Лекция 21.

Горизонтальный контур.

В горизонтальных трубах отсутствует нивелирный напор, и фор­мула гидравлической разверки с учетом шайбования принимает вид:

При отсутствии шайбования выражение упрощается

Вертикальный контур.

В вертикальном кон­туре существенное влияние на гидравлическую разверку оказывает нивелирный напор. Для частных случаев уравнение гидравлической разверки с учетом влияния отдельных факторов (принимает следующий вид: для одноходовой подъемной панели

для одноходовой опускной панели

для двухходовой -образной панели

Из уравнений следует, что в гори­зонтальных трубах коэффициент гидравличе­ской разверки зависит от соотношения между тепловыми и гидравлическими характеристи­ками в элементе и разверенной трубе.

Для вертикальных труб на гидравлическую разверку, кроме того, сильное влияние оказы­вает нивелирная составляющая и ее вклад в полный перепад давления между раздающим и собирающим коллекторами, т. е. соотноше­ние

С другой стороны, соотношение приростов энтальпий в разверенной трубе и в среднем по элементу характеризуется коэффициентом тепловой разверки. Принимая ряд значений , определяют коэффициент гидравлической разверки = и из выражения—соответствующие значения коэффициента не­однородности тепловосприятия.По известномуопределяют удельную энталь-

Рис. 11.20. Разверочные характеристики прямоточного элемента при

пию среды на выходе из разверенной трубы, а следовательно, и ее температуру Эти данные позволяют построить разверочные ха­рактеристики, иллюстрирующие зависимость коэффициента гидравлической разверки и тем­пературы среды на выходе из разверенной трубы от коэффициента неравномерности теп-ловосприятия и —см.рис. 11.20.

Разверочные характеристики более обогре­ваемых труб являются падающими дляи растущими дляКрутизна паде­нияна определенном участке резко возра­стает, приобретая кризисный характер, когда небольшому приращению соответствует резкое снижение расхода и повышениеЭто связано с тем, что в зоне больших тепло-емкостей даже небольшое приращение удель­ной энтальпии, которое в условиях эксплуата­ции в отдельных трубах всегда имеет место, вызывает резкое увеличение удельного объема среды , а следовательно, и гидравлического сопротивления. В свою очередь увеличение гидравлического сопротивления приводит к снижению расходов через эти трубы и тем самым к еще большему усугублению в них тепловой разверки, дальнейшему увеличению удельного тепловосприятия труби удельно­го объема в них среды. Этот процесс проте­кает до тех пор, пока, наконец, не установится расход и соответствующая ему при заданной тепловой нагрузке данной трубы тепловая разверка. В ряде случаев он может завер­шиться аварийной ситуацией.

Допустимую тепловую разверку устанавливают исходя из конкретных условий работы поверхности нагрева. Для пароперегревателей, выходные участки труб которых работают почти в предельных температурных условиях, допустимая тепловая разверка не должна пре­вышать 15 общего тепловосприятия паро­перегревателя. В целях повышения надежно­сти трубную систему пароперегревателя сек­ционируют по тракту пара.

Экономайзеры размещают в области уме­ренного обогрева: протекающая через них вода имеет сравнительно низкую температуру. Тепловую разверку для экономайзера можно допустить 50и более. Поэтому секциониро­вание экономайзера по тракту воды не всегда обязательно.

В парообразующих трубах из-за сравни­тельно невысокой температуры кипения при отсутствии нарушения режима течения, а сле­довательно, при интенсивном отводе тепла температура стенки труб превышает темпера­туру рабочего тела всего лишь наЗдесь также можно было бы допустить значи­тельную тепловую разверку, но в этих поверх­ностях нагрева возможен ухудшенный темпе­ратурный режим, особенно при интенсивном обогреве. Поэтому допустимая тепловая раз­верка для них не превышает 20—40.

В котлах СКД наибольшая чувствитель­ность к неравномерностям тепловосприятия приходится на зону больших теплоемкостей, в которой с изменением энтальпии рабочей среды наиболее сильно изменяются ее тепло-физические свойства. Поэтому построение ха­рактеристикдля этой зоны осо­бенно важно.

Рис. 11.22. Гидравлическая схема пароперегревателя, включенного по схеме е.

а — распределение скорости и скоростного напора; б —распре­деление давления.

