50.Режимы течения пароводяного тракта в трубных элементах котла.

Исследование режимов течения пароводяных смесей в трубах при эксплуатационных параметрах воз­можно с использованием косвенных методов, без нарушения рабочего режима движения. Одним из них является применение жесткого гам­ма-излучения в виде узкого луча с определением прошедшей сквозь трубу интенсивности излучения (рис. 10.2). Установка с источни­ком излучения — радиоактивным кобальтом — и счетчиком импуль­сов может перемещаться поперек трубы и фиксировать плотность среды по сечению трубы. Зная плотность в каждом месте сечения трубы, не представляет труда най­ти долю пара и в итоге его рас­пределение по всему сечению трубы.

На начальной ста­дии парообразования при неболь­шой скорости пароводяной смеси отдельные пузырьки пара малых размеров (при высоком давлении— диаметром около 1 мм) распреде­лены практически равномерно по сечению трубы. Такой режим тече­ния получил название пузырьково­го (рис. 10.3,а). С увеличением па-росодержания паровые пузырьки все в большей мере концентриру­ются в центральной части потока, создавая здесь пароводяную смесь со значительным количеством мел­ких паровых пузырей, как бы рав­номерно перемешанных с водой. Этот режим назван эмульсионным режимом течения. При относительно невысоких давлениях рабочей среды (р<4 МПа) мелкие паровые пузырьки обладают воз­можностью объединяться в крупные паровые пузыри, диаметр которых несколько меньше внутреннего диа­метра трубы, а длина их может быть значительной. Эти образова­ния пара внешне напоминают фор­му снаряда, и потому такой режим течения называется снарядным. За кормой «снаря­дов» следует жидкая перемычка, содержащая мелкие пузыри пара.

При дальнейшем увеличении па-росодержания паровые пузыри при высоком давлении вытесняют воду из центральной части потока, а при низких давлениях отдель­ные паровые «снаряды» соеди­няются между собой, образу-в итоге сплошной паровой стер­жень, движущийся по оси тру­бы, в котором распылена часть пель жидкости. Паровой стерже: окутан сплошной кольцевой водя­ной пленкой, движущейся по с ке. Эта пленка надежно охлажу стенку трубы. Такой режим тече­ния получил название стержневой:: или дисперсно-кольцевого

51.Массовое и объёмное паросодержание содержания потоков, их взаимосвязь и зависимость.

Массовое паросодержание пото­ка х — массовая доля пара в пото­ке пароводяной смеси:

_x=G_n/G_CM. (10.5)

Массовое паросодержание вы­ражают также формулой

x=*(hnoт -*h)/r, (10.6)

где киот — удельная энтальпия по­тока в рассматриваемом сечении системы труб, кДж/кг; h' — удель­ная энтальпия воды на линии на­сыщения при рабочем давлении в данном сечении, кДж/кг; г—удель­ная теплота парообразования при том же давлении, кДж/кг.

В таком виде виличина х харак­теризует относительную энтальпию потока по сравнению с h\

Величина (1-х) характеризует массовое водосодержание потока:

1— х =Gв/Gсм (Ю.7)

Расходное (объемное) паросо­держание потока р — объемная доля пара в потоке пароводяной смеси при одинаковой скорости во­ды и пара:

B=Vп/(Vп+Vв)

С помощью указанных выше рас­четных параметров движущейся па -роводяной смеси можно получить ряд других характеристик этого по­тока. Важное значение имеет зна­ние скорости пароводяной смеси w_CM, м/с. Ее можно выразить как отношение суммы объемных расхо­дов V_n-\-V_B к сечению трубы /₀:

Wcu=(Vn+V_B)/f₀. (Ю.9)

Если объемные расходы выразить через массовые

Vn=G_n/p" и Vв=G_B/p',

то с учетом выражений для приве­денных скоростей (10.2) и (10.3) окончательно получим

Wcm=w'o+w"o. (10.10)

Обычно значение w'o не использу­ют в расчетах. Исходя из условия

G_b=Gcm—G_n

и выражая массовые расходы че­рез приведенные скорости и ско­рость циркуляции (10.1) —(10.3), получаем выражение для приведен­ной скорости воды

w'o=wo-w’’_q"/_p^’’. (10.11)

Подставив (10.11) в (10.10), окон­чательно получим

wсм = w0+w"о(1— р'’/р')

52.Температурные режимы работы трубных элементов, в зависимости от расположения и тепловосприятия.

Температура металла поверхно­стей нагрева является одним из основных показателей надежности котла. Поэтому очень важно рас­полагать данными для определения температуры металла, работающе­го в различных и притом сложных и напряженных условиях.

