Text
                    Е. А. БОЙКО
И. С. Деринг
Т. И. Охорзина
КОТЕЛЬНЫЕ УСТАНОВКИ И ПАРОГЕНЕРАТОРЫ
(Расчет естественной циркуляции в контурах
барабанных котлов]
Красноярск
2006
© Бойко Е. А. и др. Гидравлический расчет котельных агрегатов

2 Федеральное агентство по образованию Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования Красноярский государственный технический университет Е. А. Бойко И. С. Деринг Т. И. Охорзина КОТЕЛЬНЫЕ УСТАНОВКИ И ПАРОГЕНЕРАТОРЫ (Расчет естественной циркуляции в контурах барабанных котлов) Учебное пособие Красноярск 2006 © Бойко Е. А. и др. Расчет естественной циркуляции в контурах барабанных котлов
3 ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ Надежная циркуляция воды в паровом котле должна в течение его не- прерывной эксплуатации поддерживать температуру стенок трубы в допус- тимых пределах. Для того чтобы эта задача хорошо выполнялась, необходи- мо непрерывно отводить тепло от поверхности нагрева. Если на каком-либо участке отвод тепла ухудшается, температура стенки повысится, а прочность металла понизится. Перегрев стенки трубы неизбежно приведет к появлению одулины, свища или разрыву трубы. Эти повреждения наступают либо быстро, либо медленно, но перегрев стенки всегда приведет к аварии. На надежность циркуляции влияет режим работы котла. При повышен- ных нагрузках циркуляция наиболее интенсивна, а следовательно и надежна. При пониженных нагрузках циркуляция ухудшается. Наиболее ненадежна циркуляция при растопке котла. Циркуляция может нарушиться как при бы- стром повышении давления, так и при его снижении. В нормах гидравличе- ского расчета [1] даны предельно допустимые скорости повышения и сниже- ния давления. Целью данных методических указаний является ознакомление с мето- дом расчета естественной циркуляции для проверки отсутствия опасности застоя, опрокидывания циркуляции, а также образования свободного уровня воды в контуре. Настоящие методические указания составлены на основании норма- тивного метода «Гидравлический расчет котельных агрегатов» [1]. © Бойко Е. А. и др. Расчет естественной циркуляции в контурах барабанных котлов
4 1. ПОРЯДОК РАСЧЕТА ЦИРКУЛЯЦИОННОГО КОНТУРА И ОСНОВНЫЕ ИСПОЛЬЗУЕМЫЕ ВЕЛИЧИНЫ Основная расчетная схема контура задается преподавателем. Размеры, необходимые для расчета, берутся из чертежа, часть из них задается препо- давателем. Результаты расчета сводятся в табл. 10, 11, 12, 13. 1.1. Основные величины, используемые в расчетах Массовая скорость потока, кг/(м2-с), определяется по формуле W= —, (1.1) F где G - расход рабочего тела в участке (вода + пар), кг/с; F - суммарное се- чение труб, м2; Линейная скорость потока, м = = Г.2) pF F где и - удельный объем среды, м7кг; р - плотность среды, кг/м'1. Скорость циркуляции (скорость входа воды в подъемные трубы из нижнего коллектора, м/с) может быть выражена формулой 1FO=-^, (1.3) ° p'-F где р' - плотность насыщенной воды при давлении в барабане котла, кг/м'1. После точки закипания в потоке рабочего тела движется смесь пара и воды. Принимаются условные величины: приведенная скорость пара W", м/с, и приведенная скорость воды 1FO7 м/с. Это скорости, которые имели бы вода либо пар, если бы они занимали каждый все сечение трубы. Приведенная скорость пара, м/с (1.4) где D - расход пара в данном сечении либо на данном участке, кг/с; р" - плотность пара на линии насыщения, кг/м . Приведенная скорость воды, м/с И7 = -^—, (1-5) U т—' f ~ X 7 F-p © Бойко Е. А. и др. Расчет естественной циркуляции в контурах барабанных котлов
5 где Ст - расход воды в смеси, кг/с; р' - плотность воды, кг/м'1. Массовое паросодержание потока на участке, кг/кг СУ G К-р' или X = h-h' г (1.6) где h - энтальпия среды в участке, кДж/кг; г - теплота парообразования, кДж/кг; /7'(г,(Рб)) - энтальпия жидкости на линии насыщения по давлению рабочей среды в контуре (барабане котла), кДж/кг [3]. э 3 Объемное паросодержание потока, м /м или р' VV J (1.7) Зависимость р от х может быть найдена по рис. 1. Скорость пароводяной смеси, м/с УУС (1-8) После подстановки ранее приведенных величин формула имеет сле- дующий вид: С о' 3 w =w + W"- 1- — уу см УУ О уу О 1 „ к Ру и;ы=ж-р-[г-(1-х)+г-х]. (1.9) (1.10) (1.11) © Бойко Е. А. и др. Расчет естественной циркуляции в контурах барабанных котлов
б 2. РАСЧЕТ ДВИЖУЩЕГО И ПОЛЕЗНОГО НАПОРА ЦИРКУЛЯЦИИ Для определения движущего и полезного напора циркуляции необхо- димо знать гидравлическое сопротивление всех подъемных участков от ниж- него коллектора до барабана котла (гл. 4). Кроме конструктивных данных для расчета этих сопротивлений необходимо определить по формуле (5.1) тепло- восприятие контура (?к и количество воды, циркулирующей в нем, G. По- следняя величина подсчитывается для трех принятых значений скорости циркуляции Wo, м/с, по формуле (5.4). Высота экономайзерной части конту- ра, м (2.1) где Н и Ноп - соответственно высота участка до обогрева и полная высота © Бойко Е. А. и др. Расчет естественной циркуляции в контурах барабанных котлов
7 опускных труб, м; О{ - тепловосприятие рассматриваемого участка циркуля- ционного контура (при отсутствии разбивки на участки О{ = Ок), кВт; G - расход циркулирующей в контуре воды, кг/с; А/?б, А/?оп, АЛсн - соответствен- но недогрев воды в барабане до кипения (5.5), тепловосприятие опускных труб и учет сноса пара, кДж/кг; -^-( КДЖ^КГ ) _ изменение энтальпии воды с АР МПа изменением давления, определяется по справочникам теплофизических свойств воды и водяного пара [3]; Н{ - высота рассчитываемого участка, м, (при выполнении курсового проекта принимать Н{ = Яоп); р' - плотность во- ды на линии насыщения, кг/м'1; АРоп - сопротивление опускных труб, Па (3.1). Высота паросодержащей части контура, м На^=Ноп-Няо-Нж. (2.2) Эта высота подсчитывается до уровня воды в барабане, независимо от места ввода (рис. 2). Рис. 2. Схема простого циркуляционного контура © Бойко Е. А. и др. Расчет естественной циркуляции в контурах барабанных котлов
