Основні положення розрахунку циркуляції

Розрахунок контуру природньої циркуляції парових котлів

Навчальний посібник

Київ – 2011

Розрахунок контуру природньої циркуляції парових котлів: Навчальний посібник для студентів напряму підготовки 6.050604 "Енергомашинобудування" професійного спрямування „Котли та реактори”/ Уклад.: Є.М.Письменний В.О.Туз, Н.Л. Лебедь. – К.: НТУУ «КПІ», 2011. – 98 с.

Гриф надано Методичною радою НТУУ «КПІ»

(Протокол № __ від ________ 20___ р)

Навчальне видання

Розрахунок контуру природньої циркуляції парових котлів

Навчальний посібник

для студентів напряму підготовки

6.050604 "Енергомашинобудування"

професійного спрямування „Котли та реактори”

Рекомендовано Методичною радою НТУУ «КПІ»

_____________ 20___ р. протокол № __

Укладачі: Письменний Євген Миколайович, доктор техн. наук, професор

Туз Валерій Омелянович, доктор техн. наук, доцент

Лебедь Наталія Леонідівна, канд. техн. наук, ст.викладач

Рецензенти Нікіфорович Євген Іванович, члн.-кор. НАНУ

Черноусенко Ольга Юріївна, д-р техн. наук, проф.

ВСТУП

Елементи поверхонь нагріву сучасних парових котлів працюють в важких умовах, які пов’язані з високим тиском і температурою робочого тіла, високими значеннями щільності теплових потоків і температурою продуктів спалювання. Забезпечення температурного режиму метала труб випарних поверхонь в першу чергу залежить від умов теплообміну.

При недостатньо інтенсивному відводі теплоти від поверхонь нагріву робочим тілом температура метала стінки труби може перевищити лдопустимі температурні межі. Температурний режим поверхонь нагріву в першу чергу залежить від гідравличних процесів. При порушенні руху робочого тіла, або при зниженні швидкості руху до величин, які не забезпечують відповідного теплообміну призводить до зростання температури стінки.

В сучасних парових котлах рух робочого тіла в елементах пароводяного тракту забезпечується двома шляхами: примусово (в економайзерних і пароперегрівних поверхнях, а також в випарних поверхнях прямотокових котлів) і за рахунок природньої циркуляції (в випарних поверхнях барабанних котлів).

Надійність природньої циркуляції залежить від багатьох факторів, а саме: геометричних характеристик випарних поверхонь і опускних труб, їх гідравлічного опору, щільності теплового навантаження топкової камери і розподілу по висоті, тиску робочого тіла, конструкції барабана і внутрішньо барабанних пристроїв.

Метою теплогідравлічних розрахунків парових котлів з природньою циркуляцією є визначення конструктивних характеристик елементів контуру для забезпечення оптимальних умов експлуатації.

Основні положення розрахунку циркуляції

У загальному випадку завданням розрахунку природної циркуляції є:

- вибір оптимальної компоновки контурів циркуляції парових котлів, типові схеми яких наведені у додатку А;

- перевірка надійності роботи випарних поверхонь нагріву.

Метою розрахунку циркуляції є визначення швидкості циркуляції, кратності циркуляції і корисних напорів в контурах, запасів надійності по застою і перекиданню циркуляції, умов руху в опускних трубах.

У основу розрахунку покладено вирішення двох рівнянь [1]:

- балансу рушійних сил і сил опорів в сталому режимі циркуляції

, (1)

у якому рушійний напір циркуляції, який визначається різницею тиску стовпів води в опускних трубах і пароводяної суміші в підйомних трубах, витрачається на подолання гідравлічних опорів в підйомних і опускних труб контура;

- матеріального балансу

, (2)

яке встановлює, що сумарна масова витрата води, яка поступає в опускні труби контура G_оп дорівнює сумарній масовій витраті пароводяної суміші в підйомних трубах G₀.

Різницю між рушійним напіром циркуляції і опором підйомних труб називають корисним напіром циркуляції

. (3)

З рівнянь (1) і (3) виходить, що корисний напір циркуляції дорівнює опору опускних труб

. (4)

Гідравлічні характеристики циркуляційного контура: корисний напір S_кор і опір опускних труб при постійному обігріві підйомної частини контура залежать від витрати циркулюючої води [2]

або , (5)

або . (6)

При незмінному обігріві зі збільшенням G₀ корисний напір зменшується, а опір опускних труб, навпаки, росте. Вирішення рівнянь (5) і (6) виконується графоаналітично. Для цього на початку розрахунку приймають декілька (зазвичай три-п¢ять) значень витрати, або швидкості води на вході в підйомні труби w₀ (швидкості циркуляції). При недогріванні води до кипіння в барабані додатково задаються загальною кратністю циркуляції К.

Для виконання розрахунку циркуляції необхідно мати результати теплового розрахунку котла (див. табл. 1) і конструктивні характеристики його контурів циркуляції (рис. 1).

Таблиця 1 -Таблиця даних з теплового розрахунку парового котла [3]

Поиск по сайту: