На головну

 Рівняння енергії. |  Рівняння руху однофазного потоку в трубах |  Рівняння руху двофазного потоку в трубах |  Режими течії двофазного потоку |  Перепад тиску при русі робочого середовища в трубі |  Види руху рідини |  Теплогідравлічні характеристики поверхонь нагріву парового котла |  Гідравлічна характеристика горизонтальних одиночних труб |  Гідравлічна характеристика горизонтальних не обігріваються труб |  Гідравлічна характеристика горизонтальних обігріваються труб |

Гідравлічні характеристики вертикальних одиночних труб

  1.  BB.1.2 Елементи решітки з одиничних кутиків
  2.  V. Файл координат розрахункової багаторічної гідрологічної характеристики водотоку
  3.  А 11 (А10) Частини мови і їх характеристики
  4.  Акустична фаза мовного процесу. Акустична теорія речеобразования. Акустичні характеристики основних типів звуків.
  5.  Аналіз динамічної характеристики автомобіля
  6.  Аналіз потенційної тягової характеристики трактора
  7.  Аналіз тягової характеристики трактора зі ступінчастою трансмісією

У вертикальних трубах при розрахунку повного опору необхідно враховувати нівелірний натиск

Для спрощення рішення задачі приймемо, що ?pМ ? 0 і ?pУСК ? 0. Тоді опір буде включати в себе дві складові - опір тертя ?pТР і нівелірний натиск ?pНив

?p = ?pТР + ?pНив.

Опір тертя парогенеруючої труби представимо як суму опору на економайзерном і випарному ділянках

?p = ?pЕК + ?pІСП + ?pНив

або, з урахуванням (9.32), (9.33) і (8.14 г),

 (9.54)

де H - висота панелі (різниця відміток вихідного і вхідного колекторів).

Опір тертя залежить від довжини труби l, Нівелірний натиск - від висоти панелі Н. Довжина труби і висота панелі збігаються тільки в разі одноходовой вертикальної панелі (l = Н). Вплив нивелирного напору тут найбільше. Зі збільшенням довжини труби l при тій же висоті H (горизонтальна навівка, меандрового навівка, багатоходові панелі) частка нивелирного напору в загальному опорі зменшується, і при l >> Н гідравлічна характеристика такої панелі наближається до характеристики горизонтальної труби.

На вході в трубу ентальпія середовища hВХ, Тиск рВХ, Рівномірний обігрів труби з тепловим потоком ql. При подачі води з недогріву до кипіння в трубі з'являється економайзерний ділянку lЕК і випарний lІСП. Ентальпія середовища лінійно підвищується від hВХ до hВИХІД, Приріст ентальпії ?h = hВИХІД - hВХ. Тиск середовища по висоті труби зменшується на ?p = ?pТР + ?pНив. У перетині (точці) закипання води I-I тиск pт. з = pВХ - (?pНив + ?pТР)ЕК.

На ріс.9.14 показано зміна ентальпії води на лінії насичення h '(p) по висоті труби: зі зменшенням тиску h' (p) також зменшується. У перетині I - I h (l) = h '(pт. з).

Якщо приймати тиск середовища по висоті труби постійним і рівним рВХ, То була б постійною і h '(pВХ). В цьому випадку закипання води сталося б в перерізі II, а довжина економайзерного ділянки lЕКII була б більше lЕК. Таким чином, дійсна довжина економайзерного ділянки lЕК менше, ніж в разі неврахування зміни тиску по висоті труби. Так як? Р залежить від витрати середовища G, то і різниця повинна залежати від G. Для визначення довжини економайзерного ділянки lЕК складемо рівняння теплового балансу

 (9.55)

де ?h 'тижнів розраховується по недогріву на вході в трубу  і зниження ентальпії насичення через зменшення тиску

 (9.56)

тоді

 (9.57)

Довжина економайзерного ділянки

 (9.58)

Опір на економайзерном ділянці

 (9.59)

Підставляємо формули (9.57) і (9.59) в (9.58)

Звідси

 (9.60)

При постійному тиску в трубі lЕК пропорційна витраті G, при обліку зміни тиску зростання lЕК при збільшенні витрати G сповільнюється.

