р (1067700), страница 20
Текст из файла (страница 20)
Общая пульсация является следствием неустойчивой работы центробежного насоса. Напор Лрн и расход г) насоса тесно связаны с гидродинамикой точкой пересечения соответствующих гидродинамических характеристик (рис. 8.12, точка 1). При изменении сопротивления поверхности Лр„соответственно изменяются Лр и 1Р. При увеличении Лрг параметры насоса на рис. 8.12 определяются точкой 2, но они неустойчивы. Уменьшенная подача воды Г)у вызовет снижение парообразования, а следовательно, и сопротивления поверхности теплообмена. Параметры насоса опре- 168 0 1'с Дт Рз .П Рнс. 8.!2.
Гидродинамические характеристики при общей пульсапни расхода в поверхности теп- лообмена Рис. 8.18. Явление межвнткоаой пульсапии: л — графмк кзмееекка расходов фаз: б — график вамекееек давлепмк по длкее витка: ! — прк отсутствкв пульсадкк; у — пра возкмкно. венки пульсапев", е — схема парообразующего витка сгр деляются точкой 3, которая в свою очередь также неустойчива. Увеличенный расход (Ра приведет к увеличению парообразования и сопротивления, что вновь изменит режим работы насоса в направлении больших Лрн и меньших Р. Процесс изменения рабочих параметров насоса может периодически повторяться, Амплитуда колебаний расхода (1)а — Оа) через всю поверхность тепло- обмена тем меньше, чем круче характеристика насоса. Выбор для ПГ циркуляционных и питательных насосов с крутой гидродинамической характеристикой дает основания не опасаться неприятных последствий общей пульсации расхода.
Межвитковая пульсация, особенно в прямоточных испарителях,— явление более неприятное. Оно заключается в автоколебаниях расхода среды по отдельным трубкам при общей устойчивой (по расходу и параметрам) работе ПГ. На рис. 8.13, а представлены графически расходы пара и воды для одной трубки при межвитковой пульсации. При этом среди трубок поверхности теплообмена существует другая пульсирующая труба со сдвигом пульсаций на полпериода т„р2. Периодический характер изменения расхода фаз при постоянных давлениях во входном р, и выходном руа коллекторах дает основание предполагать возникновение пульсаций давления в трубке. Наиболее вероятным участком, где может развиться такой процесс, следует считать участок 1ф наиболее резкого изменения истинного паросодержания (рис.
8.13, б). Рост давления на этом участке ро может превысить давление рь Г(ри этом условии на участке 1о произойдет нарушение неразрывности потока, при котором некоторое количество водяной фазы изменит направление движения и возникнет встречное течение к входному коллектору (другая пульспру- 169 /ирис уртк у„х т,п 0,8 0,0 "0длаллм саулас л,с 0 Р,0 0,0 УХ,0 Р, ИПО Рнс. 8.14. Заиисимость Лра /йрксл от давления а ПГ Рис. 8.18.
Распределение температуры и отложений по длине стенки паротенернрутощей трубы: У, ГЛ Ш, уу, У вЂ” участки, рааличающиаск карактсрем тсллаабмсна; ! — тамиература тела; у — температура стенки трубы; у — стлс мани» 170 ющая труба в этот момент увеличит расход из коллектора). Направление движения паровой фазы при этом останется неизменным. При уменьшении массы воды парообразование и давление на участке /е начнут снижаться. Этот процесс уже будет сопровождаться возрастанием расхода воды и снижением количества пара, поступающего в выходной коллектор.
Изменение во времени количества воды, поступающей в трубу, приводит к перемешениюучастка 1е по длине трубы. При уменьшении расхода начало закипания будет смещаться ближе к входному коллектору, а при уменьшении — к выходному. Таким образом, при межвитковой пульсации часть трубы омывается в одни периоды времени водой, а в другие — пароводяной смесью с соответствующими пульсациями температуры стенки. Начавшийся процесс принимает незатухающий автоколебательный характер.
В результате даже при небольших амплитудах колебаний можно ожидать появления в стенке трубки усталостных повреждений, так как число циклов достаточно велико. Период пульсации т невелик, и в зависимости от теплового потока, массовой скорости, параметров среды и длины трубы может быть примерно 1 — 2 мин.
Впервые с вредными последствиями пульсационных явлений столкнулись при освоении прямоточных котельных агрегатов. В свое время было дано приближенное описание предполагаемого механизма процесса и выявлены практические меры для его предотвращения, Было установлено, что в парогенерирующих трубах пульсация отсутствует при условии Лр,„/Лри, )а. Для реальных испарителей а<'1 н при прочих равных условиях уменьшается с ростом давления (рис.8.14). Если в пульсирующих испарителях выявлено, что Лр„,/Лри, (а, то для подавления пуль- сацнй можно установкой на входе в экономайзер дроссельных шайб искусственно увеличить Лрак. Сопротивление шайбы Лр должно превышать максимальное падение давления внутри трубы (рис.
8.13, б). К настоящему времени, несмотря на большое число исследований, еще полностью не выявлены причины возникновения межвитковых пульсаций и не построена достаточно физически ц математически обоснованная модель их протекания. Для практических целей важны полученные зависимости влияния на межвитковые пульсации режимных и конструкционных факторов. Установлено, что пульсации сглаживаются с увеличением давления и массовой скорости н повышаются при увеличении подвода тепла, особенно вблизи границы между экономайзерным и испарительным участками. В ПГ АЭС нет большого изменения интенсивности обогрева паропроизводящей поверхности, поэтому можно считать, что онн будут довольно устойчивы против межвитковых пульсаций расходов.
