Лекция № 7 Котельные установки и парогенераторы ГИДРОДИНАМИКА ПРИ

последовательно включенных элементах котла) . Расход в параллельно включенных элементах

изменяется синхронно)

МЕЖТРУБНЫЕ
(Периодическое изменение расхода на входе и выходе из труб. Пульсации потока в параллельных трубах сдвинуты по фазе)

Причинами возникновения пульсаций потока на переходных и постоянном режимах работы парового котла могут быть: изменение расхода топлива, перевод с одного топлива на другой, включение и отключение горелок, изменение давления и расхода среды питательными насосами, снижение или повышение тепловой нагрузки котла, изменение температуры питательной воды, включение или выключение ПВД и др.

Направление практической борьбы - уменьшение амплитуды и частоты возмущений

Затухающие

Автоколебания

испарительных поверхностях при ДКД и в зоне ЗБТ при сверхкритическом

давлении.

Опасные последствия межтрубных пульсаций:
Переменные температурные напряжения в металле труб
Снижение критических тепловых потоков
Расслоение двухфазного потока в горизонтальных трубах
уменьшение теплоотвода от поверхности трубы

МЕЖТРУБНЫЕ ПУЛЬСАЦИИ
ДОЛЖНЫ БЫТЬ УСТРАНЕНЫ !!!

Способы устранения

Однозначность разверочных характеристик

Необходимая крутизна характеристик

Многозначная характеристика

С пологим уклоном

Крутая однозначная

(2)
- соотношение перепадов давлений в экономайзере и
испарительной зоне,

достаточно для затухания колебаний

(3)

Повышение массовой скорости ρw снижает вероятность возникновения пульсаций,
а рост тепловой нагрузки q повышает вероятность ее возникновения.

(4)

Коэффициент гидравлического сопротивления
начального участка трубы (до нагрева)

Установка дроссельных шайб на входе в трубу позволяет выйти из опасной зоны

~

Стабилизация гидравлических характеристик происходит с повышением давления.
При свехкритическом давлении пульсации могут возникнуть при энтальпии потока на входе
2000÷2100 кДж/кг и ее приращении в элементе более 1400 кДж/кг.

нагрева, начиная от пускового ( растопочного ) до номинального.
На

практике это возможно, если , пуске при номинальном давлении
и расходе рабочей среды не менее 30% от номинального.

граничная массовая скорость для
горизонтальной трубы

(5)

(навивка Рамзина)
Вертикальные панели
П и U – образные панели
N

–образная панель

Многоходовая панель
с вертикальными трубами

Многоходовая панель
с горизонтальными трубами

L- образная
ширма

Двойная
L- образная
ширма

Горизонтальная ширма

U – образная
ширма

Многоходовая
вертикальная
ширма

Вертикальный
конвективный пакет

Горизонтальный
конвективный пакет

нетождественности трубы
- коэффициент неравномерности тепловосприятия
При анализе элемента котла

(поверхности нагрева) используют понятие средней трубы:

Для разверенной трубы :

- коэффициент гидравлической разверки

- гидравлическая характеристика трубы

- коэффициент тепловой разверки

связь между коэффициентами
тепловой и гидравлической
разверок

(6)

(7)

элемента, на которые приходятся максимальные значения

и и минимальные значения .

Для этих труб рассчитывают .

Для трубы с наибольшей тепловой разверкой проводят проверку надежности
температурного режима:

Если максимальные значения и и минимальное приходятся на
одни и те же трубы или распределение неравномерностей неизвестно, то
надежность рассчитывается по тепловой разверке, рассчитанной по наихудшему
варианту.

5. При понижении тепловой нагрузки котла, нарушении гидравлического режима и в аварийных ситуациях необходимо учитывать не только интенсивно обогреваемые трубы, но и слабообогреваемые.

для горизонтальных труб
Изотермическое течение
Однофазный поток
(жидкость или пар)
Двухфазный

поток
(жидкость и пар)

полное сопротивление для изотермического потока
в горизонтальной трубе

(9)

Гидравлическая характеристика
горизонтальной необогреваемой трубы

(10)

- это приведенный коэффициент сопротивления

Здесь

Устойчивые ( однозначные ) характеристики

жидкость и пар) в необогреваемой трубе
Гидравлические характеристики :
1)

,

2)

3) – однозначная характеристика

4 ) – многозначная характеристика

участка:
(11)
Длина испарительного участка:
(12)
- общее сопротивление трения (

; )

(13)

сопротивление на экономайзерном
участке

(14)

сопротивление на
испарительном участке

(15)

(16)

с недогревом
Здесь:

; ;

(17)

Диапазоны неоднозначности:

В зоне однозначности при малых расходах может вследствие уменьшения длин
экономайзерного и испарительного участков появиться участок перегрева ( кривая 2 переходит в 3).
При больших расходах длины экономазерного и испарительного участков растут,
испарение может прекратиться (кривая 2 переходит в 4) .

В параллельных трубах расход среды может быть различным ( ),
Паросодержание в них также будет различно, что будет способствовать
возникновению кризиса теплобмена.
Расходы могут изменяться самопроизвольно с пульсацией давления в трубах.

по недогреву
(18)
- характеристика при
(19)

теплового потока уменьшается длина экономайзерного участка

и вследствие этого происходит уменьшение его сопротивления , возрастание длины и сопротивления испарительного участка.
При этом возрастает общее гидравлическое сопротивление трубы.

трубы, гибы труб, дроссельные шайбы и др.)
Местное сопротивление на

входе в трубу находится в зоне однофазного потока (жидкость). Здесь гидравлическая характеристика однозначна. Это свойство используется для того, чтобы изменять сопротивление на входе путем шайбирования.

где:

- коэффициент сопротивления шайбы

местное гидравлическое сопротивление,
где:

(21)

(22)

Из (22) следует, что установка дроссельной шайбы на входе увеличивает величину недогрева, при которой сохраняется однозначная гидравлическая характеристика.
Наоборот, установка шайбы на выходе из трубы в области двухфазного потока увеличивает неоднозначность гидравлической характеристики.

( вход в трубу)
~ 0

пар) гидравлическая характеристика однозначна.
Конструктивное выполнение труб (длина , диаметр,

суммарное сечение труб, гибы и
др.) оказывает влияние на величину гидравлического сопротивления, но не
изменяет вид гидравлической характеристики.

На гидравлическую характеристику пароводяной смеси в горизонтальных
необогреваемых трубах оказывают влияние не только конструктивные, но и
режимные параметры, так как при изменении нагрузки изменяются массовое
паросодержание и скорость потока. Это приводит к изменению вида
характеристики, делая ее при определенных условиях многозначной.
Кроме, этого возможно расслоение в горизонтальных трубах двухфазного потока.
Этот режим нежелателен даже в необогреваемых трубах.

3. На гидравлическую характеристику горизонтальных обогреваемых труб влияние
оказывают: давление среды, интенсивность обогрева, местное сопротивление,
ускорение потока.