8 Паропроизводительнось контура, кг/с О,. - G • (A/?s - А/? - А/? ) гл _ \ о оп сн) (2.3) Средний расход пара на обогреваемом участке паросодержащей части трубы, кг/с D = -!). 2 1 Средняя и конечная скорости пара, м/с, определяются по формулам (2.5) W"= п о где р"- плотность пара при давлении в барабане, кг/м\ F - суммарное сече- ние подъемных труб, м2. Скорость пароводяной смеси, м/с wCM =w()+ с- (2.7) где - принятая ранее скорость циркуляции, м/с (согласно нормативной методике рассчитывают три значения WCM, м/с). Среднее объемное паросодержание, кг/кг К ^м' (2.7) Движущий напор контура, Па X = -фЛр'-р") 10, (2.8) где Я - высота паросодержащей части контура, м; р' и р"— соответствен- но плотность воды и плотность пара на линии насыщения, кг/м ; роп - плот- ность воды в опускных трубах, кг/м 7 При недогреве воды в опускных трубах менее 12 кДж/кг плотность воды в них принимается равной плотности воды на линии насыщения (роп =р'). Напорное паросодержание при подъемном давлении пароводяной сме- си, учитывавшее относительную скорость пара и воды, может быть рассчи- © Бойко Е. А. и др. Расчет естественной циркуляции в контурах барабанных котлов
9 тано по формуле (4.11). Движущий напор циркуляционного контура .S'K складывается из дви- жущих напоров всех участков контура. Для подсчета полезного напора необ- ходимо знать суммарное гидравлическое сопротивление подъемных участ- ков. Полезный напор, Па •\™=\-СЕ>’,р + ЕлЛ,). (2.9) где АРтр + АРм - сумма всех потерь на трение и местных сопротивлений в подъемной части контура, Па. Сопротивление трения следует рассчитывать отдельно для экономайзерной части трубы (где отсутствует паровая фаза), обогреваемой части трубы от точки закипания до выхода труб за пределы га- зохода, где паросодержание меняется от нуля до максимума, и необогревае- мого участка от места выхода труб за пределы топки до ввода в барабан (см. рис.2). На экономайзером участке определение сопротивления трения произ- водится по формуле (4.2), местных сопротивлений - по формуле (4.3), ниве- лировочный перепад для этого участка рассчитывается по формуле (4.4). Скорость потока Ж, м/с, - по формуле (1.1). На обогреваемом участке от точки закипания до выхода труб за преде- лы топки массовое паросодержание потока изменяется от х = 0 до х =-, г где h - теплосодержание нагреваемой среды на выходе из топочной камеры. Для этого случая скорость смеси Жсм, м/с, подсчитывается по формуле (1.8). Для участка от выхода труб из топки до входа в барабан расчет скоро- сти пароводяной смеси производится по формуле (1.10). 3. ОПРЕДЕЛЕНИЕ ИСТИННОГО ЗНАЧЕНИЯ СКОРОСТИ И КРАТНОСТИ ЦИРКУЛЯЦИИ. ОЦЕНКА ЕЕ НАДЕЖНОСТИ Для определения истинного значения скорости циркуляции требуется найти сопротивление опускных труб от барабана до нижнего коллектора. Обычно это сопротивление складывается из сопротивления трения по длине опускных труб /оп, м, и местных сопротивлений входа в опускные трубы из барабана котла £,вх выхода из опускных труб в нижний коллектор £,вых пово- ротов опускных труб ^2|[0|!, а также сноса пара из барабана в опускные тру- бы Фон Сопротивление опускных труб, Па © Бойко Е. А. и др. Расчет естественной циркуляции в контурах барабанных котлов
10 w2 = fa + © + U + Z) ^+<P„„ (p' - P") 10. (3.1) Второе слагаемое учитывается только при наличии сноса пара в опуск- ные трубы, фоп определяется по рис. 14. Коэффициент трения Хо по рис. 3. Скорость котловой воды в опускных трубах (Fon, м/с, подсчитывается исходя из заданного количества опускных труб в рассчитываемом контуре, их диаметра и расхода воды G, кг/с, определенного по предварительно при- нятой скорости циркуляции (принимается три значения Wo, м/с, см. гл. 5). Рис. 3. Приведенный коэффициент трения котельных труб. Для углероди- стых и легированных сталей к = 0,08 мм; для аустенитных к = 0,01 мм Коэффициенты сопротивления 2, находятся по табл. 6, а удельный объ- ем воды о, м7кг - по справочнику теплофизических свойств воды и водяно- го пара [3]. В результате расчета должно быть получено три значения полезного © Бойко Е. А. и др. Расчет естественной циркуляции в контурах барабанных котлов
11 напора циркуляции ,8лпол (см. гл. 2) при трех принятых ранее скоростях цир- куляции 1Р0, м/с. Далее по этим значениям строятся гидравлические характе- ристики контура (см. рис. 4). Необходимо построить две кривые: зависимость полезного напора 5лпол от скорости циркуляции И/ и сопротивления в опуск- ных трубах АРоп от той же скорости. Точка пересечения этих кривых позво- лит найти истинное значение скорости циркуляции. Нарушение циркуляции может выразиться в застое, опрокидывании циркуляции или в образовании свободного уровня. Свободный уровень мо- жет образоваться в трубе, выведенной в паровое пространство барабана (см. рис. 2) при прекращении движения воды вследствие невозможности поднять ее выше отметки трубы. Наибольшая опасность возникновения указанных нарушений существует в наименее обогреваемых трубах (например, угло- вых) с наибольшим сопротивлением и необогреваемыми участками, а также введенные в барабан с наибольшим превышением над уровнем воды Нву(см. рис. 2). Для проверки застоя или свободного уровня определяются средние и конечные приведенные скорости пара, м/с, в наименее обогреваемой трубе: С=Пк-Пт-^)эл> С=ПК-ПТ<К, (3.2) где г|т - наименьший коэффициент неравномерности трубы (табл. 4); г|к - коэффициент конструктивной нетождественности; учитывается только в том случае, если отдельные трубы экрана отличаются по величине тепловоспри- нимающей поверхности. В упрощенных расчетах такие различия не учиты- ваются. В этом случае r|K = 1. Рис. 4. Гидравлическая характеристика циркуляционного насоса © Бойко Е. А. и др. Расчет естественной циркуляции в контурах барабанных котлов
12 Рис. 5. Проверка застоя циркуляции в необогреваемых трубах (10 кгс/см2 = 1 МПа) При необходимости следует обращаться к нормативному методу гид- равлического расчета котельных агрегатов [1]. Н/"л и Ж" - средняя и конеч- ная приведенные скорости пара в обогреваемой части участка, м/с: где Жо], PF02 и т. д. - средние приведенные скорости пара в участках, м/с (см. гл. 1); Ну, Н., и т.д. высоты паросодержащих участков элемента, м; Ноп - Нзк - /?до - полная высота паросодержащей части элемента Нпар, м. В случае отсутствия разбивки контура на участки (например, при выполнении упрощенного расчета) принимается, что W("3n = W('. Напор застоя в трубных элементах, Па Х,=(Д,5+Д.) ф, (р'-р") 10. (3.4) где <S3 - напор застоя, н/с; Но6 - суммарная высота всех обогреваемых паро- содержащих участков, м; Нпо - высота участка после обогрева, м; ф3 - сред- нее напорное паросодержание застоя в трубе (см. рис. 6). © Бойко Е. А. и др. Расчет естественной циркуляции в контурах барабанных котлов
