Судовые паропроизводящие установки

Основные понятия гидродинамики котлов и парогенераторов с ЕЦ

Надежная работа парового котла возможна только при непрерывном охлаждении поверхностей нагрева. В испарителях и экономайзерах охлаждающей средой является вода (и пароводяная смесь), в пароперегревателях - пар. Если не обеспечить отвод тепла от поверхности нагрева, то температура металла труб превысит допустимые пределы (0ИСп ~ 1500 ^ 1200 °С; вПЕ ~ 1300 ^ 700 °С ) и произойдет его разрушение.

Для надежного отвода тепла необходимо обеспечить непрерывное движение среды (воды, пароводяной смеси или пара) внутри любой поверхности нагрева.

Рассмотрим простейший циркуляционный контур, состоящий из парового коллектора, водяного коллектора, ряда обогреваемых и ряда необогреваемых труб.

В обогреваемых трубах происходит подогрев питательной воды до температуры насыщения, и с некоторой высоты к = кЭК

Начинается образование пара.

Участок, на котором происходит подогрев воды до температуры кипения называется экономайзерным. Участок, на котором происходит образование пара - испарительным

(парообразующим).

Удельный вес пароводяной смеси рсм меньше удельного веса

Воды рэк, поэтому пароводяная

Смесь в обогреваемых трубах движется из водяного коллектора в паровой снизу вверх.

Пар, образовавшийся в обогреваемых трубах, собирается в верхней части парового коллектора и отбирается из котла с расходом И. Масса отбираемого пара замещается такой же массой питательной воды Опв, подаваемой по питательной трубе в паровой коллектор. Питательная вода смешивается с котловой и по необогреваемым трубам опускается из парового коллектора в водяной.

Трубы, по которым происходит движение пароводяной смеси из водяного коллектора в паровой, называются подъемными. Трубы, по которым происходит движение воды из парового коллектора в водяной называют опускными.

Движение рабочей жидкости, возникающее и поддерживающееся вследствие разности удельных весов воды в опускных трубах и пароводяной смеси в подъемных трубах, называют естественной циркуляцией.

Движущаяся по подъемной трубе (на участке кяся) пароводяная

Смесь состоит из нагретой до температуры кипения воды и пузырьков сухого насыщенного пара. По мере движения смеси вверх количество пара в ней повышается и достигает максимума в выходном сечении трубки.

Отношение веса находящегося в смеси пара к весу всей смеси называется весовым паросодержанием (или степенью сухости) - х.

Отношение веса воды, поступившей за единицу времени в подъемную трубку, к весу образовавшегося в ней пара за это же время, называется кратностью циркуляции - К.

К = « = 1 Б х

Схема движения сред в контуре ЕЦ

Разность между весом воды и весом пароводяной смеси в единице объема называется движущим напором естественной циркуляции.

^ ~ ^ИСП (у ~ Ун ) , [кг/м ]

- удельный вес воды, [кг/м ];

- удельный вес пароводяной смеси, [кг/м3].

При установившемся движении в контуре движущий напор уравновешивается суммой сопротивлений, возникающих в опускных и подъемных трубах;

^ ~ ПОД ^ ^Роп

Где;

Арпод - гидравлическое сопротивление подъемных труб;

Ароп - гидравлической сопротивление опускных труб.

Избыточная часть движущего напора, оставшаяся после преодоления сопротивления подъемных труб, называется полезным напором естественной циркуляции;

^ ПОЛ ~ ^ ~ ^Р ПОД

Таким образом, условием установившегося режима естественной циркуляции является равенство полезного напора и сопротивления

Опуска;

Скоростью циркуляции w0 [м/с] называется скорость входа воды в

Подъемные трубы. Скорость циркуляции выше у тех элементов, которые воспринимают больше тепла.

Недогрев до кипения А/ [кДж/кг] - представляет собой разницу энтальпий воды при температуре насыщения и фактической температурой воды в конкретной точке. Недогрев до кипения имеет место в коллекторах котла, опускных трубах и на экономайзерном участке подъемных труб.

При расчетах ЕЦ в котлах и парогенераторах строятся гидравлические характеристики подъемных и опускных труб. Это

Зависимости вида;

5пол = / {О,) - для каждого ряда подъемных труб;

Ароп = /2 (Ооп ) - Для опускных труб.

Характеристики труб строятся по нескольким (как правило - трем) значениям $пол для каждого ряда труб. Затем значения складываются и строятся общая характеристика подъемных труб и характеристика опускных труб. Точка пересечения характеристики $пол с Ароя является

Графическим решением уравнения $пол = Ароп.

Определив расход воды в опускных трубах 0оп находят расходы воды и скорости циркуляции для каждого ряда подъемных труб.