Студопедия


Авиадвигателестроения Административное право Административное право Беларусии Алгебра Архитектура Безопасность жизнедеятельности Введение в профессию «психолог» Введение в экономику культуры Высшая математика Геология Геоморфология Гидрология и гидрометрии Гидросистемы и гидромашины История Украины Культурология Культурология Логика Маркетинг Машиностроение Медицинская психология Менеджмент Металлы и сварка Методы и средства измерений электрических величин Мировая экономика Начертательная геометрия Основы экономической теории Охрана труда Пожарная тактика Процессы и структуры мышления Профессиональная психология Психология Психология менеджмента Современные фундаментальные и прикладные исследования в приборостроении Социальная психология Социально-философская проблематика Социология Статистика Теоретические основы информатики Теория автоматического регулирования Теория вероятности Транспортное право Туроператор Уголовное право Уголовный процесс Управление современным производством Физика Физические явления Философия Холодильные установки Экология Экономика История экономики Основы экономики Экономика предприятия Экономическая история Экономическая теория Экономический анализ Развитие экономики ЕС Чрезвычайные ситуации ВКонтакте Одноклассники Мой Мир Фейсбук LiveJournal Instagram

Гидродинамическая устойчивость потока в горизонтальных парообразующих трубах




Определяющим фактором, влияющим на гидравлическую характеристику парообразую­щих труб, является температура жидкости на входе в трубы. Она может быть равной и близкой к температуре насыщения при дав­лении на входе в трубы tBX^t' или существен­но меньше этой температуры tBх<¥.

При подаче в трубу воды, недогретой до - кипения, парообразование начинается не с са­мого входа, а на некотором расстоянии от него. Вся длина трубы делится на два участ­ка: экономайзерный и парообразующий' (рис. 11.3). Длина этих участков зависит от соотношения расходов теплоты и воды.

Увеличение расхода воды при неизменном обогреве трубы приводит к увеличению длины

Экономайзерного участка и соответствующе­му уменьшению парообразующего участка, что связано с уменьшением количества пара, выдаваемого обогреваемой трубой.

При наличии экономайзерного участка (рис. 11.3)

Bp = ± (wPf vJ3K + ± (w? f (/ _ /j. (П.4)

Значение удельного объема рабочей среды различно для экономайзерного и парообра­зующего участков. Различна также длина этих участков.

Удельный объем воды на зкономайзерном участке мало изменяется в связи с чем

О1-5)

На парообразующем участке удельный объем среды резко изменяется, и поэтому следовало бы принять его среднеинтегральное значение. Для равномерно обогреваемой по длине трубы достаточно точные результаты достигаются при линейном законе изменения паросодержания потока и поэтому

— г і х (v" — v') ,

При равномерном обогреве тепловая на - .грузка 1 пог. м трубы q,—Qjl=const. Тогда длина экономайзерного участка

При отсутствии недогрева воды на входе в парообразующую трубу Агнед = г'—г'о = 0 и коэффициент А обращается в нуль, а коэф­фициент В изменяет свой знак на обратный. Тогда (11.9) примет вид

Ар=B(wp)2 + C(wp), (11.13)

Квадратного уравнения, выражающего одно­значную гидравлическую характеристику.

Формула (11.9)—это уравнение гидравли­ческой характеристики парообразующей тру­бы при ДіНед>0, т. е. при наличии экономай­зерного участка. Гидравлическая характери­стика в этом случае выражается уравнением третьей степени, решение которого может иметь или один действительный и два мнимых корня или все три действительных корня. В первом случае характеристика Ap = f(wр) не имеет экстремумов и общих точек с гори­зонтальной касательной (рис. 11.2, кривая /); она однозначна, так как каждому значению перепада Ар отвечает только один расход ра­бочей среды wp. Во втором — характеристика, выражающая кубическое уравнение, имеет точку перегиба и два экстремума; она много­значна— одному значению перепада Ар отве­чают три разных расхода (кривая 2). Неод­нозначность гидравлической характеристики вызывается тем, что при неизменном обогреве трубы, несмотря на увеличение расхода недо - гретой до кипения воды, объемная скорость смеси не возрастает, а, наоборот, падает. Уве­личение расхода недогретой до кипения воды приводит к росту экономайзерного участка и количества теплоты, расходуемой на подогрев воды до кипения. Это соответственно умень­шает количество теплоты, остающейся на па­рообразование, и потому резко снижает ско­рости на выходе (рис. 11.4). Снижение ско­рости длится до тех пор, пока с увеличением расхода недогретой до кипения воды сущест­вует парообразующий участок. После прекра-




 

At'nea (И'Р) f

QI

Длина испарительного

Соответственно участка

1ИСг—1—и. (11.8)

После подстановки v, m, йисп и /ксп в (11.4) и расположения членов по степеням wр получим кубическое уравнение

I
(11.7)
Рис. 11.4. Влияние расхода недогретой до кипения воды в паро­образующей трубе на изменение скорости потока на выходе из нее. 1—6 — расходы воды.

' Ap=A(wp)s—B(wp)2+C(wp), (11.9)

А - у
4dqir (v" -
В:
2d С--
Ifdr

Где

K(v"-v') Ді2нед f

(11.10) (11.11) (11.12)

 

Щения парообразования дальнейшее увеличе­ние расхода воды вызывает уже пропорцио­нальное увеличение скорости по всей длине трубы. В соответствии с изменением скорости. изменяется и гидравлическое сопротивление тракта. По мере увеличения расхода воды растет гидравлическое сопротивление эконо - майзерного участка ДpSK, падает сопротивле­ние парообразующего участка АриСж- В зави­симости от сочетания составляющих Дрзк и ДРисп суммарное гидравлическое сопротивле­ние тракта может с нагрузкой возрастать или падать в определенном диапазоне расходов, ■обусловливая при этом однозначную (ста­бильную) или многозначную (нестабильную) характеристику.



Рассмотрим гидравлическую характеристи­ку прямоточного элемента, имеющую три дей­ствительных корня уравнения (11.9), рис. 11.5. При очень малых расходах воды (дар)< <(wp)a и данном обогреве образуется пере­гретый пар, так как экономайзерный и испа­рительный участки практически отсутствуют и весь тракт превращается в пароперегреватель. При очень больших расходах воды (wp)> >(и;р)в располагаемой теплоты недостаточно для доведения ее до насыщения, парообразо­вание отсутствует и весь канал превращается в экономайзер, выдающий воду. Для этих крайних случаев гидравлическая характери­стика выражается уравнением параболы

(11.14)

Из которого следует, что при одной и той же массовой скорости потока wp сопротивление движению пара больше, чем для воды, так как vn>vB.

При образовании в тракте пароводяной смеси [область расходов (аур)п<(®р)< <(wp)s] характеристика нестабильна и рас­ходы могут изменяться с перидоической выда­чей пароводяной смеси резко различного па­росодержания. Некоторые из паросодержаний по условиям теплоотдачи могут отказаться чрезмерными, не обеспечивающими надежно­го охлаждения труб.

Нестабильность гидравлической характе­ристики означает не только различные рас­ходы через отдельные параллельно работаю­щие трубы, объединенные общими коллекто­рами. Более опасны режимы, при которых че­рез одну и ту же трубу изменяется расход воды, а это при постоянном обогреве вызыва­ет колебание температуры стенки и появле­ние в ней опасных напряжений тепловой уста­лости. Работа в таких условиях может завер­шиться повреждением парообразующих труб.

Поскольку основной причиной многознач­ности характеристики является большая раз­ность удельных объемов пара и воды, то с по­вышением давления характеристика превра­щается в более стабильную, а движение рабо­чей среды становится более устойчивым (рис. 11.6).

Ранее уже отмечалось, что нестабильность характеристики связана с наличием эконо- майзерного участка. Поэтому, чем больше не - догрев до кипения поступающей на вход во­ды, тем менее стабильна характеристика (рис. 11.7). Вместе с тем повышение входной температуры и доведение ее до значения, близкого к Ґ, опасно, так как при попадании пароводяной смеси во входной коллектор па­рообразующих труб будет наблюдаться сепа­рация пара из воды и поступление в одни трубы больше воды и меньше пара, а в дру­гие, наоборот, больше пара и меньше воды. Резко неравномерные и к тому же неучтенные количества пара и воды могут привести к пе­регреву и даже пережогу труб, которые в то­почной камере подвергаются достаточно интенсивному обогреву.

