р (1067700), страница 18
Текст из файла (страница 18)
(8.33р На основании (8.32) и (8.33) можно представить гидродннамическую характеристику парообразующих поверхностей для низкого давления как линейную: Ьр, во или Ьр,-0, а для высокого и сверхвысокого давлений — как квадратическую: Ьр,-вао илн Ьр, 0а, В обоих случаях гидродинамические характеристики являются однозначными (стабильными).
При входе в трубки воды, недогретой до 1, (рис. 8.6), положение меняется: количество полученного в трубке пара 0", кг/с, зависит от расхода воды: 0" = (дх1 — да1,)/г* (8,34) где д~1 — полное количество тепла, переданного на длине трубки 1, Вт; дД вЂ” количество тепла, переданного на экономайзерном участке, Вт. Очевидно, что д~/,„= вор'(Ь' — Ь„)/, (8.357 где / — площадь поперечного сечения трубки, ма; Ь' — энтальпия воды прн 1„Дж/кг; ܄— энтальпия воды на входе в трубки, Дж/кг.
Если 0 и ЬЬ, =Ь' — Ь,„таковы, что всего тепла, воспринятого трубкой, не хватает для достижения х„,х>0 (д /а„>д~1), то трубка все время будет омываться водой и ее гидродннамнческая характеристика будет однозначной (рис. 8.7). Можно представить также и такое положение, когда при заданном расходе н температуре воды на входе суммарное количество тепла, необходимого для подогрева и полного испарения, пренебрежимо мало. Трубка на всей длине 1 будет работать как перегреватель, т.
е. она будет также омываться однофазной средой. Гидродннамнческая характеристика трубки и здесь будет однозначной (рис. 8.7). Для одного и того же значения 0 скорость пара больше, чем скорость волы, и при прочих равных условиях зависимость Ьр,= =/(О) для пара на графике более крута, чем для воды. Промежуточные между рассмотренными крайними значениями расходы будут влиять на суммарное сопротивление трубки по-разному. При расходе 0~ (рис. 8.7) паросодержанне на выходе равно 1.
При увеличении расхода прн прочих равных условиях паросодержание на выходе начнет резко сннжаться, а 1„н скорость воды — увеличиваться с одновременным снижением скорости среды в испарительной части. До какого-то расхода 0а средний скорост- 159' а л, ла оу л Рис. 8.7. Гидродикамические характеристики парообраауюапей трубы при х, =хана=о (а) и хвв 1 (б) (8.36) Длина экономайзерного участка /ы„м, н средний объем пароводяной смеси и,м, ма/кг, в свою очередь также зависят от расхода: /,„=/)(Й вЂ” / )/Рб (8.37) о, = о' + х(/)) (ов — о')/2.
~ На основании (8.34) х(/)) = с/с (1 — /в„)/(Ю). (8.38) лр ной напор гитсыр,„/2 будет расти вследствие роста р,„, который превалирует над снижением средней скороl сти. Дальнейшее увеличение расхода воды приведет уже к падению ско- Ю ростного напора, так как уменьшение 1 а 4' ! средней скорости, а тем более квадрата ее не будет компенсироваться увеличением р, . Уменьшение скоростного напора, а следовательно, и сопротивления трения происходит до расхода Ва, при котором х„„ станет равным нулю. Дальнейшее увеличение расхода имеет место при однофазиом потоке. Следовательно, в общем случае при постоянном обогреве трубы суммарное сопротивление ее с увеличением расхода воды возрастает, достигая максимального значения при 0<х„,хс"1, затем начинает снижаться до минимального при х„,х=О н вновь начинает возрастать по квадратичному закону для потока с отрицательным значением хввсх.
При такой гидродинамической характеристике для одного и тото же Лр, могут быть три разных расхода. Наименьшему расходу соответствует наибольшее значение хв „ (ближе к 1), а наибольшему /) — наименьшее х, „(ближе к О). При среднем значении расхода 0<х„„< 1. Такое положение выражает собой гидродинамнческую нестабильность поверхности теплообмена, когда при полной идентичности приведенных гидравлических коэффициентов трубок и одинаковом их обогреве (отсутствне тепловой разверки) могут иметь место разные расходы и энтальпии среды.
Выше было дано качественное описание гндродинамики в нарообразующих трубках, но при некоторых определенных упрощениях для горизонтальных трубок гндродинамическая нестабильность может быть проанализирована и аналитически (34). Сопротивление трения трубы, имеющей экономайзериый участок (рис. 8.6), можно выразить суммой сопротивлений на экономайзериом и нсларнтельном участках: Вви 1 — 1,н ))виси Лр,=1= — +~ 2/а б 2/а Рис. 8.8.