13 О 0,00- 0,02 0,1Z 0,16 о,го 0,3 0,4 0,5 7,0 1,3 м/а б) Рис. 6. Номограммы для проверки отсутствия застоя и опрокидывания циркуляции: а - в необогреваемых трубах; б - в обогреваемые трубах; в - для проверки, отсутствия опро- кидывания циркуляции (1 кг/м' м = 10 Па/м' м; 10 кгс/см2 = 1 МПа) © Бойко Е. А. и др. Расчет естественной циркуляции в контурах барабанных котлов
14 При отсутствии опасности застоя должно соблюдаться отношение -^>1,1 (1,2), (3.5) ° пол где 5пол - полезный напор обогреваемого элемента, Па (см. формулу (2.10). Коэффициент 1,2 применяется в тех случаях, когда есть основания ожидать отклонений условий работы котлоагрегата от расчетных. Проверка появления свободного уровня может быть выполнена по формуле .S' - АР 3 S ВУ >1Л (1,2 ), (3.6) ‘ пол где Pbv - потеря давления на подъем смеси выше уровня вода в барабане, Па, определяется по зависимости (1-фа) (р'-р') 10, (3.7) где Н - высота трубы над средним уровнем воды в барабане (см. рис. 2); ср3 - паросодержание застоя, определяется по номограмме (рис. 6) для конечной приведенной скорости пара в трубе. Коэффициент 1,2 применяется в том же случае, что и в формуле (3.5). Проверка опрокидывания потока при естественной циркуляции произ- водится по соотношению >1,1 (1,2). (3.8) ‘ по л Здесь ,8лопр - напор опрокидывания для элемента, Па, определяется по средней приведенной скорости пара в наименее обогреваемой трубе So„p = S» .(Я-Я„). (3.9) где S^p - удельный напор опрокидывания, Н/м-м, определяемый по средней приведенной скорости пара в наименее обогреваемой трубе (рис. 6). Наибольшие значения удельного напора опрокидывания $™р = (р'-р") для каждого давления показаны в левом квадрате номограммы (рис. 6) верти- кальными пунктирными линиями. Указанные на номограмме z/h - это отношение полного коэффициента сопротивления трубы z, отнесенного к высоте трубы h . Полный коэффици- ент сопротивления находится как сумма местных сопротивлений и сопротив- ления на рассматриваемом участке. © Бойко Е. А. и др. Расчет естественной циркуляции в контурах барабанных котлов
15 4. РАСЧЁТ ГИДРАВЛИЧЕСКИХ СОПРОТИВЛЕНИЙ В ЦИРКУЛЯЦИОННОМ КОНТУРЕ 4.1. Сумма гидравлических сопротивлений Гидравлическое сопротивление в любом трубном элементе, Па АР=АР+УАР+АР +АР +АР + АР , (4.1) где АРэл - полное сопротивление рассчитываемого участка, Па; ДРтр - со- противление трения, Па; ДРМ - местные сопротивления, Па; ДРК0Л - сопро- тивление коллекторов, Па; APVCK - потеря давления от ускорения потока, Па; ДРНИВ _ нивелирный перепад давлений, Па; АРЦ - сопротивление выносного циклона, Па. 4.2. Однофазный поток Однофазный поток имеет место в опускных трубах и эко-номайзерной части подъемных труб. На этих участках потери давления подсчитываются по следующим формулам. Потеря на трение, Па (р-Ж)2 W2 = (4.2) 2 2-и где Ао - приведенный коэффициент трения, 1/м; может быть выбран по рис. 3; / - длина участка, м; W- скорость потока в данном участке, м/с (см. гл. 1, формула) 1.1); и - средний удельный объем среды, м7кг; р - средняя плот- ность среды, кг/м . Потеря давления в местных сопротивлениях, Па W2 , (4.3) 2-и где £,м - коэффициент местного сопротивления (входа и выхода из коллекто- ров, барабанов, гибы труб, расширения и сужения каналов), следует опреде- лять по рис. 7-10 и табл. 6-8. В отдельных случаях следует использовать нормативный метод гидравлического расчета котельного агрегата [1]. Вели- Ж2 чина --- определяется аналогично расчету потерь на трение, см. форму- 2 • и лу (4.2). © Бойко Е. А. и др. Расчет естественной циркуляции в контурах барабанных котлов
16 Нивелирный перепад, Па 77 АР = Уя р 10, НИВ / ./ 7 «7 ? 7=1 (4.4) где Я - высота рассчитываемого / -го участка, м; р, - средняя плотность среды на этом участке, кг/м" (см. формулу (4.10). Потеря давления от ускорения однофазного потока, Па А^Уск=(Р-Л2-(Ч-^н), (4.5) где ик и ин удельные объемы среды в конце и начале участка, м7кг; (р • Ж) - массовая скорость среды, кг/(м2-с). При учете сопротивления коллекторов следует исходить из того, что при рассредоточенном соосном подводе и количестве подводов /7 > 3 и отво- дов /7 > 3 можно принять АРкол = 0. В упрощенных расчетах можно принять этот вариант. При выполнении ответственных расчетов следует обращаться к нормативному методу [1]. 4.3. Двухфазный поток Потеря от трения при постоянном паросодержании, Па , =х .z(m7 тр 0 2 • р' 1 I Р" 1 • 1 + Х-Ш- ——1 L <р (4.6) где Хо - приведенный коэффициент трения, 1/м (рис. 3); х - массовое паро- содержание в рассчитываемом участке, кг/кг, формула (1.6); \|/ - коэффици- ент, определяемый по рис. 11. Потеря от трения при переменном паросодержании смеси, Па о-Ж2 Г (o' др =Я-/-----1+X-W- ^--1 2'Р L <р 7 где х - среднее паросодержание на участке, кг/кг. Т /Ик-^к-Ун-А-и (4.7) (4.8) Значения \|/к и \|/н определяются по рис. 11 для конечного хк и началь- ного хн паросодержаний. © Бойко Е. А. и др. Расчет естественной циркуляции в контурах барабанных котлов
17 L Рис. 7. Схемы к расчету коэффициентов сопротивления входа и выхода труб: 1 - вход в трубу с вальцованным колокольчиком; 2 - конический вход в трубу; 3 - раздающий коллектор с радикальным рассредоточенным подводом при /7 >30; 4 - раздающий коллектор с подводом вне активной зоны; 5 - собирающий коллектор с торцевым отводом; б - собирающий коллектор о рассредоточенным отводом в ак- тивной зоне; 7 - собирающий коллектор с радикальным отводом при /7 < 30 Рис. 8. Коэффициент сопротивления входа в трубу раздающего коллектора с односторонним подводом. N - номер трубы от глухого торца © Бойко Е. А. и др. Расчет естественной циркуляции в контурах барабанных котлов
18 Рис.9. Коэффициенты сопрортивления при внезапном изменении сечения: FM - меньшее сечение входа (выхода); F6 - большее сечение входа (выхода) Для многократной циркуляции коэффициенты \|/ и могут нахо- диться по рис. 11, общему для обогреваемых и необо-греваемых труб. При скоростях циркуляции, превышающих значения, приведенные на рис. 11, следует обращаться к нормативному методу гидравлического расчета паро- вых котлов [ 1]. Потеря давления в местных сопротивлениях (Па) АР = \V .Г1 + хГ-Р_-1>|~| (49) 2-р L <р )_ где - условный коэффициент местного сопротивления (см. выше). © Бойко Е. А. и др. Расчет естественной циркуляции в контурах барабанных котлов
