КОТЕЛЬНЫЕ УСТАНОВКИ И ПАРОГЕНЕРАТОРЫ

Перепад давления при движении потока жидкости в Трубе

В результате решения уравнения движения получено в общем виде выражение (8.14) для перепада давления Ар при движении потока в трубе длиной I:

Ар = ДрТр + Дрм + Друск + Дрнив.

При движении однофазного потока для расчета сопротивления тре­ния ДрТр> местного сопротивления Дрм, сопротивления ускорения Друск и нивелирного сопротивления Дрнив применяются формулы (8.14,а)-г(8.14,г) с учетом характеристик однофазного потока.

При движении двухфазного потока для расчета Ар используются те же формулы (8.14). Скорости потока w, W2, wcp, плотность потока рср, а также в начале pi и конце р2 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 (pw) через скорость циркуляции Wo и плотность р' (pw = Wop')> а среднюю скорость смеси wcp выразим из соотношения wcppcp = wop'- В результате получаем

Д ГОМ xZ P'W 0 „„ р' /ООП

Для величины 1 //Осм было получено выражение (8.49,а):

Тогда

ДРтТ . Лі4 (1 - , + ,£) . ЛІ ** (! + !)).' (,82)

Еще раз отмечаем, что полученная формула справедлива для адиабатного (без обогрева) гомогенного двухфазного потока.

Обозначим через Аро сопротивление трения при х = 0:

Д х і №

Ар0 = Х--—~.

Тогда

Аргш

Для обогревемого гомогенного потока в формуле (8.83) принимается средняя величина х:

X = {х + Х2)/2,

Где х, Ж2 — массовое паро содержание на входе и выходе участка трубы

Арї°рм і

—г——- = 1 +

Дро V

Для гомогенного потока сопротивление трения пропорционально мас­совому паросодержанию (рис. 8.13) х. 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 адиабатическому потоку. Поэтому в расчетные формулы (8.83) и (8.84) вводится коэффициент ф, учитывающий влияние структуры потока, и они приобретают вид:

При постоянном паро содержании

П/,,,2 , , р/

При переменном паросодержании

О'--.?, _

(l+V'-cf

Где х — среднее паро содержание на участке;

Х = (хк + хн)/2;

Ф — среднее значение коэффициента ф, которое определяется по фор­муле

- = фкхк - фнхн хк хн

Значения фн, хн, фк, хк относятся к начальному и конечному сечениям участка (трубы) л

Коэффициент ф зависит от скорости потока и его давления. Номограм­мы для определения ф приведены в справочной литературе.

Интенсивность теплового потока q, кВт/м2 или кВт/м длины, влияет на величину хСр(х), что учитывается при расчете Дртр и на структуру потока. При малых значениях хср наличие обогрева трубы увеличивает сопротивле­ние трения, а при больших значениях хср — уменьшает. Влияние величины теплового потока q на сопротивление трения обычно не велико, сопостави­мо с погрешностью определения сопротивления и при расчете ДрТр в явном виде не учитывается. Поэтому коэффициент ф для обогреваемых труб пря­моточных элементов котла определяется в зависимости от хср, массовой скорости pw и давления р.

При расчете потери давления в местных сопротивлениях Арм за основу берется формула для гомогенного потока, аналогичная (8.82), а действитель­ная структура потока учитывается путем введения условного коэффициента сопротивления

= + *(£-!)). (8.87)

Расчет потери давления от ускорения потока Аруск производится по формуле (8.14,6). Для двухфазного потока эту формулу можно привести к другому виду с учетом уравнения неразрывности pW=pcuWCM = {/vCM) - Wcм'.

Друск = pw(wK - гун) = pw(pw - vK - pw - vH) = ipw)2(v к - г>„), (8.88)

Где vH и vK — удельный объем теплоносителя в начале и конце участка (однофазного или двухфазного).

Удельный объем пароводяной смеси был ранее определен (8.49,6):

Vw = v' 4- x{v" - vf).

Окончательно получим

Друск - {pw)2(v" - v'){xK - .Хн). (8.89)

При расчете нивелирного сопро­тивления (нивелирного напора) Дриив среднюю плотность двухфазного потока определяют по среднему значению ис­тинного паросодержания

Дрнив = {p'-W-p"))9l*(8-9°)

Для вертикальной трубы высотой Н

Дрнив = ±{р - W - р"))дН, (8.91)

Где знак «+» для подъемного, а «—» для опускного движения потока.

Для расчета составляющих перепа­да давления Ар надо знать конструктив­ные характеристики трубы (/, d, а и др.), а также определить коэффициент тре­ния Л, коэффициенты местного сопро­тивления Эти данные приведены в нормативном методе гидравлических расчетов котельных агрегатов и соответ­ствующих справочниках.