по параллельным трубам, выходные или соби­рающие 2, в которых собирается рабочее те­ло и затем выдается в следующий элемент парового котла, и промежуточные или смеси­тельные 3, предназначенные для выравнивания нетождественности работы труб.

Смесительные коллекторы наибольший эф­фект дают при однофазном потоке (паре или воде). Их широко применяют для выравнива­ния нетождественности работы змеевиков па­роперегревателей.

Влияние входных и выходных коллекторов на работу поверхностей нагрева различно. Большое значение эти коллекторы имеют для пароперегревателя в зависимости от способа подвода пара во входной коллектор и отвода из него пара через выходной коллектор. В не­которых конструкциях применялся сосредото­ченный торцевой подвод и отвод пара.

В схеме , например (рис. 11.22), при рас­пределении по змеевикам осевая скорость па­ра во входном коллекторе снижается, в соответствии с чем падает скоростной напор (рис. 11.22, а), переходя в статиче­ское давление , а к выходу собирающего коллектора, наоборот, статическое давление понижается. Из рис. 11.22, б следует, что крайние левые змеевики, например, рабо­тают с перепадом давления, равным, т. е. большим, чем крайние правые, имеющие перепад давлений. Различие в перепаде давлений в змеевиках, а сле­довательно, и их нетождественность равны сумме статических напоров во входном и вы­ходном коллекторах, т. е. . Такое различие относится не только к крайним змеевикам гидравлической системы, но в равной мере и к любым сравниваемым сечениям по длине коллекторов, однако значенияи берутся в соответствующих сечениях.

В других схемах с сосредоточенным тор­цевым подводом и отводом пара достигаются более благоприятные результаты, однако не­тождественность работы системы параллель­ных труб остается еще значительной. Так, например, при сосредоточенном торцевом под­воде и отводе пара по схеме П (рис. 11.23) условия входа пара аналогичны схемеи по­этому характер распределения статического давления вдоль раздающего коллектора со­храняется, т. е. давление увеличивается по ходу среды. В собирающем коллекторе стати­ческое давление падает к выходу.

Из рис. 11.23 следует, что крайние левые змеевики находятся в перепаде давления

, а крайние правые /Различие в перепадах давления крайних левых и правых змеевиков определяется разностью статических напоров во входном и выходном коллекторах

Поскольку удельный объем среды после обогрева в змеевиках больше, чем до обогре­ва, влияние собирающих коллекторов на рас­пределение среды по параллельным змееви­кам существеннее для любой гидравлической системы.

Уменьшить влияние коллекторов можно увеличением либо уменьшениемв коллекторах. Однако и то, и другое нецеле­сообразно, так как первое требует повышения рабочего давления в котле и увеличения соб­ственного расхода, а второе — увеличения раз­меров коллекторов и расхода металла на них.

Уменьшить влияние скоростного напора можно заменой торцевого подвода и отвода пара (рис. 11.24,а и б) подводом и отводом посредине коллектора (рис. 11.24,в), при ко­тором осевая скорость уменьшается в два, а скоростной напор — в четыре раза. Лучшие результаты достигаются рассредоточением подвода пара в распределительный коллектор

Рис. 11.24. Влияние способов подвода и отвода однофазного потока на распределение статического давления по длине коллектора.

и отвода пара из собирающего коллектора. Уже при двух подводящих и отводящих тру­бах (рис. 11.24,г) осевая скорость и скорост­ной напор снижаются соответственно в 4 и 16 раз. В современных котлах с перегревате­лями свежего пара, включенными между не­сколькими подводящими и несколькими отво­дящими трубами, коллекторы оказывают не­большое влияние на распределение пара. В промежуточных пароперегревателях, у ко­торых сопротивление змеевиков относительно невелико, а сопротивление коллекторов из-за большой скорости пара в них, наоборот, зна­чительно, влияние коллекторов может оказать­ся существенным. В экономайзерах ввиду ма­лого удельного объема воды осевая скорость в коллекторах незначительна, в связи с чем не возникает вопроса о влиянии скоростного напора. В прямоточных котлах и котлах с многократной принудительной циркуляцией сопротивление парообразующих змеевиков ве­лико, поэтому влиянием изменения давления по длине коллекторов также пренебрегают.