3. Основные понятия гидродинамики котлов и парогенераторов с ец

Надежная работа парового котла возможна только при непрерывном охлаждении поверхностей нагрева. В испарителях и экономайзерах охлаждающей средой является вода (и пароводяная смесь), в пароперегревателях - пар.

Для надежного отвода тепла необходимо обеспечить непрерывное движение среды (воды, пароводяной смеси или пара) внутри любой поверхности нагрева.

Рассмотрим простейший циркуляционный контур, состоящий из парового коллектора, водяного коллектора, ряда обогреваемых и ряда необогреваемыхтруб.

В обогреваемых трубах происходит подогрев питательной воды до температуры насыщения, и с некоторой высоты h = h_3K

начинается образование пара.

Участок, на котором происходит подогрев воды до температуры кипения называется экономайзерным. Участок, на котором происходит образование пароиспарительным (парообразующим).

Удельный вес пароводяной смеси р_см меньше удельного веса воды р_эк, поэтому пароводяная смесь в обогреваемых трубах движется из водяного коллектора в паровой снизу вверх.

Пар, образовавшийся в обогреваемых трубах, собирается в верхней части парового коллектора и отбирается из котла с расходом D. Масса отбираемого пара замещается такой же массой питательной воды G_nB, подаваемой по питательной трубе в паровой коллектор. Питательная вода смешивается с котловой и по необогреваемым трубам опускается из парового коллектора в водяной.

Трубы, по которым происходит движение пароводяной смеси из водяного коллектора в паровой, называются подъемными. Трубы, по которым происходит движение воды из парового коллектора в водяной называют опускными.

Движение рабочей жидкости, возникающее и поддерживающееся вследствие разности удельных весов воды в опускных трубах и пароводяной смеси в подъемных трубах, называют естественной циркуляцией.

Движущаяся по подъемной трубе (на участке h_ИСП) пароводяная

смесь состоит из нагретой до температуры кипения воды и пузырьков сухого насыщенного пара. По мере движения смеси вверх количество пара в ней повышается и достигает максимума в выходном сечении трубки. Отношение веса находящегося в смесн пара к весу всей смесн называется весовым паросодержанием (нлн степенью сухости) -х.

Отношение веса воды, поступившей за единицу времени в подъемную трубку, к весу образовавшегося в ней пара за это же время, называется кратностью циркуляции-К.

Схема движения сред в контуре ЕЦ

Разность между весом воды и весом пароводяной смеси в единице объема называется движущим напором естественной циркуляции.

где:

у' - удельный вес воды, [кг/м³];

у_н -удельный вес пароводяной смеси, [кг/м³].

При установившемся движении в контуре движущий напор уравновешивается суммой сопротивлений, возникающих в опускных и подъемных трубах:

где:

- гидравлическое сопротивление подъемных труб;

- гидравлической сопротивление опускных труб.

Избыточная часть движущего напора, оставшаяся после преодоления сопротивления подъемных труб, называется полезным напором естественной циркуляции:

Таким образом, условием установившегося режима естественной циркуляции является равенство полезного напора и сопротивления опуска:

Скоростью циркуляции w₀ [м/с] называется скорость входа воды в

подъемные трубы. Скорость циркуляции выше у тех элементов, которые воспринимают больше тепла.

Недогрее до кипения М [кДж/кг] - представляет собой разницу энтальпий воды при температуре насыщения и фактической температурой воды в конкретной точке. Недогрев до кипения имеет место в коллекторах котла, опускных трубах и на экономайзерном участке подъемных труб.

При расчетах ЕЦ в котлах и парогенераторах строятся гидравлические характеристики подъемных и опускных труб. Это

зависимости вида:

- для каждого ряда подъемных труб; -для опускных труб.

Характеристики труб строятся по нескольким (как правило - трем) значениям S_nojl для каждого ряда труб. Затем значения складываются и строятся общая характеристика подъемных труб и характеристика опускных труб. Точка пересечения характеристики S_nojl с Аp_ОП является

графическим решением уравнения S_nojJ = Аp_оп.

Определив расход воды в опускных трубах G_on находят расходы воды G_i и скорости циркуляции w_i для каждого ряда подъемных труб.