Ь.

По указанным причинам прямоточные кот­лы выполняются с некипящим экономайзером. При этом отсутствие кипения должно обеспе­чиваться не только при расчетных условиях работы, но также при всех режимах и при сжигании любого топлива, на котором воз­можна работа парового котла.

Рис. 11.8. Преобра­зование нестабильной гидравлической ха­рактеристики в ста­бильную методом дросселирования по­тока, недогретого до кипения.

Нестабильную характеристику можно пре­образовать в стабильную, если на экономай - зерном участке в гидравлическую систему ввести дополнительное сопротивление, изме­няющееся с расходом рабочей среды по зако­ну параболы. Суммированием исходной и дополнительной характеристик получают ста­бильную характеристику (рис. 11.8). Увеличе­ние гидравлического сопротивления на эконо - майзерном участке обычно достигается двумя методами: увеличением сопротивления, сосре­доточенного в дроссельных шайбах, либо уве­личением сопротивления, рассредоточенного на значительной длине труб — так называе­мом ступенчатом витке.

(11.15)
АЛл =
Рис. 11.9. Влияние не­достаточно устойчивой характеристики на расход воды в парооб­разующей трубе.

Дроссельные шайбы. Дроссельные шайбы создают перепад давления, пропорциональный квадрату расхода проходящей через них однофазной среды

(®Р)2

У' = «РШ (w9

Где |ш — коэффициент сопротивления шайбы; Ч, ш= = 1ш(У'/2).

Для получения квадратичной зависимости шайбы устанавливают на входе в парообразующие трубы, имеющие экономайзерный участок, т. е. на однофазной среде.

На основании уравнений (11.9) и (11.15) полное сопротивление труб с учетом шайбы описывается урав - нением

Др=Л(шр)3+(Ч'т—В)(ш>р)2+С(дар). (11.16)

Однако одного условия однозначности еще недо­статочно, так как небольшие колебания перепада дав­ления могут вызвать значительное изменение расхода (рис. 11.9). Поэтому к характеристике предъявляют также требование определенной степени крутизны, т. е. чтобы относительное изменение расхода рабочего тела превосходило относительное изменение перепада дав­лений не более чем в 3 раза.

Рис. 11.10. Ступенчатый виток (а) и изменение скорости потока по длине канала (б).

Ступенчатый виток. Необходимую степень дроссе­лирования потока для получения стабильной гидрав­лической характеристики достигают также повышением гидравлического сопротивления змеевиков самого эко­номайзера. С этой целью трубы экономайзера выпол­няют меньшего диаметра, чем парообразующие трубы, образуя ступенчатый виток. При этом повышаются скорость потока и гидравлическое сопротивление на экономайзерном участке, где удельный объем рабочей среды сравнительно невелик и ограничивается скорости а следовательно, и гидравлическое сопротивление пото­ка по мере повышения его паросодержания (рис. 11.10).

Неоднозначность гидравлической характе­ристики горизонтальных парообразующих змеевиков имеет место и при СКД. Решаю­щим фактором возникновения многозначности при СКД является удельная энтальпия и со­ответственно удельный объем воды на входе. При энтальпии воды на входе значительно ниже энтальпии фазового перехода характе­ристика многозначна. С повышением tBI она становится все более стабильной. Поэтому расчет гидравлических характеристик выпол­няют при наименьшей возможной в эксплуа­тации энтальпии на входе. В сверхкритиче­ской области повышение давления на входе также улучшает устойчивость гидравлической характеристики.

Вопрос





Дата добавления: 2015-02-04; просмотров: 612; Опубликованный материал нарушает авторские права? | Защита персональных данных | ЗАКАЗАТЬ РАБОТУ


Не нашли то, что искали? Воспользуйтесь поиском:

Лучшие изречения: Для студентов недели бывают четные, нечетные и зачетные. 9262 - | 7379 - или читать все...

Читайте также:

 

18.206.194.83 © studopedia.ru Не является автором материалов, которые размещены. Но предоставляет возможность бесплатного использования. Есть нарушение авторского права? Напишите нам | Обратная связь.


Генерация страницы за: 0.003 сек.