Гидравлическая разверка

Тепловая неравномерность

В паровых котлах ТЭС тепловая неравномерность имеет место во всех обогреваемых элементах котла. Первопричиной ее является концентрированный ввод энергии в топку посредством ограниченного количества горелочных устройств. В результате процессов горения в поперечном сечении топки возникает неравномерность температуры продуктов сгорания по поперечному сечению и высоте топки. Практически такую же неравномерность имеют плотности тепловых потоков в топке. В конвективных поверхностях нагрева исходная неравномерность температур продуктов сгорания постепенно сглаживается по мере удаления поверхностей нагрева от топки. Исходная неравномерность температур в топке в значительной степени зависит от принятой схемы сжигания и количества горелочных устройств. Лучшие показатели по равномерности температур по поперечному сечению топки имеет подовая компоновка горелок. Следует отметить, что даже при равномерном поле температур по поперечному сечению факела тепловая неравномерность не исчезает, т. к. за счет пристенного эффекта температура продуктов сгорания около стен топки меньше, чем в центре.

Тепловая неравномерность может также возникнуть при шлаковании поверхностей нагрева, приводящем к разным тепловосприятиям труб в элементе. Условия обогрева часто изменяются из-за смещения положения ядра факела, например, при отключении одной из мельниц.

Количественной оценкой различия плотностей тепловых потоков на трубах элемента является коэффициент тепловой неравномерности, величина которого зависит от количества элементов по ширине стенки, типа поверхности и принимается по рекомендациям норм теплового расчета котла.

В реальных условиях работы системы параллельных труб с принудительным движением рабочей среды всегда возникает неравномерность распределения расходов – гидравлическая разверка.

Расходы среды в элементе и каждой ее трубе зависят от соответствующих перепадов давлений.

Перепад давления для элемента равен разности давлений на его входе и выходе (рис. 28). Перепад давления между входным и выходным сечениями труб в элементе различен для каждой из них вследствие изменения давления в доле коллекторов и зависит от принятой гидравлической схемы включения элемента и положения труб вдоль коллектора. В соответствии с рис. 28 перепад давления для любой трубы элемента можно выразить в виде:, (3.3)

где, - соответственно давление на входе в раздающий и на выходе из собирающего коллектора;, - изменения давления в раздающем и собирающем коллекторах в сечении соответствующем координате (х) положения трубы вдоль коллектора.

С другой стороны, тот же перепад давления на трубе с координатой (х) вдоль коллектора можно выразить через гидравлическую и нивелирную составляющие перепада давления (составляющей перепада давления на ускорение пренебрежем):

,

где - коэффициенты трения, местных сопротивлений, длина и внутренний диаметр трубы;

- средние значения удельного объема и средней плотности среды в рассматриваемой трубе;

- угол между вектором скорости и горизонтальной осью.

Обозначим комплекс и назовем ее приведенным полным коэффициентом сопротивления трубы, тогда

. (3.4)

Приравняем значения в уравнениях (3.3) и (3.4):

.

Выразим из полученного уравнения перепад:

= (3.5)

Разность для элемента в установившемся режиме – постоянная величина, а уравнение (3.5) справедливо для любой трубы элемента, в том числе для трубы, работающей в средних расчетных условиях. На этом основании можно приравнять правые части уравнения (3.5), записанные соответственно для труб, работающих в средних и произвольных условиях:

(3.6)

Полученное уравнение дает возможность получить выражение для коэффициента гидравлической разверки.

Для этого преобразуем уравнение (3.6) к виду:

,

откуда =. (3.7)

Здесь = - разница нивелирных составляющих перепадов давления на средних и отличных от средних трубах;

= - разность приращений давлений в раздающем и собирающем коллекторах средней и произвольной труб;

- гидравлическая составляющая перепада давления в средней трубе.

Как видно из (3.7), причиной гидравлической разверки могут быть:

· Коллекторный эффект и особенности гидравлической схемы элемента (схемы подвода и отвода среды в коллекторах);

· Гидравлическая неравномерность труб (различные длины или диаметры труб, неодинаковые коэффициенты местных сопротивлений, разные коэффициенты трения);

· тепловая неравномерность (различный обогрев труб);

· нивелирная нетождественность труб при вертикальном и наклонном расположении раздающего и собирающего коллекторов.

Проанализируем влияние отдельных составляющих уравнения 3.7 на величину гидравлической разверки.

Дата добавления: 2014-01-04