Судовые паропроизводящие установки
Критерии надежности естественной циркуляции
Как показывает опыт, в циркуляционном контуре возможно возникновение явлений, нарушающих работу контура естественной циркуляции и приводящих к ее срыву. Такие явления могут возникать как в подъемных, так и в опускных трубах.
К явлениям, приводящим к срыву ЕЦ в подъемных трубах, относят;
- Застой циркуляции;
- Опрокидывание циркуляции;
- Расслоение пароводяной смеси;
- Нарушение режимов предельной кратности циркуляции.
К явлениям, приводящим к срыву ЕЦ в опускных трубах, относят;
- Парообразование в обогреваемых опускных трубах;
- Кавитация в опускных трубах;
- Захват пара в опускные трубы;
- Падение давления пара в котле (вскипание воды в опускных трубах).
|
Wn « 0 |
Застоем циркуляции называется режим медленного движения воды в подъемной трубе вверх или вниз с кратностью циркуляции К ~ 1. При этом режиме воды в трубе практически неподвижна, а в ней медленно всплывают пузыри пара, которые могут скапливаться и застаиваться в некоторых участках труб. Режим движения воды в этом случае неустойчив, а скорость поступления воды в подъемную трубу w0 ~ 0 .
Опрокидыванием циркуляции называется такой режим, при котором в слабообогреваемых трубах среда начинает двигаться сверху вниз, т. е. подъемная труба начинает работать в режиме опускной.
|
Wn |
В зависимости от скорости движения воды вниз, образующийся пар может подниматься вверх - режим опрокидывания с запариванием, или уноситься вместе с потоком воды вниз - полностью опрокинутое движение.
Исследования температурных режимов труб показали, что наиболее неблагоприятными являются режимы опрокидывания с запариванием.
Режимы застоя и опрокидывания ЕЦ характерны прежде всего для слабообогреваемых труб. Основными причинами, приводящими к застою и опрокидыванию циркуляции, являются;
-
|
Wn |
Неравномерность нагрева подъемных труб;
- повышение сопротивления опуска;
- питание котла холодной водой (большой недогрев до кипения А/);
- интенсивное применение нижнего продувания.
Расслоение пароводяной смеси - это такой режим течения при движении в горизонтальных или слабонаклоненных трубах, при котором происходит хотя бы частичное осушение стенок в верхней части трубы.
Расслоение вызывает неравномерный теплоотвод по периметру трубы. Исследования показали, что расслоение пароводяной смеси возникает в трубах, расположенных с наклоном к горизонту < 15°.
Предотвратить расслоение пароводяной смеси можно следующими способами;
-
|
:=й=®:о:=^ |
Увеличением скорости движения среды в трубах с наклоном < 15 °;
- проектированием наклона подъемных труб (с учетом возможного крена судна) > 30° к горизонту.
Предельная кратность циркуляции;
В судовых паровых котлах и парогенераторах с ЕЦ одной из причин повышения температуры металла парообразующих труб является кризис теплообмена 2-го рода и сопутствующее ему накипеобразование.
Граничное паросодержание, при котором начинается ухудшенный теплообмен, составляет 0,5 и выше;
Чтобы обеспечить безнакипный режим работы парообразующих труб, паросодержание на выходе из любой трубы должно быть меньше граничного;
X; ^ ХГр
С учетом неравномерности обогрева подъемных труб и некоторого запаса по надежности, можно записать условие;
С учетом связи между паросодержанием и кратностью циркуляции, можно сформулировать условие надежности работы циркуляционного контура;
Кратность циркуляции в парообразующих трубах любого ряда в котлах с ЕЦ должна быть не ниже 4:
Надежность работы подъемных труб значительно зависит от нормального режима работы опускных труб (величины АрОП). Снижение расхода воды через опускные трубы неизбежно приводит к пережогу
Подъемных труб. Основной причиной снижения величины Ооп является
Увеличение Apoп из-за наличия пара в опускных трубах.
Парообразование в опускных обогреваемых трубах; может произойти в том случае, если количество тепла, передаваемое опускным трубам продуктами сгорания, превысит величину недогрева до кипения в опускных трубах - А/оя .
Для предотвращения закипания воды в опускных трубах необходимо;
- непрерывно подавать в котел питательную воду;
- равномерно распределять питательную воду между опускными трубами;
- не допускать увеличения обогрева опускных труб.
В современных паровых котлах опускные трубы располагают, как правило, в необогреваемой зоне за экранным пучком труб.
Кавитацией в опускных трубах называется явление парообразования в них вследствие падения давления во входном сечении трубы ниже давления насыщения при данной температуре котловой воды.
Условия возникновения кавитации зависят от;
- уровня воды в паровом коллекторе над входом в опускные трубы;
- гидравлического сопротивления входного участка опускной трубы;
- недогрева воды до кипения А, в паровом коллекторе;
- 
Стабильности поддержания давления в котле или ПГ с ЕЦ.
Захват пара в опускные трубы может произойти как из парового, так и из водяного пространства парового коллектора.
Из парового пространства пар проникает в опускные трубы через образующиеся над входом в них вихревые воронки. Обычно образование воронок происходит при небольшой высоте слоя воды над опускными трубами.
Поэтому при определении минимального уровня воды в паровом коллекторе котла необходимо учитывать возможные крены и дифференты судна.
Явление захвата пара из водяного объема парового коллектора изучено недостаточно. Поток воды, идущий к опускным трубам, сносит некоторое количество пара в виде пузырей, не успевших выделиться из толщи воды.
Решающее влияние на унос пара оказывают;
- конструкция внутриколлекторных устройств;
- скорость потока воды, движущегося к опускным трубам;
- давление пара в котле;
- солесодержание котловой воды;
- недогрев воды до кипения А/ .
