Вопрос № 212 Гидродинамическая устойчивость в вертикальных парообразующих трубах и трубах с подъемно-опускным движением.

В вертикальных панелях с восходящим или подъемно-опускным движением и малым числом ходов (П-, U- и N-образные панели ) у которых высота соизмерима с развернутой длиной трубы, гидравлическая характеристика, определяется недогревом воды до кипения на входе в панель и дав­лением. Особенностью гидравлики этих панелей является сильное влияние нивелирного напора .

В одноходовой вертикальной панели с подъемным движением рабочей среды (рис. 11.11) приходится преодолевать и ги­дравлическое сопротивление и нивелирный напор, поэтому они в формуле (11.3) положи­тельны и перепад давления между нижним и верхним коллекторами определяется их сум­мой: .

При данном обогреве и расходах среды, близких к нулю, трубы заполнены паром, плотность которого мала и потому ниве­лирной составляющей в этой зоне расходов пренебрегают.

Из рис. 11.11 ⇒ что гидравлическая характеристика такой панели стабильна: каж­дому значению перепада соответствует толь­ко один определенный расход.

При опускном движении (рис. 11.12) ги­дравлическое сопротивление положитель­но, а нивелирный напор способствует движению, поэтому он от­рицателен, в связи с чем перепад давления между коллекторами определяется их разно­стью: .

При опускном движении имеет место неустойчивость в расходе рабочей среды: одно­му значению перепада соответствуют два резко различных расхода. Зона многозначности в реальных панелях охватывает большой диа­пазон изменения расходов.

Из сопоставления рис. 11.11 и 11.12 следу­ет, что в восходящем потоке улучшает гидравлическую характеристику, при опуск­ном движении, наоборот, ухудшает ее.

НА ПРИМЕРЕ П –ОБРАЗНОЙ ОБОГРЕВАЕМОЙ ТРУБЫ.

В трубных системах с подъемно-опускным движением общее гидравлическое сопротивление складывается из гидравлических сопротивлений подъемной и опускной части Нивелирная составляющая подъемной части выглядит также как для обычной подъемной трубы, различие составляет только в нивелирной составляющей опускной части. В этом случае при малых расходах жидкость, пройдя через подъемную часть уже частично превратилась в пар. Паросодержание в верхней точке тем больше, чем меньше массовый расход среды, поэтому на опускном участке при малых расходах нивелирная составляющая мала. Суммирование нивелирных составляющих подъемного и опускного участка дает общую величину нивелирной составляющей, которая выше нуля, т.к. плотность пара меньше плотности воды.

Складывая нивелирную составляющую всего элемента и гидравлическую составляющую получаем общую гидравлическую характеристику.

Для U-образной панели характеристика выглядит немного иначе, в этом случае нивелирная составляющая на опускном участке более значительна, чем на подъемном, поэтому суммарная нивелирная составляющая лежит ниже нуля. На рис. 11,14 показана гидравлическая характеристика U-образной панели. Аналогично строятся гидравлические ха­рактеристики N-образных и более сложных многоходовых систем. Из приведенного ана­лиза следует, что в восходящем потоке ниве­лирный перепад давления улучшает гидрав­лическую характеристику, при опускном, на­оборот ухудшает ее. В этом отношении U-образная схема лучше П-образной, так как выходной участок с большим паросодержанием, а следовательно, с меньшей плотностью потока имеет подъемное движение, в котором влияние нивелирного напора положительно.