- •Лекция 20. Гидравлическая развертка и гидродинамика рабочей среды в поверхностях нагрева
- •Гидравлическая разверка.
- •Гидравлическая разверка в пароперегревателях и некипящих экономайзерах.
- •Гидравлическая разверка в зоне резкого изменения удельных объемов рабочей среды.
- •Горизонтальный контур.
- •Лекция 21.
- •Пульсация потока
Гидравлическая разверка.
В системе параллельных труб с принудительным движением рабочей среды, объединенных общими коллекторами на входе и выходе, необходимо обеспечить равномерное ее распределение по всем трубам. В реальных условиях всегда имеет место та или иная неравномерность распределения расходов — гидравлическая разверка. Гидравлическая разверка может возникать в результате гидравлической нетождественности параллельных труб из-за различия их гидравлических сопротивлений, влияния коллекторного эффекта из-за изменения давления по длине коллектора (см. § 11.5). Такого рода разверки возникают главным образом в поверхностях нагрева пароперегревателей и, в меньшей степени, экономайзеров.
Для вывода уравнения гидравлической разверки запишем уравнение полного перепада давления в элементе
и аналогично для разверенной трубы
При большом числе параллельных труб влиянием изменения тепловосприятия в разверенной трубе на общий перепад давления можно пренебречь и потому Учитывая, что перепад давления между входным сечением входного коллектора и выходным сечением выходного коллектора является общим для всех параллельных труб системы, можно записать, что Совместное решение и приводит к выражению для гидравлической разверки
где — разность перепадов давлений в коллекторах между сечениями с разверенной трубой и элементе; — разность нивелирных напоров в разверенной трубе и элементе; , — для элемента.
Гидравлическая разверка в пароперегревателях и некипящих экономайзерах.
Наиболее простой вид для коэффициента гидравлической разверки формула принимает для некипящих экономайзеров, имеющих достаточный запас по недогреву до кипения, при горизонтальном и подъемном движении среды.В этом случае: разность нивелирных напоров в разверенной трубе и элементе и сопротивление от ускорения потока пренебрежимо малы:
Для этих условий при равномерном подводе и отводе воды в коллекторах коэффициент гидравлической разверки определяется соотношением коэффициентов гидравлического сопротивления
При торцевом подводе и отводе среды коллекторный эффект значителен, формула коэффициента гидравлической разверки приобретает вид:
В некипящих конвективных экономайзерах с горизонтальными змеевиками коэффициент гидравлической разверки обычно не превышает 0,9. При наличии в некипящих экономайзерах опускного движения ввиду возможной неоднозначности гидравлических характеристик, а также в кипящих экономайзерах учет нивелирной составляющей является обязательным.
Для гидравлической разверки в пароперегревателях существенно влияние различия полных коэффициентов сопротивления труб, их тепловосприятия и изменений давления вдоль коллекторов. Пренебрегая изменением давления от ускорения потока пара, получаем:
Влияние коллекторного эффекта учитывают при . Нивелирная составляющая полного перепада давления существенна только в одноходовых перегревателях при
Гидравлическая разверка в зоне резкого изменения удельных объемов рабочей среды.
В современных прямоточных котлах парообразующими элементами являются обычно поверхности НРЧ, подверженные наиболее интенсивному обогреву.
Сочетание значительной гидравлической разверки и интенсивного обогрева при определенных условиях может привести к резкому росту температуры и удельного объема среды в разверенной трубе, снижению в ней расхода и перегреву металла трубы вплоть до аварийного разрушения. Гидравлическая разверка в них возникает под влиянием значительного изменения удельного объема среды в процессе обогрева. Она проявляется главным образом в поверхностях нагрева, соответствующих зоне больших теплоемкостей котлов СКД, в испарительных поверхностях котлов ДКД, а также в кипящих экономайзерах.
В ряде случаев для достижения устойчивой гидравлической характеристики на входе в каналы устанавливают шайбы. В зоне парообразования обычно пренебрегают потерями . Для этих условий с учетом указанных упрощений формула (11.31) приобретает вид:
где — коэффициент сопротивления шайб и удельный объем среды, протекающей через шайбу, определяемые для элемента и разверенной трубы.
Разность нивелирных напоров в разверенной трубе и элементе можно записать в следующем виде:
Топочные экраны паровых котлов мощных энергетических блоков выполняют в виде вертикальных панелей, горизонтальной навивки, -образных панелей, многоходовых панелей с горизонтальными трубами и др. Ниже рассматривается гидравлическая разверка в некоторых из них.