19 Рис. 10. Коэффициент гибов и колен: а - гибы; б - сварные колена; в - колено; г - поправка на величину шероховатости меньше принятой; 1 - для колен: 2 - для кру- тоизогнутых гибов, 7?/г/ = 1,5;3 - для плавных гибов Нивелирный перепад давлений рассчитывается по той же формуле, что и для однофазного потока, с подстановкой в это выражение р средней дей- ствительной плотности среды пароводяной смеси (кг/м?) р = ф-р" + (1-ф)-р'. (4.10) где ф' - среднее напорное паросодержание. Напорное паросо-держание (среднее и местное) при подъемном движении пароводяной смеси в верти- кальных трубах определяется по формуле Ф = С • р, (4.11) где С - коэффициент пропорциональности, определяется по средней скоро- сти смеси в участке (рис. 5); (3 - объемное паросодержание (среднее или ко- нечное), определяется по формулам (1.6) и (1.7). © Бойко Е. А. и др. Расчет естественной циркуляции в контурах барабанных котлов
20 Рис. 11. Определение коэффициента \|/ к формуле расчета потерь от трения для мно- гократной циркуляции (Хн < 0,7) (10 кгс/см2 = 1 МПа) 2 I Рис. 12. Поправка на снос пара в опускные трубы (10 кгс/см' = 1 МПа) © Бойко Е. А. и др. Расчет естественной циркуляции в контурах барабанных котлов
21 Рис. 13. Определение напорного паросодержания для вертикальных труб (10 кгс/см' = 1 МПа) Потеря давления от ускорения потока (Па) может быть подсчитана: 2©CK=(p4F)2(v"-O")(.rK-.r„), (4.12) где и" и и' - соответственно удельные объемы пара и вода на линии нась- щения, м /кг; хк и хн - конечное и начальное паросодержание среды в участ- ке, кг/кг. Потеря на ускорение учитывается только для радиационных элементов прямоточных парогенераторов. Сопротивление выносного циклона учитывается только в схемах, где установка этих циклонов предусмотрена («соленые отсеки» - см. рис. 16) . Допустимая паровая нагрузка циклонов для котлов высокого давления ( > 10 МПа) приведена в табл. 1. Допустимая скорость пара в циклоне для этих параметров 0,3-0,35 м/с. Общая высота выносных циклонов принимается равной 4,5-5 м. Сопро- тивление выносимых циклонов с улиточным вводом пароводяной смеси, Па ^<+^2<-рсм (4.13) где коэффициент сопротивления для входа пароводяной смеси в циклон. © Бойко Е. А. и др. Расчет естественной циркуляции в контурах барабанных котлов
22 можно принять = 1; - коэффициент сопротивления улитки, для внеш- них улиток =2,0; для внутренних улиток = 1,4; W{ - скорость парово- дяной смеси в подводящих трубах, м/с; Ж, - скорость смеси в выходной ще- ли улитки, м/с; р - плотность пароводяной смеси, кг/м1. Таблица 1 Зависимость допустимой паровой нагрузки от диаметра циклона Диаметр циклона, мм 426 377 351 273 Допустимая паровая нагрузка, кг/с 2,39 2,17 1,58 0,94 Рис. 14. Среднее напорное паросодержание в опускных трубах при различных усло- виях и наличии пэра водяного объема: 1 - при наличии внутрибарабанных циклонов; 2 - при наличии стояков большого диаметра и отсутствии внутрибарабанных циклонов; 3 - при нескольких опускных трубах и отсутствии внутрибарабанных циклонов; 4 - для опу- скных труб второй и третьей ступеней испарения и отсутствия циклонов (10 кгс/см' = 1 МПа) © Бойко Е. А. и др. Расчет естественной циркуляции в контурах барабанных котлов
23 Рис. 15. Блок бокового экрана БКЗ-220, 320, 420, 500 с выносным циклоном © Бойко Е. А. и др. Расчет естественной циркуляции в контурах барабанных котлов
24 Рис. 16. Блок фронтального экрана котла БКЗ-220-100 с твердым шлакоудале- нием © Бойко Е. А. и др. Расчет естественной циркуляции в контурах барабанных котлов
25 Рис. 17. Блок фронтального экрана котла БКЗ-320-140 с жидким шлакоудале- нием © Бойко Е. А. и др. Расчет естественной циркуляции в контурах барабанных котлов
26 Рис. 18. Блок фронтального экрана котла БКЗ-320-140 с твердым шлакоудале- нием © Бойко Е. А. и др. Расчет естественной циркуляции в контурах барабанных котлов
27 нием © Бойко Е. А. и др. Расчет естественной циркуляции в контурах барабанных котлов
28 Рис. 20. Блок фронтального экрана котла БКЗ-420-140 с твердым шлакоуда- лением © Бойко Е. А. и др. Расчет естественной циркуляции в контурах барабанных котлов
29 Рис. 21. Блок фронтального экрана котла БКЗ-500-140 с твердым шлако- удалением © Бойко Е. А. и др. Расчет естественной циркуляции в контурах барабанных котлов
30 5. РАСЧЕТ ТЕПЛОВОСПРИЯТИЯ КОНТУРА И ЕГО ПАРОПРОИЗВОДИТЕЛЬНОСТИ Расчет циркуляции производится после теплового расчета топочной камеры. Тепловой расчет топки заканчивается определением температуры газов на выходе из топки 3" и количеством тепла, поглощенного в топке лу- чевоспринимающими поверхностями нагрева Ол, кДж/кг. В расчете топки были также определены: х - угловые коэффициенты для всех поверхностей нагрева, расположенных на стенах топки; 6, коэффициенты загрязнения этих поверхностей нагрева. Подсчитаны коэффициенты эффективности каж- дой поверхности нагрева: \|/ = х • 2,. Рассчитан средний коэффициент эффек- тивности лучевоспринимающих поверхностей топочной камеры \|/, а также определена средняя тепловая нагрузка стен топки (кВт/м2) где Вр - расход топлива на котел, кг/с. Если площадь стены, занимаемой частью экрана, подключенного к рас- считываемому контуру FK, м2, а коэффициент эффективности этой части эк- рана \|/к, то тепловосприятие рассчитываемого контура, кВт, определяется по формуле 2к = пг-пв-пш-4л-^ (5.1) где г|г, г|в, г|ш - коэффициенты неравномерности тепловосприятия стен. Значение коэффициента т|г зависит от расположения горелок. При встречном и угловом расположении горелок тепловосприятие всех стен оди- наково. В этом случае для всех стен г|г = 1. При фронтальном расположении горелок задняя стена воспринимает больше тепла. Для нее т|г = 1,1, для бо- ковых стен в этом случае г|г = 1,0, а для фронтовой, на которой расположены горелки, г|г = 0,9. Коэффициент г|в учитывает неравномерность распределения тепла по высоте стенки. Так, в районе холодной воронки тепловосприятие экрана ми- нимально, а в зоне активного горения - максимально. Если настенный экран расположен не по всей высоте стенки, то его тепловосприятие учитывается коэффициентом, выбираемом по табл. 2. Кроме того, зачастую при расчете циркуляции экран может разбиваться по высоте на отдельные участки, рас- считываемые раздельно. В этом случае для каждого участка выбирается по табл. 2 индивидуальный коэффициент. В упрощенных расчетах, при распо- © Бойко Е. А. и др. Расчет естественной циркуляции в контурах барабанных котлов
