Классификация котельных установок

Характеристики потоков рабочего тела.

1. Массовая скорость потока

 = G/F, [кг*м²/с]
G - массовый расход рабочего тела, кг/с
f - площадь сечения трубы
2. Средняя скорость потока
 = GV/f м/с
V- удельный объем среды.
3. Для пароводяной смеси удобно пользоваться приведенными скоростями воды и пара, представляющие собой отношение объемного расхода воды или пара к полному сечению трубы.
0’ = G’V’/f м/с
0” = G”V”/f м/с
где G = G’+G”,  = 0’+0”
3а. Скорость циркуляции, т.е. скорость к- ю имела h вода при tнас, если она протекла через данное сечение трубы при массовом расходе = Gпв.
0 = (G’+G”)V’/f
V’ – удельный объем кипящей воды.
5. Паросодержание – отношение массы пара в пароводяной смеси к массе смеси.
X=G”/(G’+G”) =(w₀^”v’)/(w^’₀v”)
Среднее значение паросодержания на данном участке трубы:
X=0,5(X_h*X_k)
Скорость пароводяной смеси и скорость циркуляции связаны соотношением:
W=W₀(1+X(V”/V’-1))
6. Объемное паросодержание – отношение объемного расхода пара к объемному расходу пароводяной смеси:
β=(G”V”)/(G’V’+G”V”)=W₀” /W_см
после парообразования:
β=X(X+(1-X)V’/V”)
7. Напорное паросодержание – доля сечения трубы, занятая паром.
Φ=F_п/F=W₀”/W_п
F_п – сечение трубы, занятое паром.
W_п – истинная скорость пара.
Изменение β, Φ, X по длине равномерно обогреваемой трубы показан на рисунке:

β, Φ, X
1					β
0,8				X
0,6			Φ		L,%
0,4
0,2
	20	40	60	80	100

Гидродинамика котлов с естественной циркуляцией.
Простейший контур с естественной циркуляцией состоит из обогреваемой подъемной трубы, не-обогреваемой опускной трубы, соединительного коллектора и барабана, в котором происходит разделение пароводяной смеси на газ и воду.


 

За счет подвода теплоты к правой ветви, вода в ней начинает подниматься, а в первой опускаться! Такая естественная циркуляция возникает за счет разности плотностей нагретой и холодной воды. По мере увеличения нагрева правой ветви скорость движения воды повышается. В некоторый момент времени начинается парообразование.

Движущая сила в циркуляционном контуре, возникшая вследствие разности плотностей, расходуется на создание скорости циркуляции и преодоление сопротивлений циркуляционного контура.
В обогреваемых трубах только часть воды превращается в пар. Следовательно, для превращения в пар всей воды, поступившей в обогреваемые трубы, она должна пройти по трубам много раз.
Соотношение массы воды, поступившей в испарительный контур, к массе пара, вырабатываемого контуром за то же время, называется кратностью циркуляции. K=G_ц/D
Для котлов с естественной циркуляцией к находящейся в пределах от 8 до 100.
Большинство современных промышленных котлов имеет естественную циркуляцию и, как правило, несколько параллельно работающих циркуляционных контуров.
Расчет циркуляции базируется на двух уравнениях:
уравнение неразрывности движения : М^под=М^оп
Где М^под и М^оп – массовые жидкости, движущиеся в подъемных и опускных трубах, кг/с.
уравнение энергии : P=∑∆p
Р- полное движущее давление циркуляции.
∑∆p- полное гидравлическое сопротивление контура.
Движущее давление :
P=Hg(ρ^оп- ρ^под)=Hg(ρ’- ρ’)
Полное гидравлическое сопротивление контура :
∆p=∆p_тр^оп + ∆p_м^оп +∆р_тр^под +∆р_м^под +∆р_уск +∆р_н
∆p_тр – потери на трение в опускных и подъемных трубах.
∆p_м – потери от местных сопротивлений в опускных и подъемных трубах.
∆р_уск – потери давления на создание ускорения смеси в подъемных трубах.
Разность движущего давления и сопротивления подъемной части циркулирующего контура составляет полезное давление, расходуемое на преодоление сопротивлений опускной части контура:
Р^пол=Р-∑∆Р^под =∆Р_оп