Гидродииамические характеристики одного и того же битка при рааличиых аиачеииих температуры воды иа иходе (р=4 М™ПРа; 6=249'С) Рис. 8.9. Гидродииамическаи характеристика трубы с дросоельиой шайбойс à — сппратнвленне трубы; Х— сопрстнвление ыаабн; а — суныарнпе сспратнвленне трубы н снаабы После подстановки в зависимость (8.36) для Лр, Па, всех необходимых величин она примет вид Лр, = А1)а — В/7а+ С/). (8.39 ) С достаточной степенью точности можно принять о,=о', тогда ко- эффициенты А, В и С равны А = Цоч — о') Л/у~п/(4/аг/г),г); В = ~ — (ов — о') — о'1; йг г Ьйаи 2г "с) ~, г С = й (о" — о') /ад,/(4/ис(у). (8.40) Из (8.40) следует, что коэффициенты А, В и С для заданных условий — постоянные величины, зависящие от конструкционных характеристик, параметров пароводяной смеси, удельного теплового потока и недогрева воды до температуры насыщения.
Уравнение (8.39), таким образом, является уравнением третьей степени с постоянными коэффициентами. В общем случае оио имеет три различных действительных корня. Зто означает, что трем различным расходам соответствует одно и то же значение сопротивления трения. Зтот вывод подтверждает график гидродинамической характеристики, представленной на рис. 8.7. Следует иметь в виду, что могут существовать условия, при которых уравнение (8.39) имеет два мнимых и один действительный корень, и тогда гидродинамическая характеристика однозначна. К однозначности характеристики приведут также мероприятия, которые значительно уменьшат (илн приблизят к нулю) коэффициент А.
Как видно из (8.40), наибольший эффект на этом пути дает снижение величины Лй (режим с Лй =0 рассмотрен выше). ..... ЛйййМЯЙ б Зан. гтт 181 (8.41) полученное прнравниванием нулю производной по расходу от функции (8.39), имеет только один действительный корень. Для этого необходимо, чтобы ЗАС ) В'. (8А2) Если подставить в (8.42) значения А, В и С из (8.40), то условие гидродинамической стабильности испарнтеля будет выражаться через режимные и параметрические величины в виде Лй,„ч, 7,5 ' а'/а" — 1' (8.43) При соблюдении условия (8.43) гндродинамическая характеристика всегда однозначна, но опа в некоторых случаях может иметь пологий участок в диапазоне рабочих значений расходов. Пологая гидродинамическая характеристика также нежелательна, так как в этом случае достаточно небольшого различия в приведенных гидравлических коэффициентах для возникновения существенно разных расходов по отдельным трубам, Вполне приемлемая лля практического осуществления гидро- динамическая характеристика получится в том случае, если в неравенстве (8.43) несколько уменьшить постоянный коэффициент.
Как показано в (34), крутизна характеристики достаточна при 162 ескую характе- лены графики ЬР /( ) д од о РУ Р 4 МПа, ио при разных температурах входа. С увеличением температуры входа зависимость становится более монотонной, а при гмь близкой к 1„ она не оказывает влияния на гидродинамическую характеристику. Снижение Лй (повышение 1,„) не всегда может быть использовано для гидродинамической стабилизации испарителя в прямо- точных ПГ, так как при колебаниях нагрузки и малых расчетных й/1„можно на входе получить пароводяную смесь, равномерная раздача которой вызовет затруднения, Вместе с тем уменьшение длины экономайзерпого участка может стать непосредственной причиной другого неприятного явления — пульсации расхода.
Сильное влияние на вид гидродинамической характеристики оказывает давление в испарителе. С увеличением давления уменьшается разность о" — о', что ведет к уменьшению коэффициентов А и С. Поэтому при переходе к более высоким давлениям гидро- динамическая характеристика испарителя с принудительным движением пароводяной смеси при прочих равных условиях получается более стабильной. Из изложенного выше видно, что при определенных соотношениях между коэффициентами А, В и С должна существовать однозначная характеристика. Очевидно, это будет тогда, когда точки максимума и минимума на кривой Ьр=/(Р) сольются. Последнее возможно, если уравнение ЗАР' — 2ВР+ С= О, Вз(2,57АС. Для этого случая условие гидродинамической стабильности записывается следующим образом: Лл ~5 (8.44) а'/р" — 1 Если условие (8А4) в конкретном случае не выполняется, то искусственные меры (конструкционного характера) для обеспечения гидродинамической стабильности следует применять только для ПГ с высокотемпературными теплоноснтелями.
Такие мероприятия включают в себя шайбование поверхности теплообмена (рис. 8.9). Из рисунка видно, что чем больше сопротивление шайбы, тем круче и монотоннее гидродннамическая характеристика. Но увеличение сопротивления шайб потребует повышения перепада давления и соответствующего увеличения затрат 'на перекачку. Поэтому нужно знать необходимое и достаточное гидравлическое сопротивление шайбы, обеспечивающее гидродинамическую етабильность. Гидравлическое сопротивление шайбы (8.18) можно переписать в виде йр =ф Р'.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