31 ложении экрана по всей высоте топки, можно принять г|в = 1. Коэффициент т|ш учитывает неравномерность распределения тепло- восприятия по ширине экрана. Так, например, трубы, расположенные в углу топки, воспринимают меньше тепла, чем трубы в середине экрана. У котлов достаточно большой мощности экраны по ширине разделены на несколько секций. Если экран на секции не разделен, то для него принимается г|ш = 1. Если делится на три или четыре части, то для крайних секций г|ш = 0,9, для средних г|ш = 1,Е В других случаях для опредения значения коэффициента г|ш следует обращаться к табл. 3. Кроме того, в каждой секции может иметь место разверка тепловос- приятия отдельных труб ( Г|т). Значения Г|т могут приниматься по табл. 4. Паропроизводительность контура, кг/с, может быть подсчитана по формуле = 2к-2эк г (5.2) где г - скрытая теплота парообразования при давлении в барабане, кДж/кг [3]; (2ЭК - тепловосприятие экономайзерного участка циркуляционного кон- тура, кВт. Таблица 2 Изменение коэффициента неравномерности обогрева по высоте (г|в) Вид топлива Участок пв макс 11в Пылеугольные топки с твердым Нижняя треть высоты 1,0 1,5 шлакоудалением при сжигании Средняя треть высоты 1,3 1,5 каменных и тощих углей Верхняя треть высоты 0,7 1,0 То же при сжигании бурых Нижняя треть высоты 1,1 1,3 углей фрезерного торфа и Средняя треть высоты 1,2 1,3 сланцев Верхняя треть высоты 0,7 1,1 Пылеугольные топки с жид- Ошипованная часть 1,0 1,2 ким шлакоудалением Неошипованная часть, до 2/3 полной высоты 1,3 1,6 Верхняя часть высоты 0,7 0,9 Газозамкнутые топки Нижняя треть высоты 1,2 1,5 Средняя треть высоты 1,1 1,5 Верхняя треть высоты 0,7 0,9 Слоевые топки Не делятся 1,0 1,5 © Бойко Е. А. и др. Расчет естественной циркуляции в контурах барабанных котлов
32 Таблица 3 Коэффициент неравномерности тепловосприятия по ширине стены топки (г|ш) Количество элементов на стене топки (количество контуров в одном экране) пш Наиболее обогреваемого элемента Наименее обогреваемого элемента Один или два 1,0 1,0 Три или четыре 1,1 0,9 Пять или шесть 1,2 0,8 Семь или восемь 1,3 0,7 Девять или более 1,3 0,6 Примечание: большие значения принимаются для элементов, расположенных в средней части стены, меньше - в крайних. Таблица 4 Коэффициент неравномерности тепловосприятия разверенной трубы элемента (г|т) Количество элементов ^макс дГ Один, два 1,3 0,5 Три 1,2 0,6 Четыре, пять шесть 1,1 0,7 Более шести 1,1 0,8 Тепловосприятие экономайзерного участка - это количество тепла, ко- торое нужно подвести к воде, поступающей в экранные трубы, чтобы нагреть ее до кипения. Зависит это количество тепла от энтальпии воды на выходе из водяного экономайзера, а следовательно, на входе в барабан котла (Лэк, кДк/кг), захвата (сноса) пара на выходе котловой вода в опускные трубы (Д/?сн, кДж/кг), наличия обогрева опускных труб (А/?оп, кДж/кг), от типа ис- пользуемых внутрибарабанных устройств: размыва пены, наличия внутриба- рабанных циклонов и т. д. Так же Оэк зависит от того, включен рассматри- ваемый контур циркуляции в первую либо вторую ступень испарения. Теп- ловосприятие экономайзерного участка, кВт, рассчитывается по формуле Q3K=G-Ah6, (5-3) где G - количество воды, циркулирующей в контуре, кг/с. Для подсчета G требуется задать три значения скорости циркуляции - PF0, м/с (см. табл. 5). Тогда © Бойко Е. А. и др. Расчет естественной циркуляции в контурах барабанных котлов
33 G = W.-p'-F, (5.4) где F - суммарное внутреннее сечение всех подъемных труб, контура, м2; р'- плотность воды в нижнем коллекторе, кг/мЭ Недогрев воды до кипения (при входе в экранные трубы, (кДж/кг) .(1-Z). (5.5) где Л"к - энтальпия воды на выходе из экономайзера, кДж/кг; И' - энтальпия воды на линии насыщения при давлении в барабане, кДж/кг; Z - доля пита- тельной воды, подаваемой на промывку пара. Если промывка пара в данном котле не применяется, то Z =0. Если вся вода подается на промывку, то Z = 1. Чаще всего Z = 0,5; К - кратность циркуляции. Эта величина под- считывается по трем значениям скорости циркуляции, которыми задались ранее; D - паропроизводительность котла, кг/с; D40 - паропроизводитель- ность чистого отсека. Обычно паропроизводительность солевого отсека со- ставляет 20 % производительности котла. Для циркуляционного контура со- леного отсека можно принимать ДЛ5 = 0. Некоторое количество пара может захватываться водой, поступающей в опускные трубы контура («снос» пара). Величина сноса зависит от конст- рукции сепарационных устройств. Среднее напорное паросодержание в опу- скных трубах фоп находится по рис. 14, а изменения энтальпии воды в опуск- ных трубах за счет сноса пара Д/7сн - по рис. 12. Тогда недогрев воды, кДж/кг, определяется по формуле а/7;=а/75-а/7сн, (5.6) Подогрев воды в опускных трубах может иметь место в случае, когда эти трубы находятся в газоходах котла. В современных парогенераторах большой мощности с естественной циркуляцией для обеспечения надежно- сти циркуляции опускные трубы выносятся за пределы газоходов и не обог- реваются. Для них величина Д/7оп принимается равной Д/7оп = 0 . 5.1. Конструктивные данные контура Для расчета циркуляции по чертежам парогенератора выясняется цир- куляционная схема (рис. 15-21) и составляется перечень циркуляционных контуров. По выбранному (или заданному) контуру для расчета находятся следующие конструктивные данные: - внутренние диаметры труб, коллекторов; - количество труб; © Бойко Е. А. и др. Расчет естественной циркуляции в контурах барабанных котлов
