота контура ; Нур.- высота уровня воды в барабане; Ноп. - высота опускных труб; Ндо- высота до начала обогрева труб; Ноб.- высота обогреваемой части труб; Нпо – высота после обогрева труб ( до верхнего коллектора); Нотв. – высота отводящих труб; Нпр. – высота превышения верхней точки отводящих труб над уровнем воды в барабане; Нтз – высота точки закипания воды; Нисп. –высота испарительной части обогреваемого участка.

циклон; 5 – водоподводящие трубы;
6 - пароотводящие трубы
1

– опускной стояк; 2 и 3 подъемные и отводящие трубы заднего экрана;
6 – трехрядный конвективный пучок труб;
7 и 8 – опускные и отводящие трубы

С параллельными пучками труб

- массовый расход через параллельный пучок труб
Массовый расход при

последовательном соединении :

скорость циркуляции (основной параметр), позволяет
определить скорости в других участках контура ( = 1÷3 м/с)

(1)

2. Уравнение движения:

(2)

- кратность циркуляции (основной параметр; =6÷14 для = 8÷14МПа

3. Уравнение энергии:

(3)

4. Уравнения состояния:

(4)

5. Начальные условия :

- для стационарного течения не задаются

6 . Граничные условия:

известны из конструктивного выполнения контура,
из теплового расчета котла. Эти расчеты взаимосвязаны.

=5÷8 для =14÷18,5МПа

перепадов давления в
последовательно включенных его элементов при одном и

том же расходе

1. Гидравлическая характеристика опускных труб.

- условия в опускной трубе

- нивелирный напор на входе в опускную трубу

- нивелирный напор на входе в нижний коллектор

- давление на входе в опускные трубы

- давление на входе в нижний коллектор

потери давления
на входе в коллектор

-суммарный коэффициент сопротивления в опускной трубе

Величина энтальпии среды будет эквидистантно изменяться в соответствии
с величиной сопротивления в опускной трубе.

если < 10 м/с

на входе в опускные трубы (явление кавитации)
3. Снос пара из

барабана.

2. Паровые воронки в барабане.
Могут возникнуть при малой высоте слоя жидкости над опускными трубами. Минимальная высота
уровня воды в барабане для опускных труб диаметром до 200 мм должна составлять 400÷500мм.
Средством уменьшения допустимой высоты в 2 раза является установка решеток и крестовин на
входе в опускные трубы. Современные мощные котлы имеют уровень воды 700÷800мм при
диаметре 1600÷1800мм и этого достаточно для устранения возникновения паровых воронок)

- на линии насыщения

-условие отсутствия закипания на входе в опускные трубы

(Отрицательное : увеличивается сопротивление движению потока, снижается нивелирный напор)

Возникает при близком расположении ввода пароотводящих труб в барабан от входа в опускные трубы. Если вода . Направляемая в опускные трубы . Имеет скорость больше, чем скорость всплывающих пузырьков пара , то она в состоянии захватить часть из них и унести в опускные трубы. Условие не захвата: расстояние должно быть не менее 250÷300мм.

Однако, наличие небольшого количества пара не является критическим !

- сопротивление труб (без нивелирного напора)
(2)

в них существенно выше. Суммарное сечение отводящих труб выбирают в

пределах 30-60% от сечения испарительных труб.

Потери давления на подъем пароводяной
смеси выше уровня воды в барабане :

Нивелирный напор:

является расход . При этом значении
находят все параметры контура циркуляции,
в том числе

контурах барабанных котлов высокого давления не превышает 1 – 1,

5 м/с. Из гидравлических характеристик U- образных контуров следует, что при малой скорости среды велика опасность перехода в область неоднозначности. По этой причине проводится проверка работы контура по следующим направлениям:

Температурный режим обогреваемых труб.
В котлах с давлением менее 11 МПа при невысоких лучистых тепловых потоках ( < 400 кВт/м2) кратность циркуляции должна быть более 4. В котлах высокого давления ( > 11 МПа) необходима проверка экранных труб на кризис теплообмена и образования в них режима пониженной теплоотдачи.
Работа опускных труб.
Надежность гидродинамики опускных труб в стационарном режиме обеспечивается, если отсутствуют вскипание воду на входе в них, воронкообразование в барабане и отсутствует снос паровых пузырей в трубы.
Работа подъемных труб. Надежность гидродинамики подъемных требует исключения свободного уровня для труб, выведенных в паровое пространство, а также застоя и опрокидывания циркуляции для труб, выведенных в водяной объем барабана или в верхний коллектор.
Надежность циркуляции при нестационарных режимах котла. Определяется скоростью изменения давления в котле (резкое изменение нагрузки, расхода топлива, давления, уровня воды в барабане ). Максимальная скорость изменения давления в котле возникает при резком прекращении отбора пара турбинами при неизменном расходе топлива или прекращении подачи топлива при неизменном расходе пара.

средний тепловой поток
в) – слабообогреваемый
При одном и том же

расходе циркуляции
полезный напор у слабообогреваемого ряда труб
меньше, чем у других ( ).

Для имеем и

Три случая циркуляции в слабообогреваемой трубе :

- режим возможен

- режим невозможен

- режим возможен (свободный уровень в трубе)

водяной объем барабана