Всего на сайте:
248 тыс. 773 статей

Главная | Машиностроение

Расчет циркуляционного контура  Просмотрен 785

Простейший контур испарительной системы (рис.89) состоит из обогреваемой подъемной трубы 1, необогреваемой опускной трубы 2, соединительного коллектора 3 и барабана 4, в котором происходит разделение пароводяной смеси на пар и воду.

За счет подвода теплоты в какой-то точке (точка закипания) по высоте подъемной трубы происходит закипание воды и выше нее находится пароводяная смесь.

За счет разности плотностей воды в опускных трубах и пароводяной смеси в подъемных трубах возникает движение воды вниз, а пароводяной смеси вверх и устанавливается естественная циркуляция. Создаваемый при этом движущий напор затрачивается на преодоление сопротивления в системе.

Расчет простого циркуляционного контура сводится к определению движущего напора (Рдв) и гидравлического сопротивления в опускных и подъемных трубах, а также к определению полезного напора контура (ΔРпол).

 

Рис. 89. Циркуляционный контур экрана:

1 - подъемная труба; 2 – необогреваемая опускная труба;

3 - соединительный коллектор; 4 – барабан

 

Движущий напор циркуляции составляет

Рдв = hпол g ρв – (hнеоб g ρв + hэк g ρв + hпвс g ρпвс) , Па.

Полная высота контура складывается из высоты необогреваемого участка (hнеоб), экономайзерного участка (hэк) и высоты участка, где образуется пароводяная смесь hпвс

hпол = hнеоб + hэк + hпвс ,

следовательно

Рдв = hпвс g (ρв - ρпвс) , Па .

Таким образом, движущий напор зависит от высоты обогреваемого участка, высоты экономайзерного участка и от разности плотностей воды и пароводяной смеси. При увеличении давления в котле движущийся напор естественной циркуляции снижается, так как уменьшается разность (ρв - ρпвс). При критическом давлении Ркр=22,5 МПа ρв = ρпвс и движущийся напор отсутствует. Поэтому котлоагрегаты с естественной циркуляцией применяются до давлений пара менее 14,0 МПа.

Гидравлический расчет циркуляционного контура сводится к определению сопротивления в опускных и подъемных трубах. В общем случае сопротивление складывается из потерь напора на местные сопротивления и сопротивление трения.

Местные сопротивления

ΔРм = ζ hд , Па ,

где ζ - коэффициент местных сопротивлений (например: поворот, сужение сечения и т.д.); - динамический напор, где w - скорость воды или пароводяной смеси, м/с (скорость воды находится в пределах 1,5-3,5 м/с); ρ – плотность воды или пароводяной смеси, кг/м3.

Сопротивление трения

, Па ,

где λ – коэффициент трения; l – длина (высота) участка, м; dэ – эквивалентный диаметр (dвн), м .

Тогда потери напора в опускных трубах

ΔРоп = Σ ΔРм + ΔРтр , Па ,

а в подъемных

ΔРпод = (Σ ΔРм + ΔРтр)в + (Σ ΔРм + ΔРтр)пвс , Па ,

т.е.

в подъемных трубах отдельно рассчитывается сопротивление экономайзерного участка и паросодержащего участка.

Движущий напор в циркуляционном контуре затрачивается на преодоление гидравлического сопротивления в опускных и подъемных трубах

Рдв = ΔРоп + ΔРпод , Па .

Разность движущего напора и сопротивления подъемной части циркуляционного контура составляет полезный напор, расходуемый на преодоление опускной части контура

Рпол = Рдв - ΔРпод = ΔРоп , Па .

При гидравлическом расчете предварительно принимается несколько значений скорости циркуляции во входных участках подъемных труб wо = 0,6-1,5 м/с и строятся графические характеристики при этих значениях (рис.90). На пересечении кривых находится расчетная точка А , для которой Рпол = ΔРоп .

По истинному значению скорости w определяется расход воды, циркулирующей в контуре Dв = ρв w fжс и кратность циркуляции К = Dв / Dп , т.е. отношение количества воды, циркулирующей в контуре, к количеству пара, содержащегося в пароводяной смеси на выходе из контура за 1 ход. Кратность циркуляции можно также представить как К = 1/х , где х – паросодержание пароводяной смеси.

Для котлов с давлением Рпе ≤ 4,0 МПа кратность циркуляции находится в пределах К = 20-30; Рпе= 4,0-10,0 МПа → К = 10-18; Рпе = 14,0 МПа → К = 6-8.

Рис. 90. Гидравлическая характеристика простого циркуляционного

контура

 

Сложный циркуляционный контур

Сложный циркуляционный контур (рис. 91) состоит из несложных простых циркуляционных контуров, имеющих одно или более общих звеньев. К сложным контурам относятся также пучки труб, имеющие различную длину и неравномерный обогрев.

Рис. 91. Сложный циркуляционный контур:

1 – барабан; 2 – опускной стояк; 3,4 – опускные трубы бокового и

заднего экранов; 5,6,7 – нижние коллектора фронтового, бокового

и заднего экранов; 8,9,10 – подъемные трубы фронтового, бокового

и заднего экранов; 11 – фестон; 12,13 – верхние коллектора

бокового и заднего экранов; 14,15 – пароотводящие трубы бокового

и заднего экранов

 

Циркуляционные контуры фронтового и боковых экранов имеют общий элемент - опускной стояк, поэтому этот контур будет сложным.

Расчет сложного циркуляционного контура выполняется аналогично и ведется по отдельным контурам.

 

Предыдущая статья:Водород-катионитный метод Следующая статья:Нарушения в работе контура естественной циркуляции
page speed (0.0209 sec, direct)