Приклад. Оцінити довжину економайзерного ділянки для умов: діаметр труби dВН = 30 мм; тепловий потік ql = 20 кВт / м; ?hНЕДВХ = 100 кДж / кг; тиск р = 16 МПа. Довідкові дані: ?/ D = 0,8 м -1; v '= 0,001693 м3/ Кг; ? '= 590,5 кг / м3; h '/ p = 4,06 · 10-5 ?h '/ ?p = 4,06 · 10 -5 .

Рішення:

при G = 1 кг / с, lЕКII = 5 м;

приймаємо, :

визначаємо комплекс

при G = 1 кг / с

К = 7,14 · 103, Кг / (м2· з2);

Розрахунки показують, що зниження тиску по висоті труби через опір тертя і нивелирного напору практично не позначається на довжині (висоті) економайзерного ділянки lЕК. Для горизонтальної труби комплекс До в кілька разів менше (відсутній  ). Тому розрахунки і аналіз гідравлічної характеристики будемо вести без урахування зміни lЕК.

Схема зміни параметрів середовища по висоті труби при опускному русі середовища представлена ??на ріс.9.15.

Тиск середовища по ходу руху її (зверху вниз) зростає за рахунок нивелирного напору і зменшується за рахунок опору тертя:

 ?p = ?pТР-?pНив;  (9.61)
pВИХІД = pВХ - ?p = pВХ + ?pНив-?pТР;  (9.62)

Відповідно, ентальпія насичення h '(p) також збільшується зверху вниз, в точці закипання h' (pТ. з.) = H (lт. з), Довжина економайзерного ділянки lЕК = lТ. з. Якщо прийняти ентальпію насичення постійної по висоті труби h '(l) = H '(pВХ), То довжина економайзерного ділянки буде менше: (ріс.9.15).

Слід звернути увагу на відмінності в зміні параметрів середовища при підйомному і опускному русі:

- При підйомному русі тиск і ентальпія насичення по ходу середовища зменшуються; отже, якщо в не обігрівається трубу подавати середу з ?hНЕДВХ (hВХ = H '(pВХ)), То в ній почнеться закипання води з ентальпії випаровування

Скипання в обігрівається трубі не буде, якщо

- при опускному русі тиск і ентальпія насичення по ходу середовища збільшуються; тому при подачі на вхід води з ?hНЕДВХ = 0 закипання води не буде, навпаки, з'явиться недогрев

максимальний недогрев на виході з труби

З урахуванням недогріву на вході в трубу ?hНЕДВХ сумарний недогрев на виході труби (внизу)

 (9.63)

Таким чином, довжини економайзерного і випарного ділянок у вертикальній трубі практично такі ж, що і в горизонтальній трубі. Тому гідравлічний опір тертя в вертикальній трубі можна приймати таким же, як і в горизонтальній, і, отже, для його розрахунку справедливі отримані раніше залежності, в тому числі і враховують вплив місцевого опору і опору прискорення.

Нівелірний натиск розраховується за формулою (8.91)

 (9.64)

Для парогенеруючих труб нівелірний натиск можна уявити як суму напорів на економайзерном і випарному ділянках:

де

 (9.65а)
 (9.65б)

Істинне паровміст на випарному ділянці змінюється від нуля до максимального значення на виході з труби ?ВИХІД. Як перше наближення середньоінтегральної значення  можна замінити на середньоарифметичне

 (9.66)

Проведемо графічний аналіз залежності ?pНив від витрати середовища G.

