Тепловая и гидравлическая неравномерность в трубах поверхностей нагрева.

В параллельно включенных трубах поверхностей нагрева может возникать неравномерность тепловосприятия и распределения воды и пароводяной смеси, а вследствие этого устанавливается неодинаковый температурный режим металла труб. Тепловая и гидравлическая неравномерность характеризуется рядом коэффициентов.

Коэффициент температурной разверки

ρ = = 1 + δt_Т/t_κ(8.1)

где и — средние температурные среды в элементе циркуляционной системы и среды из разверенной трубы, °С; δt_Т — превышение температуры в наиболее нагретой трубе над средней температурой среды, °С.

Коэффициент тепловой разверки

(8.2)

где Δh_Т и _эл —приращения энтальпии в отдельной трубе и среднее в элементе, кДж/кг; δh_Т — превышение приращения энтальпии в разверенной трубе над средним превышением энтальпии в элементе, кДж/кг.

Если в предшествующих элементах среда перемещалась не полностью, превышение приращения энтальпии в разверенной трубе над средней энтальпией, выходящей из элемента, составляет

(8. 2а)

где Δh'— разность энтальпий среды на выходе из разверенной трубы предшествующего элемента, кДж/кг; а— коэффициент, учитывающий неполноту перемешивания в предшествующем элементе.

При полном перемешивании или при одностороннем вводе в коллектор принимают а = 0. При двустороннем подводе и при малом количестве подводящих труб а = 0,5. При проходном коллекторе или большом числе подводя- щих труб а = 1.

Коэффициент гидравлической разверки

ρ_г =G_т/G̅ (8.3)

где G_т и G̅—расходы среды в разверенной трубе и средний в трубах элемента.

Коэффициент неравномерности тепловосприятия

η_q = q_т/q_эл (8.4)

где q_т и q_эл — удельное тепловосприятие в разверенной трубе и среднее удельное тепловосприятие элемента.

Коэффициент конструктивной нетождественности

η_н = Н_т/Н̅ (8.5)

где Н_т и Н̅ — площадь поверхности нагрева отдельной трубы и средняя площадь поверхности трубы в данном элементе.

Коэффициенты гидравлической разверки ρ_г и неравномерности η_q связаны между собой при одинаковом диаметре труб и без учета изменения давления в коллекторе выражением

(8.6)

где δΔр_нив = Δр_нив.т - Δр_нив — разность нивелирных давлений в разверенной трубе и в элементе, Па; Δр_тр и Δр_м — потери в элементе от трения и местных сопротивлений, Па;

— средние удельные объемы среды в элементе и разверенной трубы, м³/ кг.

Гидравлическая разверка и вследствие этого неравномерность распределения рабочей среды по отдельным трубам возникает в результате нетождественности работы параллельно включенных труб из-за различия их гидравлического сопротивления. В некипящих экономайзерах, при движении в трубах однофазной среды коэффициент гидравлической разверки не превышает значения 0,9.

Гидравлическая разверка проявляется главным образом в испарительной зоне прямоточных котлов и в кипящих экономайзерах, в зоне резкого изменения удельных объемов среды.

ЛЕКЦИЯ 8(26)

Тепловая разверка вызывается неодинаковыми тепловыми нагрузками параллельно включенных труб и зависит от их гидравлической разверки. Влияние на распределение рабочей среды в системе параллельных труб, объединенных коллекторами, оказывает схема подачи рабочей среды во входные коллекторы отвода ее из выходных коллекторов.

В испарительных системах прямоточных котлов и котлов с многократной циркуляцией, а также в экономайзерах влиянием изменения давления по длине коллекторов пренебрегают.

Коэффициенты тепловой и гидравлической разверок связаны выражением

ρ_q = η_кη_т/ρ_г . (8.7)

Когда элементы имеют тепловую разверку и нарушение их надежности не связано с нарушением гидравлического режима, опасными являются наиболее обогреваемые трубы с меньшим расходом среды.

Если максимальные значения коэффициентов неравно мерности η_к и η_т и минимальное значение η_г могут приходиться на одни и те же трубы, необходимо проверить надежность их работы при тепловой разверке, определенной при совмещении всех видов неравномерности.

В указанных далее случаях нарушений нормального гидравлического режима ненадежными могут являться трубы с наименьшим тепловосприятием; в этих случаях коэффициент тепловой разверки следует определить для наименее обогреваемой трубы при наименьшем значении ρ_г.