КОТЕЛЬНЫЕ УСТАНОВКИ И ПАРОГЕНЕРАТОРЫ

Гидравлические характеристики элементов парового Котла

В предыдущих параграфах рассматривалась гидравлическая характе­ристика одиночной трубы. Элементы парового котла (поверхности нагрева, соединительные трубопроводы) выполняются из ряда параллельно вклю­ченных труб, а сами элементы могут быть соединены как параллельно, так и последовательно. В зависимости от схемы соединения суммирование гидравлических характеристик отдельных труб производится различными способами. При последовательном включении труб или элементов суммиро­вание производится при одинаковых расходах среды (рис. 10.22, а): сопро­тивление двух или. более последовательно включенных труб равно Ьумме их сопротивлений (Ар = АРі ПРИ G ~ const). При параллельном соедине­нии труб или элементов (рис. 10.22,6) перепад давления на них одинаков, но расход равен сумме расходов по отдельным трубам (G = ]T)G?- при Др = const).

Сравним режим работы одиночной трубы и трубы в элементе (системе труб), имеющих многозначные гидравлические характеристики (рис. 10.23). & одиночной трубе расход среды может изменяться за счет производитель­ности насоса непрерывно от нуля до Ge, перепад давления на трубе будет

Изменяться в Соответствии с характеристикой 0-1-2-3-4-5-6 (рис. 10.23,а). При увеличении расхода среды в элементе будет увеличиваться и расход в каждой из труб. Считаем, что все трубы элемента имеют аналогичные гид­равлические характеристики (рис. 10.23,6). При увеличении расхода до Gз расход по всем трубам одинаков. Дальнейшее повышение расхода (G > Gз) в элементе приводит к тому, что расход среды в трубах будет уже различ­ным — в ряде труб он равен G3, в других — G5. Причем, в зависимости от режима работы котла, в одной и той же трубе он может быть то G3, то G5, т. е. может возникнуть пульсация расхода среды в трубах. В трубах с меньшим расходом среды и при режиме пульсации надежность работы труб и элемента в целом снижается. При достижении среднего расхода в элементе величины G,5 трубы элемента опять выходят на устойчивый, од­нозначный режим работы. Таким образом, при подъеме нагрузки участок характеристики G4 - г G5 не реализуется, в этом диапазоне работа элемента носит неустойчивый характер, опасный для надежности работы труб.

При понижении расхода в элементе на участках 6-5-4 и 2-1-0 (рис. 10.23,6) наблюдается устойчивая работа труб, а в диапазоне расхо­дов G — G2 — неустойчивый режим работы, с расходом в разных трубах G4 или G2. Опускной участок характеристики 3-4 обычно не реализуется, за исключением случаев, когда число параллельных труб не превышает 3-4. При этом расходы среды в трубах соответствуют точкам 8 или 9.

Таким образом, устойчивая работа труб в элементе обеспечивается на подъемных участках гидравлической характеристики (0-1 - 2-3 и 4-5-6). Ле­вая ветвь характеристики имеет существенно меньший расход среды и, как правило, не может обеспечить надежный температурный режим труб. Пра-
вал ветвь имеет большой расход среды, температурный режим труб здесь выдерживается.

Устойчивая работа труб в элементе обеспечивается, прежде всего, пра­вильным выбором расхода среды, массовой скорости в элементе, уменьше­нием неравномерности тепловосприятия между трубами, их конструктив­ной тождественностью, выбором конструкции элемента. В исключительных случаях выравнивание расхода среды по трубам добиваются установкой дроссельных шайб.

Мы рассматривали неравномерность расхода среды между трубами в элементе котла, вызванную неодинаковыми гидравлическими характери­стиками труб (межтрубная разверка). В паровых котлах широко практи­куется выполнение поверхностей нагрева (НРЧ, СРЧ, ВРЧ, контуры цир­куляции и т. д.) из отдельных элементов (панелей), которые соединяются между собой параллельно (рис. 10.24). Точки А и Б являются общими для них. Для каждой из трех панелей вместе с их подводящими и отво­дящими трубами могут быть построены гидравлические характеристики. По этим характеристикам рассчитывается распределение среды по панелям (межпанельная разверка). При неправильном конструктивном выполнении такой схемы (рис. 10.24, а, б) может случиться, что, несмотря на однознач­ную характеристику самой панели, вся система (подводящие трубы — па - нель-отводящие трубы) между точками А и В будет иметь многозначную характеристику. .

А

Ей

И для опускного движения в вертикальной трубе, но там мы условно прини­мали расход среды сверху вниз с положительным знаком, здесь же — с от­рицательным знаком. Графики получаются аналогичными, но повернутыми на 180°С относительно центра осей. Еще одна особенность построения гра­фиков при G < 0: рабочая среда поступает в трубы с опускным движением из верхнего коллектора, т. е. ее энтальпия выше, чем на входе в панель. Энтальпия на входе трубы с опускным движением близка к энтальпии на выходе из всего элемента = ЛВых)- Следовательно, удельный объем в такой «опускной» трубе будет больше (Арг больше), а плотность среды — меньше (Арнив меньше), чем в «подъемных» трубах*-

В отличие от гидравлической характеристики одиночной вертикальной трубы с подъемным движением (см. рис. 10.18), в характеристике системы труб (рис. 10.25) появляется зона неоднозначности (границы ее: по пере­паду давления от Др2 до Дрь по расходу среды — от G°"M до G"imi), где одному перепаду давления отвечают три расхода среды — два отрицатель­ных и один положительный. Из графика видно, что однозначное подъемное Движение среды будет при G > GJJlIH, а однозначное опускное движение - при |С| > IG2LI.

ГЛАВА 10

Полная гидравлическая характеристика элемента показывает, что при малых расходах через него (Др < Арі) в некоторых трубах возможно опускное движение среды, т. е. произойдет так называемое опрокидывание движения среды. Возможны случаи застоя двиэ/сения, когда в трубе G = 0. Необходимо иметь в виду, что эти выводы сделаны по гидравлической ха­рактеристике, при построении которой не было ограничений по давлению (докритическое или сверхкритическое) и по характеру движущих сил (при­нудительное движение или естертвенная циркуляция). Следовательно, за­стой или опрокидывание движения среды в вертикальных панелях возмож­ны во всех этих случаях.