34 - длина и высота труб; - углы наклонов, поворотов; - конструктивные характеристики сепарационных устройств. Участки труб, которые расположены в зоне до обогрева или после обогрева, выделяется в том случае, если их длина больше 5 % высоты конту- ра, участки меньшей длины учитываются совместно с прилегающими обог- реваемыми участками. Начало обогрева, экранных труб считается от места выхода труб из об- муровки. Высота труб определяется как разность высоты между осями бара- бана и коллектора. Высота превышения над уровнем в барабане отсчитывается от оси ба- рабана до высшей отметки трубы. В полную длину подъемных труб включа- ются и участки, расположенные выше оси барабана. Все конструктивные данные определяются по чертежам, часть из кото- рых задается преподавателем, и сводятся в табл. 10. Таблица 5 Рекомендуемые значения скорости циркуляции, Wo, м/с Трубные элементы Пределы скорости, м/с Экраны, непосредственно выведенные в барабан 0,5-1,5 Экраны, имеющие верхние коллекторы 0,2-1,0 Двусветные экраны 0,5-2,0 Экраны котельных агрегатов малой мощности 0,2-0,8 Первые три ряда труб первых кипятильных пучков 0,5-1,7 Остальные ряды труб первых кипятильных пучков 0,5 Вторые и третьи пучки кипятильных труб 0,1-0,5 Таблица 6 Средние значения коэффициентов сопротивления входа (выхода) в трубу из барабана (коллектора) Трубные элементы Пределы скорости, м/с Барабан 1,0 Коллектор с торцевым подводом 0,8 Коллектор с радиальным подводом среды в активной зоне 1,1 Коллектор с боковым подводом среды 1,3 © Бойко Е. А. и др. Расчет естественной циркуляции в контурах барабанных котлов
35 Таблица 7 Средние значения коэффициентов сопротивления входа в трубу из коллекторов, отнесенные к скорости среды в ней Вид входа Коэффициент сопро- тивления входа в сред- нюю трубу -^<0,1 ^кол ^кол В обогреваемую трубу из раздающего коллектора с торцевым или боковым подводом среды (см. рис. 7, 8) 0,5 0,7 В обогреваемую трубу из раздающего коллектора с рассредоточенным подводом среды при числе поперечных рядов отводящих труб на одну под- водящую менее 300 (рис. 7, 8) 0,5 0,7 То же при числе поперечных рядов отводящих труб на одну подводящую более 300 (рис. 7, 8) 0,6 0,8 В отводящую трубу собирающего коллектора с торцевым или боковым отводом среды (рис. 7, 8) 0,4 0,4 В опускную трубу собирающего коллектора с рассредоточенным радиальным отводом среды (рис. 7, 8) 0,5 0,5 В опускную трубу из вертикального или наклон- ного коллектора, а также из выносных циклонов 0,4 0,4 Таблица 8 Зависимость коэффициента сопротивления от угла поворота Угол поворота, град 30 45 60 75 90 Коэффициент сопротивле- ния 0,25 0,5 0,8 1,2 1,75 Примечание: При углах поворота больше 90° при определении значения коэф- фициента сопротивления поворота необходимо пользоваться рис. 10. Радиус сгиба принимается по рабочим чертежам © Бойко Е. А. и др. Расчет естественной циркуляции в контурах барабанных котлов
36 Таблица 9 Средние значения кратности циркуляции при номинальных нагрузках котельных агрегатов Котельный агрегат Давление пара, МПа Паропроиз- водитель- ность, т/ч Кратность циркуля- ции, К Сверхвысокое давление 14,0-18,5 200-820 8-5 Среднее давление 8,0-14,0 80-250 14-8 а) однобарабанные котлы 3,5-8 40-200 30-20 б) двухбарабанные котлы 1,5-3,5 30-200 65-45 в) трех- и четырехбара- банные котлы 1,3-3,5 30-200 55-35 Низкое давление до 1,5 15 200-100 1,5-3,0 до 15 100-50 Примечания: 1. Для котельных агрегатов со ступенчатым испарением рекомендован- ные значения кратностей циркуляции следует относить к производительности чистого отсека. 2. При необходимости расчета котла на пониженных нагрузках следует обращаться к «Нормативному методу гидравлического расчета котельных аг- регатов» [1]. © Бойко Е. А. и др. Расчет естественной циркуляции в контурах барабанных котлов
37 Конструктивные данные к расчету Таблица 10 Наименование величины Обозначение Формула Величина 1. Опускные трубы Внутренний диаметр, мм don вн Задается Количество опускных труб, шт «оп Задается Суммарное сечение опускных труб, м“ У Я (С) 4 2 — п оп Высота опускных труб, м У Схема контура Суммарная длина опускных труб, м L Схема контура Углы гибов труб «Г, a"", ... Схема контура Коэффициенты сопротивления поворотов в опускных трубах ^оп Табл. 8 Суммарный коэффициент сопротивления поворотов в опускных трубах ус / J ^пов у+у+... Коэффициент сопротивления входа из барабана в опускные трубы и выхода в нижний коллектор ОП ^вх ’ £ОП Sbbix Табл. 6 Суммарный коэффициент местных сопротивлений опускных труб уу / ^>мест £ОП , Гоп С + С ©>ВХ Л вых Приведённый коэффициент трения для опускных труб д оп Ло Рис. 3 по величине d°" 2. Подъёмные трубы Внутренний диаметр труб, м 6/экр вн Задается Шаг труб в экране s / d Задается Ширина экрана, включённая в контур, м Чертеж котла Количество подъёмных труб, шт «экр 5 Суммарное сечение подъёмных труб, 2 М ©р я(с) 4 2 —п экр Длина труб до обогрева, м /«0 Схема контура Длина обогреваемого участка труб, м ^об Схема контура Длина труб после обогрева, м Схема контура Полная длина экранных труб, м /0 У + 4б Чо Высота труб до обогрева, м Схема контура Высота обогреваемой части труб, м Уб Схема контура Высота участка после обогрева, м Уо Схема контура © Бойко Е. А. и др. Расчет естественной циркуляции в контурах барабанных котлов
38 Продолжение табл. 10 Наименование величины Обозначение Формула Величина Полная высота экранных труб, м н +н ь+н ДО 00 по Углы гиба труб по высоте экрана ОС1КР, «Гр,. Схема контура Коэффициент сопротивления поворота экранных труб ^экр <£экр Табл. 8 Суммарный коэффициент поворотов экранных труб £Экр / ^SnOB ^экр+^кр+... 3. Пароотводящие трубы Внутренний диаметр, мм св Задается Количество отводящих труб, шт «отв Задается Суммарное сечение отводящих труб, м“ F отв 4 2 — /7 ОТВ Полная длина отводяших труб, м / отв Схема контура Высота отводящих труб, м ТТ 1 ОТВ Схема контура Углы гибов труб а™ «2™-- Схема контура Коэффициенты сопротивления поворотов в отводящих трубах г отв г отв S1 •> Ъ2 > Табл. 8 Суммарный коэффициент сопротивления отводящих труб X • t отв / ./ ^пов ^отв+^тв+... Коэффициент сопротивления выхода из сборного коллектора и входа в барабан г отв ^>вх ’ г отв Ьвых Табл. 6 Суммарный коэффициент входа - выхода пароотводящих труб X 1 £ОТВ / j ^>мест £ОТВ 1 £ОТВ S вх S вых 4. Выносные циклоны Число циклонов в контуре, шт «ц Схема контура Диаметр циклона, мм d ц Схема контура Количество водотводящих труб от циклона, шт «отв Схема контура Внутренний диаметр отводящих труб, мм с/ц отв Схема контура Суммарное сечение отводящих из циклона труб, м" F ц \ отв у 4 - п оп Длина отводящих труб, м /ц отв Схема контура Полная высота отводящих труб, м яц отв Схема контура Углы поворота Oq > 0^2 ’ ' ' Схема контура Коэффициенты их сопротивлений Табл. 8 Коэффициенты сопротивления выхода из циклона и входа в барабан Г отв г отв Ьвх ’ Ьвых Табл. 6 © Бойко Е. А. и др. Расчет естественной циркуляции в контурах барабанных котлов
39 Таблица 11 Сводные данные из теплового расчета котла, подсчет исходных величин Наименование величины Обазначение Откуда берётся Величина Паропроизводительность котла, кг/с Яе Из теплового расчёта котла Давление пара в барабане котла, МПа Р. Из теплового расчёта котла Расчётный расход топлива, кг/с В Из теплового расчёта котла Полное тепловосприятие топки, кДж/кг Q. Из теплового расчёта котла Энтальпия воды на линии насыщения при давлении в барабане, кДж/кг h' [3] Плотность воды на линии насыщения при давлении в барабане, кг/м3 р' [3] Плотность пара в тех же условиях, кг/м3 р" [3] Скрытая теплота парообразования, кДж/кг г [3] Температура воды за водяным экономайзером, °C t" вэ Из теплового расчёта котла Энтальпия воды за водяным экономайзером, кДж/кг h" вэ Из теплового расчёта котла Среднее удельное тепловосприятие экранов топки, кДж/м' bv-Q„ Ширина стены, занятая расчитываемым контуром, м В. = В,ч По заданию Поверхность стены, занятая экраном 2 рассчитываемого контура, м рк 1 ,-в 00 к Коэффициент неравномерности тепловосприятия по ширине стены топки Пш Табл. 3 Полное тепловосприятие контура, кДж/с а 5.2. Порядок расчета контура циркуляции Согласно нормативному методу [1], расчет контура циркуляции бара- банного котла, сводится к определению действительной скорости циркуля- ции, полезного напора и коэффициентов запаса на опрокидывание и застой циркуляции. Расчет выполняется на три различные скорости циркуляции по- средством выполнения последовательных вычислений и заполнения таблиц 12, 13 и 14. © Бойко Е. А. и др. Расчет естественной циркуляции в контурах барабанных котлов
40 Таблица 12 Порядок расчета естественной циркуляции Наименование величины Расчетная формула Величина 1 2 3 Скорость циркуля- ции, PF0, м/с Принимаются три значения (табл. 5) Расход циркулирую- щей жидкости, G, кг/с ССр’Р' Опускные трубы Скорость потока в опускных трубах, Жоп,м/с G С • р' Гидравлическое со- противление опуск- ных труб, АРоп, Па ( / 011 / -1- / °" -4- ? 0П -1- ? 0П 1 СпР ( оп "Г" Ьпов "Г" Ьвх "Г" Ьвых ) Подъемные трубы экрана Кратность циркуля- ции в котле, К Табл. 9 Недогрев до кипения в барабане, Л/?б, кДж/кг h'-h3K к ’ при наличии промывки пара - принимается АЛб = 0. Количество тепла, необходимого для по- догрева воды до ки- пения, Q. кДж/кг АЛб • G Паропроизводитель- ности паросодержа- щего участка контура, D кг/с К * QK-Q3K г Средняя приведенная скорость пара, W”, м/с Ср • р' Скорость пара на уча- стке после обогрева (от потолка до сбор- ного коллектора), Со, М/С 1)к Pv р” Средняя скорость смеси в обогреваемых трубах, Жсм, м/с ©+©fi-C| I р J © Бойко Е. А. и др. Расчет естественной циркуляции в контурах барабанных котлов
41 Продолжение табл. 12 Наименование величины Расчетная формула Величина 1 2 3 Скорость смеси в участке после обогре- ва, Жсм.по’ м/с W + W" уу 0 уу опо 1-Р- < p'J Среднее объемное паросодержание в обогреваемой части, Р С Объемное паросо- держание в участке после обогрева, р1|0 W" опо W см. по Коэффициент про- порциональности обогреваемой части, С Рис. 5 (принимается по величине Жсм ) Коэффициент про- порциональности на участке после обогре- ва, Спо Рис. 5 (принимается по величине WCM п0 ) Среднее напорное па- росодержание в обог- реваемой части, ф с- р Напорное паросодер- жание в участке после обогрева, фпо Спо- Рпо Высота экономайзер- ной части контура, ЯЭК’М № , ДР ( М-А? -N1 +—-р'-КЛ Я -Я 4? оп до iop’J ©Л,* Я G А? оп д где Ядо - высота участка «до обогрева», м; А/?б - не- догрев в барабане, кДж/кг; Д/?оп - приращение энталь- пии в опускных трубах. кДж/кг. Если опускные трубы вынесены за пределы газохода. Д/?оп = 0; А/?сн - оп- ределяется по рис. 12; Д/l/Д/) - изменение энтальпии воды на линии насыщения при изменении давления воды на 1 МПа - принимается по [3] Длина экономайзер- ной части, /эк ,м Определяется по схеме контура и величине Н,1К Длина обогреваемой паросодержащей час- ти трубы, /пароб,м Определяется по схеме контура и величине Н>к © Бойко Е. А. и др. Расчет естественной циркуляции в контурах барабанных котлов
42 Продолжение табл. 12 Наименование величины Расчетная формула Величина 1 2 3 Длина необогревае- мой паросодержащей части трубы (до входа в коллектор), /по, м Определяется по схеме контура и величине Нэк Суммарный коэффици- ент сопротивления по- воротов в экономайзер- ной части трубы, у / J ^пов Количество поворотов смотри по схеме цир- куляционного контура. Величины коэффици- ентов найдены ранее (см. табл. 10) Суммарный коэффици- ент сопротивления по- воротов в обогреваемой паросодержащей части труб, Ю Количество поворотов смотри по схеме цир- куляционного контура. Величины коэффици- ентов найдены ранее (см. табл. 10) Суммарный коэффи- циент сопротивления поворотов в необогре- ваемой паросодержа- щей части труб, \ 5 г, но.пар / SnOB Количество поворотов смотри по схеме цир- куляционного контура. Величины коэффици- ентов найдены ранее (см. табл. 10) Сопротивление входа в трубы из нижнего коллектора, 2,вх См. выше (табл. 7 при <7/<7К0Л < 0,1) Сопротивление выхо- да из необогреваемых труб в сборный кол- лектор, 2ВЬ1Х См. выше (табл. 7 при d/d^ < 0,1) Высота паросодер- жащей, обогреваемой части труб, Япар об , м По схеме от точки закипания до выхода из топки (за обмуровку) Движущий напор обогреваемой части, Уб,Па Ф-Япар.об-(Р'-Р")-10 Высота паросодер- жащей необогревае- мой части труб, Л м По схеме от выхода за пределы обмуровки до сборного коллектора Движущий напор не- обогреваемой части труб, Уо, Па Н„ (р' - р') 10 © Бойко Е. А. и др. Расчет естественной циркуляции в контурах барабанных котлов