На ріс.9.16а показана залежність ентальпія середовища від витрати середовища. При G > ?, h > hВХ. Зі зменшенням витрат ентальпія зростає і досягає значення h 'при G1 а потім вода починає випаровуватися. При витраті G2 ентальпія середовища на виході h = h ", насичений пар починає перегріватися. Таким чином, при G ? G1 маємо потік однофазної середовища, при G2 1 є економайзерний і випарний ділянки, при G 2 з'являється ще ділянку перегріву пара. Відносна частка (ріс.9.16б) економайзерного ділянки lЕК / l зі зменшенням витрат при G 1 падає, випарного ділянки lІСП/l при G = G1... G2 росте, а при G 2 - Падає; частка ділянки перегріву при G 2 збільшується від 0 до 1 (при G = 0).

В Відповідно до цієї зміни фазового складу потоку буде змінюватися і справжнє паровміст  : При G> G1  = 0; при G 1  безперервно зростає, прагнучи до 1 при G = 0. Нівелірний натиск при підйомному русі ?pНивП на ділянці однофазного потоку (G> G1) Дорівнює ?'gH, а при G = 0 (  = 1) ?pНивП ? ? "gh. Між цими крайніми значеннями ?hНивП змінюється монотонно і більш інтенсивно при мінімальних витратах (ріс.9.17).

При опускному русі середовища графік залежності ?hНивОП відрізняється від графіка, симетричного ?hНивП (Пунктирна лінія на ріс.9.17). Це пов'язано з тим, що при опускному русі коефіцієнт C> 1 (при підйомному - З <1), ?ОП > ?П при однаковому значенні х і ?pНивОП за абсолютною величиною менше при однаковій витраті середовища. Зі збільшенням витрати середовища ця різниця зменшується.

Отримані графіки використовуємо для побудови гідравлічних характеристик вертикальних труб.

На ріс.9.18 показано залежність ?pГ (Для прикладу взята однозначна залежність) і ?pНив від витрати середовища для одноходовой труби з підйомним рухом, а на ріс.9.19 - з опускним рухом середовища. Видно, що сумарна гідравлічна характеристика при підйомному русі залишається однозначною, а при опускному з'являється зона багатозначності (w? МІН), Коли одному перепаду тиску ?p відповідають два витрати середовища. Отже, при опускному русі потоку нівелірний натиск погіршує гідравлічну характеристику.

При побудові гідравлічної характеристики труб з двома вертикальними ділянками (П-, U-образні компонування панелей) необхідно мати на увазі, що на другій ділянці (по ходу середовища) ентальпія середовища вище, ніж на першому.

Отже, середня щільність середовища на другій ділянці ?II завжди нижче, ніж на першій ділянці :  Залежно від послідовності ходів (підйомний - опускний або навпаки) сумарний нівелірний натиск матиме різний знак. При П - образної компонуванні (ріс.9.20) спостерігається підйомно-опускна схема руху потоку.

В цьому випадку нівелірний натиск буде дорівнює

Так як то ?pНив > 0. При G > 0 середня щільність на обох ділянках прагне до щільності пара, а різниця - до нуля. З іншого боку, при G > ? в обох гілках буде вода і різниця - також прагне до нуля. Отже, залежність ?pНив = F (G) має максимум при якомусь значенні G. Повна гідравлічна характеристика ?p = ?pГ+ ? pНив може мати зону багатозначності.

Для U-подібної компоновки послідовність руху зворотна: схема опускна-підйомна, нівелірний натиск при цьому негативний

В цілому гідравлічна характеристика труб U-подібної системи компоновки (ріс.9.21) неоднозначна в широкому діапазоні витрат середовища.

Таким чином, гідравлічні характеристики труб мають значний діапазон неоднозначності, що накладає суттєві обмеження на допустимі значення витрати середовища.

Аналогічно можна побудувати гідравлічні характеристики для N-образних і більш складних компоновок поверхонь нагріву.



 Вплив конструктивних і режимних факторів на гідравлічну характеристику горизонтальних не обігріваються і обігріваються труб |  Гідравлічні характеристики системи труб парового котла
© um.co.ua - учбові матеріали та реферати