4.5. Основы и методика расчета циркуляции

Целью расчета естественной циркуляции является опреде­ление количественных характеристик циркуляции: скорости ш₀ и кратности циркуляции и , а также недогрева до кипе­ния . Если полученные расчетом значения , и удовлетворяют рекомендациям, выработанным практикой, то можно определить истинную площадь проходного сечения опуск­ных труб для прохода в них воды в количестве при .

Расчет циркуляции выполняют для котла готовой конструк­ции после завершения теплового расчета.

На примере простейшего контура циркуляции, состоящего из одного ряда подъемных и одного ряда опускных труб (см. рис. 4.4), рассмотрим основной принцип расчета. Его выпол­няют методом последовательных приближений. В ходе расчета решаются два уравнения: основное уравнение циркуляции и уравнение материального баланса .

Основное уравнение циркуляции решается графоаналитиче­ским методом. Для этого задают три значения кратности цир­куляции в контуре и по формуле определяют три значения расхода воды в опускных трубах. Здесь расход пара, или паропроизводительность, , где Q – тепловосприятие обогреваемого подъемного ряда; – скрытая теплота парообразования при дaвлeнии в котле.

По уравнению (4.26), зная находят три значения недогрева воды до кипения в верхнем барабане .

Рис. 4.5. Гидравлические характеристи­ки подъемных (а),

опускных (б) труб и графическое решение уравнений

цирку­ляции применительно к однорядному контуру (в)

Для каждого определяют скорость воды в опускных тру­бах , где – принятая площадь сечения опуск­ных труб. Пользуясь уравнением (4.22), находят гидравлическое сопротивление в опускных трубах и строят графическую зависимость , которая называется гидравлической характеристикой опускных труб (Рис. 4.5, б).

Затем определяют три значения скорости циркуляции , где – расход воды в трубах обогревае­мого подъемного ряда; – площадь сечения труб подъемного ряда. Далее по уравнению (4.22) вычисляют три значения гид­равлического сопротивления в подъемных трубах или . При этом учитывается наличие пара в по­токе и его влияние на .

Теперь можно определить три значения движущего напора . Высота паросодержащей части труб подъем­ного ряда снимается с чертежа, если известна высота эконо-майзерного участка .Величины и определяют по спе­циальным методикам в зависимости от известных и (или ).

В конце расчета находят три значения полезного напора и строят график зависимости , который называется циркуляционной характеристикой подъем­ных труб (Рис. 4.5, а). Эта характеристика имеет падающий ха­рактер, так как с ростом количество пара, производимого в подъемных трубах при постоянном их обогреве, уменьшается, а следовательно, уменьшается и высота паросодержащей части труб , увеличивается плотность смеси и снижается движу­щий напор . Хотя с уменьшением паропроизводительности тоже уменьшается, однако снижается сильнее, чем , и значение с увеличением уменьшается.

Для решения основного уравнения циркуляции и уравнения материального баланса надо совместить графики, изображенные на рис. 4.5, а и 4.5, б (см. рис. 4.5, в). Тогда в точке пересечения М кривых и , называемой рабочей точкой, выполняются необходимые условия: и . Расчет окончен.

По этим данным можно определить кратность циркуляции , скорость циркуляции и расчетную площадь сечения опускных труб , необходимую для пропуска воды при .

В котлах имеется несколько подъемных рядов, замыкающих­ся на единый необогреваемый опуск. Это не меняет существа расчета. Вначале рассчитывают каждый подъемный ряд (как это делалось выше), а потом объединяют данные и строят еди­ную циркуляционную характеристику всех подъемных труб . Ее пересечение с кривой опреде­ляет единую рабочую точку М для многорядного контура цир­куляции. При этом создается возможность рассчитать значения К и для каждого подъемного ряда.