8. Характеристики и виды движения водного теплоносителя в паровых котлах Гидродинамика водного теплоносителя в паровых котлах
 Скачать 4.43 Mb.
|
8.4.Перепад давления при движении рабочей среды в трубеВ результате решения уравнения движения получено в общем виде выражение (8.14) для перепада давления Δр при движении потока в трубе длиной l  При движении однофазного потока для расчета сопротивления трения ΔpТР, местного сопротивления ΔpМ ,сопротивление ускорения ΔpУСК, и нивелирного сопротивления ΔpНИВ, применяются формулы (8.14 а) - (8.14 г) с учетом характеристик однофазного потока.  При движении двухфазного потока для расчета Δp используются те же формулы (8.14). Скорости потока w1 , w2, wСР , плотность потока ρСР, а также в начале ρ1 и конце ρ2 участка определяются по истинным характеристикам двухфазного потока. Учитывая, что истинные характеристики потока рассчитываются сложным образом по эмпирическим зависимостям, при расчете гидравлического сопротивления трения и местного сопротивления за основу берется гомогенная модель потока, а негомогенность действительного потока учитывается экспериментальными коэффициентами. В формуле (8.14 а) по уравнению неразрывности заменим массовую скорость (φpw) через скорость циркуляции w0 и плотность ρ' (ρw = ρ'w0), среднюю скорость смеси wСР выразим из соотношения ρwср = ρ'w0. В результате получим
С учетом  выразим
Еще раз отметим, что полученная формула справедлива для адиабатного (без обогрева) гомогенного двухфазного потока. Обозначим через Δp0 сопротивление трения при x = 0. Тогда
Для обогреваемого гомогенного потока в формуле (8.75) принимается среднеарифметическое значение x  где x1, x2, - массовое паросодержание на входе и выходе участка трубы, тогда
Для гомогенного потока сопротивление трения пропорционально массовому паросодержанию  (рис. 8.13).  Экспериментальные данные, приведенные на этом же рисунке, показывают, что гидравлическое сопротивление трения в действительном двухфазном потоке существенно отличается от гомогенной модели. Это относится как к случаю с обогревом потока, так и к адиабатному потоку. Поэтому в расчетные формулы (8.55) и (8.56) вводится коэффициент ψ, учитывающий влияние структуры потока, и формулы приобретают вид: при постоянном паросодержании
при переменном паросодержании
где - среднее паросодержание на участке,  - средний коэффициент, который определяется по формуле где ψН, xН, ψК, xК, относятся к начальному и кон ечному сечениям участка (трубы). Коэффициент ψ зависит от скорости потока и его давления. Номограммы для определения ψ приведены в справочной литературе. Интенсивность теплового потока q, кВт/м2 или кВт/м длины, влияет на величину xср( ), что учитывается при расчете ΔpТР , и на структуру потока. При малых xСР наличие обогрева трубы увеличивает сопротивление трения, а при больших xСР - уменьшает. Влияние теплового потока q на сопротивление трения обычно невелико, сопоставимо с погрешностью определения сопротивления и при расчете ΔpТР в явном виде на учитывается. Поэтому коэффициент ψ для обогреваемых труб прямоточных элементов котла определяется в зависимости от xСР, массовой скорости ρw и давления р.При расчете потерь давления в местных сопротивлениях ΔpМ за основу принимается формула для гомогенного потока, аналогичная (8.54), а действительная структура потока учитывается введением условного коэффициента местного сопротивления ςМ
Расчет потерь давления от ускорения потока ΔpУСК производится по (8.14 в). Для двухфазного потока эту формулу можно привести к другому виду с учетом уравнения неразрывности (ρw = ρ'wСМ = w(1/vСМ);
где vН и vК - удельный объем теплоносителя в начале и конце участка (однофазного или двухфазного). Удельный объем пароводяной смеси был ранее определен в (8.49 б). Окончательно получим
При расчете нивелирного сопротивления (нивелирного напора) ΔpНИВ среднюю плотность двухфазного потока определяют по среднему значению истинного паросодержания
Для вертикальной трубы высотой Н
где знак” +” для подъемного, а “- “для опускного движения потока. Для расчета составляющих перепада давления Δp необходимо знать конструктивные характеристики трубы, а также определить коэффициент трения ψ, коэффициент местного сопротивления ξМ, ξМ. Эти данные приведены в Нормативном методе гидравлических расчетов котельных агрегатов и соответствующих справочниках. |