43 Продолжение табл. 12 Наименование величины Расчетная формула Величина 1 2 3 Полный движущий напор контура, А., Па об ”1” по Среднее массовое паросодержание обогреваемой части, X G Массовое паросо- держание в участке после обогрева, хп0 А G Скоростной напор во входном сечении, Па/м (из нижнего коллектора) 2 Коэффициент для расчета потери дав- ления на трение, \|/ Рис. 11 (по величинам и Рб) Потеря давления в экономайзерной час- ти, АРэк, Па/м2 где Х’к₽ - приведенный коэффициент трения экран- ных труб (принимается по рис. 3 при d^) Потеря от трения в обогреваемой паро- содержащей части, Д4Рп.р.Па/м2 W2 • о' f Х7-/ 1 + 1|/-х- 0 пар. об I 2 к с < к А-1 Ip" J 7 Потеря от трения в участке после обог- рева, АР^ п0, Па/м2 W2 - о' ( •/ 1 + V|/.Y . 0 по 1 по 2 V ' к" ©-1 т" ), Потеря давления в поворотах и при вы- ходе из трубы в уча- стке после обогрева, АДо.Па/м2 из2 G ( (о' 77 (Zcr + U)^ 1 + Р-1 2 к кР 77 Сумма потерь дав- ления, А АР, Па/м2 А^к + АА.ПаР + А^Р.по + ^по Полезный напор эк- рана, Р’А Па/м2 © Бойко Е. А. и др. Расчет естественной циркуляции в контурах барабанных котлов
44 Продолжение табл. 12 Наименование величины Расчетная формула Величина 1 2 3 Отводящие трубы экрана (от сборного коллектора до барабана котла) Примечание: отводящие трубы в теплообмене не участвуют, поэтому паросодержание и расход пароводяной смеси не изменяется и равен этим величинам в необогреваемой паросодержащей час- ти труб Скорость пароводя- ной смеси в пароот- водящих трубах, Умот,^м/с W -F см. по экр F ОТВ Потери давления от трения в отводящих трубах, АРт°тв, Па/м2 Ж2 -o'f Г о' У Х°тв-/ ,Жс_Р_ 1 + хр.х . Р_-1 0 ОТВ 1 ОТВ ff 2 1 <р )) где А’ = А’; %°™ _ приведенный коэффицие трения отводящих труб (принимается по рис. при б/в[[ ) > нт 3 Потеря на трение на входе и поворотах, АРМ, Па/м2 2 f ( (Ес.+©)У 2 У ©-1 1р" , А Потеря на подъем смеси выше уровня воды в барабане кот- ла, АРву Па/м2 10 (1-ф„.)-^.,-(р'-р”). гас Ф™ = Ф„. Сумма потерь давле- ния в отводящих тру- бах, У АР , Па/м2 отв АР0ТВ + АР +АР тр м ву Движущий напор от- водящих труб, Р01В, Па/м2 10-фпо-Яота-(р'-р") Полезный напор от- водящих труб, S™, Па/м2 У - У АР ОТВ / J ОТВ Полезный напор кон- тУРа- Уол ’ Па/м2 о пол । о экр к ?отв пол Примечание: Далее выполняется построение графика зависимости S*0Jl от W(} и АР от . Пересечение этих двух кривых дает истинное значение скорости циркуляции и полезного напора Рпол (см. рис. 4). © Бойко Е. А. и др. Расчет естественной циркуляции в контурах барабанных котлов
45 Таблица 13 Проверка возможности застоя циркуляции Наименование величины Расчётная формула Величина Средняя прведённая скорость пара в обогреваемой части, И^/,м/с r-p"-F3KP Приведённая скорость пара в обогреваемой части, Wf'' м/с а г -р" -F Коэффициент неравномерности тепловосприятия разверенной трубы, п, Табл. 4 Коэффициент конструктивной нетождественности, г|к. Учитвает наличие отдельных труб, обогрев поверхности которых отличается от условий обогрева других. В задачах с упрощенной постановкой можно принять Г|к = 1. Средняя приведённая скорость пара в обогреваемой части разверенной трубы, 1FO'T, м/с пт • пк • С Конечная приведенная скорость пара в разверенной трубе, Жоз , м/с Пт-Пк-Спо Средняя напорное парасодержание застоя в обогреваемой части разверенной трубы, ф3 Рис. 6, б (принимается по величинам W” и Р5) Напорное паросодержание застоя в участке после обогрева развёрнутой трубы, фзпо Рис. 13 (принимается по величинам W” и Р5) Напор застоя в разверенной трубе, S3, Па/см2 10'(Яоб -Фз +Япо •Фзпо)(р'-р") Полезный напор экрана, 5ПОЛ, Па/м2 Определен ранее по результату построения графика А/'„,.УЛ =/(^0) Коэффициент запаса по застою, /*^пол > 1Д (1,2) * пол Примечание: при вводе пароотводящих труб выше уровня воды в барабане расчет произ- водится по формулам (З.б) и (3.7) © Бойко Е. А. и др. Расчет естественной циркуляции в контурах барабанных котлов
46 Таблица 14 Проверка на опрокидывание циркуляции Наименование величины Расчётная формула Величина Средняя приведённая скорость пара при спускном движении в обогреваемой части, РУ0У м/с W" = W" vy Ооб (см. табл. 13) Средняя приведённая скорость пара при спускном движении на участке до обогрева, У)д0, м/с W" = W" Я) до 'Япо (см. табл. 13) Средняя приведенная скорость пара в экране при опускном движении, Сл^/С <б-Яоб+Со-ЯДо Я0-Япо гдеЯ0=Ядо+Яоб+Япо Средняя приведенная скорость пара в разверенной трубе при опускном движении, м/с пт-пк-Сл Полный коэффициент гидрав- лического сопротивления труб, Z /,экр • / у7 ,vo 'о / Лм " где Ло - приведенный коэффициент трения экранных труб (см. табл. 12); /0 - длина труб экрана от нижнего коллектора до верхнего сборного, м; Ут =У£экр+? +? / / 4 ^пов ^вх ^вых сумма местных сопротивлений по всей высоте экранных труб Удельный коэффициент сопротивле- ния экрана, Z/ Н где Яо - высота по вертикали от нижнего (раздающего до верхнего (сборного коллектора) Удельный напор опрокидывания циркуляции, 5^ Па/(см"м) Номограмма (рис. 6, а) Напор опрокидывания в экране, £опр,Па/м2 ^р-(Я0-Япо) Коэффициент запаса по опрокиды- ванию, упр/уол >1,1 (1,2) ‘“’пол © Бойко Е. А. и др. Расчет естественной циркуляции в контурах барабанных котлов
47 БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК 1. Балдин, О. М. Гидравлический расчет котельных агрегатов. Норма- тивный метод / О. М. Балдин, В. А. Локшин, Д. Ф. Петерсон. - М.: Энергия. 1978.-315с. 2. Тепловой расчет котельных агрегатов. Нормативный метод. 3-е изд., перераб. и доп. СПб.: НПО ЦКТИ-ВТИ, 1998. - 257 с. 3. Ривкин, С. Л. Теплотехнические свойства воды и водяного пара / С. Л. Ривкин, А. А. Александров. М.: Энергия, 1980. - 424 с. 4. Бойко, Е. А. Котельные установки и парогенераторы. Тепловой рас- чет парового котла / Е. А. Бойко, И. С. Деринг, Т. И. Охорзина. Красноярск: ИПЦ КГТУ, 2005. - 96 с. 5. Бойко, Е. А. Котельные установки и парогенераторы. Конструкцион- ные характеристики энергетические котельных агрегатов / Е. А. Бойко, Т. И. Охорзина. Красноярск: ИПЦ КГТУ, 2004. - 228 с. ОГЛАВЛЕНИЕ Общие сведения 3 1. Порядок расчета циркуляционного контура и основные величины, используемые в расчетах 4 1.1. Основные величины, используемые в расчетах 4 2. Расчет движущего и полезного напора циркуляции 6 3. Определение истинного значения скорости и кратности циркуляции. Оценка ее надежности 9 4. Расчет гидравлических в циркуляционном контуре 15 4.1. Сумма гидравлических сопротивлений 15 4.2. Однофазный поток 15 4.3 . Двухфазный поток 16 5. Расчет тепловосприятия контура и его паропроизводительности 30 5 .1. Конструктивные данные контура 33 5 .2. Порядок расчета контура циркуляции 39 Библиографический список 47 © Бойко Е. А. и др. Расчет естественной циркуляции в контурах барабанных котлов