Расчет смежных циркуляционных контуров
Смежный циркуляционный контур применительно к ПГ АЭС можно осуществить параллельным включением в одну опускную систему нескольких испарителей с различным обогревом (производительностью). Например, в один сепарационный барабан подключено несколько испарителей.
Уравнение циркуляции имеет вид
.
Уравнение материального баланса
.
Решение системы – графическое решение.
Критерии надежности циркуляции
Отсутствие застоя естественной циркуляции.
Отсутствие опрокидывания среды в отдельных каналах.
Уменьшение расхода воды до того, что канал становится прямоточным, т.е. х = 1, называется застоем циркуляции.
Рассмотрим случай, когда опускной и подъемный участки входят в водяной объем.
Застой циркуляции начинается при скорости входа в подъемный канал Vвх = Wпод, где Wпод – скорость в канале при Gпод = D при х = 1.
Если мы не можем обеспечить скорость подпитки Wпод, то подпитка начнется сверху с малой скоростью, образующийся пар будет медленно подниматься в сепарационный объем. Такое движение называется полуопрокинутое движение.
При увеличении расхода сверху и наступлении момента Gсверху > Gпод – возникает опрокидывание циркуляции.
При работе сложного контура естественной циркуляции (с параллельными каналами) явление застоя необходимо учитывать для каналов меньшей напряженностью.
Задачей расчета является нахождение
напора застоя циркуляции
и напора опрокидывания циркуляции
.
Для нахождении и нужно построить гидравлическую характеристику в положительной и отрицательной областей расходов.
1.
при =
– отсутствие проскальзывания
1 при =
В положительной области расходов < и движущийся напор меньше движущего напора при = , следовательно, 2 – движущийся напор в условиях проскальзывания.
3, 3 – полезный напор
.
Необходимо определить, при каких значениях будет застой, опрокидывание циркуляции.
Из уравнения материального баланса
.
– полезный напор, при котором наступает застой циркуляции.
– минимальный на кривой полезного напора, при котором осуществляется опрокидывание циркуляции.
При больших приведенных скоростях пара сопротивление подъемной части контура значительно даже при малых расходах.
Это приводит к тому, что полезный напор
при опускном движении больше, чем при
подъемном. При низких давлениях в системе
.
При малых приведенных скоростях пара,
величина гидравлического сопротивления
велика только при больших расходах,
т.е.
– характерно для высоких давлений.
Таким образом, в системе параллельно рабочих каналов при большой неравномерности потоков при низких давлениях в трубах наиболее вероятен застой, а при высоких давлениях – наиболее вероятно опрокидывание циркуляции.
Рассмотрим 2 случай. Трубы выведены в паровой объем.
В этом случае при уменьшении расхода также возникает явление застоя.
Опрокидывание в этом случае существовать не может.
Если
,
то на высоте l появляется перегревательный участок – это явление называется образованием свободного уровня.
Таким образом, застой и опрокидывание циркуляции возможно в наименее обогреваемых трубах, имеющих наибольшее гидравлическое сопротивление.
Если
– возможен либо застой, либо опрокидывание
циркуляции.
Если
,
то возникает четкое опрокидывание
циркуляции.
Следовательно, для обеспечения устойчивого
подъемного движения необходимо
.
При застое и образовании свободного уровня может определяться по формуле
,
где h – высота контура.
.
определяется из условия
.
определяется из условия
.
В этом случае пар барботирует через
слои жидкости. Застоя
не будет, если
.