В паровых котлах, работающих на органическом топливе, условно можно выделить три области теп­лообмена. Первая область охваты­вает поверхности, расположенные в топочной камере — топочные экра­ны, получающие теплоту излучени­ем. В условиях плотного экраниро­вания трубы получают теплоту от газовой среды в основном только лобовой ее поверхностью. Здесь имеет место наиболее высокая тем­пература металла. За счет тепло­проводности металла часть полу­чаемой тепловой энергии отводится к тыльной стороне трубы, что в из­вестной мере уменьшает макси­мальную температуру на лобовой поверхности (рис. 10.8). В более тяжелых условиях оказываются трубы двусветных экранов, полу­чающие тепловую энергию от фа­кела с обеих сторон. Распределение теплового потока по высоте экранов топочной камеры также далеко не равномерно: наибольшую интенсив­ность имеет тепловой поток в зоне ядра горения. Он в 1,2—1,6 раза превышает среднее расчетное зна­чение по топке в целом. Учитывая высокую интенсивность тепловых потоков в топке, для обеспечения надежной работы металла экран­ных труб необходимо охлаждать их рабочей средой с относительно не­высокой температурой при высоких коэффициентах теплоотдачи. Этими свойствами обладают вода и паро­водяная смесь.

Вторая зона теплообмена охва­тывает полурадиационные поверх­ности, располагаемые в области вы­соких газовых температур в гори­зонтальном газоходе (1200— 800 °С), где еще существенно излуче­ние газовых объемов, и потому эти поверхности выполняются с разре­женными трубными системами. Это главным образом ширмовые и кон­вективные поверхности паропере­гревателя и настенные экраны кон­вективных газоходов. Здесь тепло­вые потоки заметно ниже, чем в топке, однако пар высокой темпе­ратуры не может интенсивно отво­дить теплоту от стенки труб, что приводит к минимальному запасу надежности. Для обеспечения на­дежной работы поверхностей на­грева здесь применяют самые вы­сококачественные стали.

Третья область теплообмена ох­ватывает конвективные поверхности нагрева: экономайзер, промежуточ­ный пароперегреватель, воздухопо­догреватель.

53.Гидравлические сопротивления для одно и двухфазного потока.

54.Тепловая и гидравлическая неравномерности, тепловая разверка.

55.Движущий и полезный напор циркуляции.

Движущий напор циркуляции создается только на паросодержа-щем участке подъемных труб:

Sд_В= (Hпар+Hотв) (р'—

-Рсм)g.

Используя выражение (10.19), окон­чательно получаем

Sдв= (Hпар+Hотв) ф(р'—

-р")g.

Как видно, определение движущего напора прежде всего требует зна­ния высоты точки закипания в кон­туре.

Высота экономайзерного участ­ка определяется, исходя из .равен­ства двух выражений: количества теплоты, которую необходимо пере­дать в единицу времени воде для подогрева ее до кипения на эконо-майзерном участке и количества теплоты, полученной за то же время из топки экономай-зерным участком,

Qэк=Hэк(Qэкр/Hэкр)=Hэкq1/

где Дельта Hнед — энтальпия недогрева поступающей в подъемные трубы воды в количестве Go, кг/с, до ки­пения, кДж/кг; Q_3Kp — тепловоспри-ятие нижней части экрана, кДж/с; qi=Q_3Kp/H_3Kp — удельный тепловой поток, воспринятый на 1 м высоты экрана, кВт/м.

Тогда высота экономайзерного участка

Hэк=дельта hнедG0/q1/

При более точном расчете необхо­димо учитывать, что с подъемом воды вверх происходит некоторое уменьшение абсолютного давления, при этом энтальпия и температура кипения будут несколько умень­шаться, отчего точка закипания не­много снизится.

В паровых котлах с кипящим экономайзером АЛнед будет иметь небольшое значение (так как дав­ление в нижнем коллекторе выше, чем в барабане) и определение Я_эк не обязательно.

При установившемся режиме движущий напор в контуре цирку­ляции тратится на преодоление с противлении в опускных Ар_оп ■ подъемных (включая пароотволя щие) Дельта Рпод трубах:

S_дв=дельта р_оп+дельтар_Под. (10.59)

Избыточную часть движущего в пора, который остается после пре­одоления гидравлического сопро­тивления в подъемных звеньях кон­тура, называют полезным напорем циркуляции:

Sпол=Sдв-дельта рпод.

Из сопоставления (10.59) i (10.60) получаем основное уравне­ние циркуляции Sпол=дельта р оп.