При проектировании прямоточных ПГ необходимо детально исследовать гидродинамические характеристики (построение их проводят по формуле (7.2) для нескольких произвольных значений расходов), Если гидродинамическая характеристика однозначная и достаточно крутая, то при умеренных тепловых потоках возникновение пульсаций маловероятно, При неоднозначных характеристиках (с падающим участком), а также с пологим участком в зоне рабочих расходов следует рассмотреть целесообразность установки промежуточных коллекторов (менее желательно) или дроссельных шайб, Вместо этих мероприятий можно применить ступенчатое изменение диаметра труб на экономайзерном участке и в начале парообразующего участка, Для исключения пульсаций также необходимо выполнение условий (Лр,'„'У"/Лри, ) > а.
Тепловые условия работы прямоточного испарителя. Трубки прямоточных испарителей, как правило, в тепловом отношении должны быть разделены на пять участков с различными температурными режимами и закономерностялуи теплообмена. На рис. 8.15 представлено изменение температур рабочей среды и стенки трубы в зависимости от относительной энтальпии х= = (/у — /у') /г.
На участке 1 происходит подогрев воды до температуры, меньшей температуры насыщения. Граница участка определяется сечением трубы, в котором температура стенки несколько превышает температуру насыщения. На этом участке (экономайзером) теплообмен и гидродинамика определяются закономерностями неизотермического турбулентного движения однофазной среды. Участок 11 характерен тем, что пристенный слой потока несколько перегрет относительно /о а температура ядра ниже температуры насыщения. В этих условиях на стенках труб зарождаются и растут до определенных размеров паровые пузыри. Отрываясь, они дополнительно турбулизуют пограничный слой, увеличивая интенсивность теплообмена, н, войдя в ядро потока, 171 конденснруются.
Интенсивность теплообмена в этой области высокая, температура стенки остается постоянной. Участок 1П вЂ” участок пузырькового кипения и наличия двух фаз по всему'' сечению потока. Температура стенки здесь продолжает оставаться постоянной. Участок 1У характерен резким ухудшением передачи тепла и соответствующим ростом температуры стенки.
Этот участок ограничен с двух сторон определенными значениями паросодержания потока. Начало его характеризуется паросодержанием хп, которое зависит от нескольких факторов: давления, теплового потока, массовой скорости. Второе граничное паросодержаиие весьма близко к единице. Четвертый участок, называемый переходным, является вместе с тем и областью отложения на стенках примесей, растворенных в воде. Заметная толщина этих отложений еще больше повышает температуру стенки. На участке У по трубе еще движется пароводяная смесь, но с незначительной влажностью. В связи с большим ростом скорости паровой фазы коэффициент теплоатдачи по длине этого участка возрастает, а температура стенки падает.
При наличии тепловой разверкн возможно появление в испарительных трубах и участка У1 †участ, омываемого перегретым паром. Температура стенки здесь может повышаться в зависимости от повышения температуры пара. При определении допустимой тепловой разверки прямоточного нспарителя следует исходить из того, что температура стенки наиболее развереииого витка нигде не должна превышать допустимого значения. Таким образом, т1д рассчитывается так же, как и для пароперегревателя.
Для высокотемпературных прямоточных испарителей значение т1 „, можно оценивать в пределах 10 — 16 $. Рассмотренные случаи неустойчивой работы поверхностей теплообмена относятся к схемам с движением рабочего тела в трубах или других типах параллельно включенных каналов (кольцевые, пучки труб в трубе). Для высокотемпературных ПГ подобные схемы поверхности теплоабмепа наиболее предпочтительны. При движении рабочего тела в межтрубном пространстве корпусов большого диаметра как при поперечном, так и при продольном омывании нет оснований ожидать за участком стабилизации существенных неравномерностей потока.
В этих схемах вследствие отсутствия непроницаемых стенок происходит гашение всякого возмущения вследствие обмена энергией н массой по сечению канала. й 6.5. ИСПАРИТЕЛЬНЫЕ ПОВЕРХНОСТИ С ЕСТЕСТВЕННОЙ ЦИРКУЛЯЦИЕЙ Основные характеристики контура циркуляции. Применение естественной циркуляции практически целесообразно только в нспарительных поверхностях, которые в этом случае должны иметь 172 замкнутый контур, состоящий из двух вертикальных трубных систем объеди ценных ввеРхУ сепаРацнонным бараба- лт ном. Соединительным элементам внизу контура может быть коллектор или непа- з средственно корпус испарителя. Одна из трубных систем (поверхность теплообмена испарителя), интенсивно обогреваемая, вырабатывает заданное количество пара.
Вторая, как правило, необогревае- г мая, омывается однофазной средой. Масса среды в первой системе труб меньше, чем во второй. Вследствие этога в контуре возникает движущий напор, приводящий рабочую среду в круговое движение по контуру: подъемное в парообразующей части и опускное в необо- Рао Зла С"'"' оРоото го цар ул цаоцаог контура менты) контура называют па ъемными н алисиными. Элементы, имеющие одинаковые конструкционные характеристики и обогрев, называют звеньями. Контуры, имеющие только последовательное включение звеньев, называют простыли.
Контуры с параллельным соединением звеньев называют сложными. В сложных контурах обычно к одной опускной системе подсоединяют несколько различных подъемных звеньев. В некоторых контурах отвод параводяной смеси от поверхности теплообмена осуществляется специальными необогреваемыми пароотводящнми трубами. Основные характеристики циркуляцнонного контура удобнее рассматривать на примере простого контура, но имеющего все возможные в практических случаях звенья. Организация естественной циркуляции в существующих конструкциях испарителей ПГ существенно отличается от циркуляции по схеме, изображенной иа рис. 8.16.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
