25 Назовите особенности теплообмена при сверхкритическом давлении водного теплоносителя.

Особенностью среды при сверхкритическом давлении (СКД) является то, что переход от жидкой фазы к паровой происходит непрерывно с изменением температуры.

(В поверхностях нагрева с малым тепловым потоком коэффициент теплоотдачи α₂ при СКД изменяется по длине трубы: в зоне жидкости α₂ ≈ 8 кВт/(м²∙К); в зоне большой теплоемкости, где происходит изменение структуры воды, коэффициент α₂ резко возрастает, достигая наибольшего значения при температуре максимальной теплоемкости t_мт, а затем уменьшается; в зоне пара (газа высокой плотности) a₂ ≈ 4 кВт/(м²∙К), т.е. достаточно большой, но примерно в 2 раза меньше, чем в зоне жидкости.

При увеличении тепловой нагрузки (при ρw = const) максимум коэффициента теплоотдачи a₂ в зоне большой теплоемкости (ЗБТ) снижается, а затем (кривые 4,5) при определенном значении q коэффициент теплоотдачи при переходе к зоне большой теплоемкости уменьшается в несколько раз, т.е. наступает область ухудшенного теплообмена. Ухудшенный теплообмен возникает плавно, но постепенный рост температуры стенки трубы может достигать 100 градусов.

Изменение основных параметров среды (водного теплоносителя) по длине обогреваемой вертикальной трубы при СКД. На вход трубы подается вода с температурой t_вх < t_мт, энтальпией h_вх<h_мт, расход воды G, кг/с, массовая скорость ρw, кг/(м² ∙ с).)

26 Назовите особенности температурного режима горизонтальных труб, криволинейных труб и каналов и газоплотных экранов.

Горизонтальные и слабонаклонные трубы употребляются в экономайзерах и пароперегревателях, расположенных в конвективной шахте, в радиационных поверхностях прямоточных котлов. При движении пароводяной консистенции с относительно низкой скоростью в горизонтальных трубах огромного поперечника вероятны режимы течения (слоистый, волновой, поршневой), при которых высшая часть трубы безпрерывно либо временами омывается паром, а нижняя часть - водой. При подогреве трубы теплопотеря к паровой фазе ниже, чем к водянистой, и это вызывает значимый перегрев высшей части трубы по сопоставлению с нижней. При перепаде температуры по периметру трубы более 50°С, пульсации ее за счет наброса воды на высшую часть трубы происходит разрушение оксидной пленки на поверхности металла и интенсификация коррозионных процессов, возникают усталостные трещинки в металле.

(Расслоенные режимы течения недопустимы. Малые массовые скорости, при которых не появляются расслоенные режимы течения, составляют при р = 15 МПа и q = 200 кВт/м2: для труб с d_вн = 50 мм (ρw)_мин = 1200…1500 кг/(м²∙с); для труб с d_вн = 20…30 мм (ρw)_мин = 1000…1200 кг/(м2∙с). В барабанных котлах с естественной циркуляцией обеспечить такие массовые скорости нереально, потому в их горизонтальные обогреваемые участки не делают. Экономайзеры кипящего типа (лучше, чтоб х_вых< 0,25) размещаются в зоне низких термических потоков (q < 20 кВт/м²), для их (ρw)_мин = 500…700 кг/(м²∙с), рекомендуется принимать ρw = 800…1000 кг/(м²∙с). Для некипящих экономайзеров ρw = 500…600 кг/(м²∙с). В прямоточных котлах и барабанных котлах с неоднократной принудительной циркуляцией в испарительных поверхностях нагрева можно исключить расслоенные режимы, приняв ρw >1000…1200 кг/(м²∙с). Да и при этих значениях ρw толщина водянистой пленки у верхней образующей трубы меньше, чем у нижней, и кризис термообмена на верхней образующей появляется при наименьшем значении qкр и хгр (рис. 10.12). Для горизонтальных испарительных труб рекомендуется принимать граничное паросодержание хгр: при р = 5,0…10 МПа х_кр = 0,2; при p = 10…15 МПа х_кр = 0,1.)