8. Характеристики и виды движения водного теплоносителя в паровых котлах Гидродинамика водного теплоносителя в паровых котлах

• Название: 8. Характеристики и виды движения водного теплоносителя в паровых котлах Гидродинамика водного теплоносителя в паровых котлах
• Дата: 24.01.2020
• Размер: 4.43 Mb.
• Имя файла: 5132c44.doc
• Тип: Документы; #105614
• страница: 11 из 39

9.1.3.Гидравлические характеристики вертикальных одиночных труб

В вертикальных трубах при расчете полного сопротивления необходимо учитывать нивелирный напор

Для упрощения решения задачи примем, что Δp_М ≈ 0 и Δp_УСК ≈ 0. Тогда сопротивление будет включать в себя две составляющие - сопротивление трения Δp_ТР и нивелирный напор Δp_НИВ

Δp = Δp_ТР + Δp_НИВ.

Сопротивление трения парогенерирующей трубы представим как сумму сопротивления на экономайзерном и испарительном участках

Δp = Δp_ЭК + Δp_ИСП + Δp_НИВ

или, с учетом (9.32), (9.33) и (8.14 г),

(9.54)

где H - высота панели (разность отметок выходного и входного коллекторов).

Сопротивление трения зависит от длины трубы l, нивелирный напор - от высоты панели Н. Длина трубы и высота панели совпадают только в случае одноходовой вертикальной панели (l = Н). Влияние нивелирного напора здесь самое большое. С увеличением длины трубы l при той же высоте H (горизонтальная навивка, меандровая навивка, многоходовые панели) доля нивелирного напора в общем сопротивлении уменьшается, и при l >> Н гидравлическая характеристика такой панели приближается к характеристике горизонтальной трубы.

На входе в трубу энтальпия среды h_ВХ, давление р_ВХ, равномерный обогрев трубы с тепловым потоком q_l. При подаче воды с недогревом до кипения в трубе появляется экономайзерный участок l_ЭК и испарительный l_ИСП. Энтальпия среды линейно повышается от h_ВХ до h_ВЫХ, приращение энтальпии Δh = h_ВЫХ - h_ВХ. Давление среды по высоте трубы уменьшается на Δp = Δp_ТР + Δp_НИВ. В сечении (точке) закипания воды I-I давление p_т.з = p_ВХ - (Δp_НИВ + Δp_ТР)_ЭК.

На рис.9.14 показано изменение энтальпии воды на линии насыщения h'(p) по высоте трубы: с уменьшением давления h'(p) также уменьшается. В сечении I - I h(l) = h'(p_т.з).



Если принимать давление среды по высоте трубы постоянным и равным р_ВХ, то была бы постоянной и h'(p_ВХ). В этом случае закипание воды произошло бы в сечении II, а длина экономайзерного участка l_ЭК^II была бы больше l_ЭК. Таким образом, действительная длина экономайзерного участка l_ЭК меньше, чем в случае неучета изменения давления по высоте трубы. Так как Δр зависит от расхода среды G, то и разность должна зависеть от G. Для определения длины экономайзерного участка l_ЭК составим уравнение теплового баланса

(9.55)

где Δh'_нед рассчитывается по недогреву на входе в трубу и снижению энтальпии насыщения из-за уменьшения давления

(9.56)

Тогда

(9.57)

Длина экономайзерного участка

(9.58)

Сопротивление на экономайзерном участке

(9.59)

Подставляем формулы (9.57) и (9.59) в (9.58)



Отсюда

(9.60)

При постоянном давлении в трубе l_ЭК пропорциональна расходу G, при учете изменения давления рост l_ЭК при увеличении расхода G замедляется.

Пример. Оценить длину экономайзерного участка для условий: диаметр трубы d_ВН = 30 мм; тепловой поток q_l = 20 кВт/м; Δh_НЕД^ВХ =100 кДж/кг; давление р = 16 МПа. Справочные данные: λ/d = 0,8 м ^-1; v' = 0,001693 м³/кг; ρ' = 590,5 кг/м³; h' / p = 4,06·10^-5 Δh'/Δp = 4,06·10 ^-5 .

Решение:



при G = 1 кг/с, l_ЭК^II = 5 м;



Принимаем, :





Определяем комплекс



при G = 1 кг/с

К = 7,14·10³, кг/(м²·с²);

Расчеты показывают, что снижение давления по высоте трубы из-за сопротивления трения и нивелирного напора практически не сказывается на длине (высоте) экономайзерного участка l_ЭК. Для горизонтальной трубы комплекс К в несколько раз меньше (отсутствует ). Поэтому расчеты и анализ гидравлической характеристики будем вести без учета изменения l_ЭК.

Схема изменения параметров среды по высоте трубы при опускном движении среды представлена на рис.9.15.



Давление среды по ходу движения ее (сверху вниз) растет за счет нивелирного напора и уменьшается за счет сопротивления трения:

Δp = ΔpТР-ΔpНИВ;

(9.61)

pВЫХ = pВХ - Δp = pВХ + ΔpНИВ-ΔpТР;

(9.62)

Соответственно, энтальпия насыщения h'(p) также увеличивается сверху вниз, в точке закипания h'(p_Т.З.) = h(l_т.з), длина экономайзерного участка l_ЭК = l_Т.З. Если принять энтальпию насыщения постоянной по высоте трубы h'(l) = h'(p_ВХ), то длина экономайзерного участка будет меньше: (рис.9.15).

Следует обратить внимание на различия в изменении параметров среды при подъемном и опускном движении: