Обогреваемой поверхности

Температура, при которой проводится расчет на прочность (расчетная температура), зависит от условий обогрева и охлаждения рассматриваемого элемента. Для необогреваемых элементов расчетная температура стенки принимается равной температуре рабочего тела. Для барабана — это температура насыщения, соответствующая давлению в барабане; для коллекторов, поверхностей нагрева и соединительных трубопроводов — это температура протекающего через них рабочего тела. Для обогреваемых элементов расчетную температуру /от стенки (°С) определяют по зависимостям, приведенным ниже.

Для всех обогреваемых элементов паровых и водогрейных котлов, изготовляемых из бесшовных труб и работающих под давлением до 6,0 МПа (60 кгс/см2) при температурах стенки до 500°С, следует применять стали марок 10 и 20, проверенные испытаниями. Только для кипятильных труб котлов производительностью до 0,278 кг/с (1 т/ч), дымогарных и пароперегревательных труб локомобильных котлов на давление до 1,3 МПа (13 кгс/см2) объем испытаний сталей уменьшен.

Температура, при которой проводится расчет на прочность (расчетная температура), зависит от условий обогрева и охлаждения рассматриваемого элемента. Для необогреваемых элементов расчетная температура стенки принимается равной температуре рабочего тела. Для барабана — это температура насыщения, соответствующая давлению в барабане; для коллекторов, поверхностей нагрева и соединительных трубопроводов — это температура протекающего через них рабочего тела. Для обогреваемых элементов расчетную температуру 4т стенки (°С) определяют по зависимостям, приведенным ниже.

Неудовлетворительная деаэрация питательной воды приводит к коррозии питательного тракта и коммуникаций установок. Продукты коррозии скапливаются в нижних точках обогреваемых элементов, что приводит к нарушению циркуляции и местным перегревам охлаждаемых элементов.

Для необогреваемых элементов

Для обогреваемых элементов котлов

Надежная работа поверхностей нагрева котлоагрегата определяется, главным образом, температурным режимом металла труб, зависящим от ряда факторов. Основными из них являются: равномерная раздача теплоносителя по трубам, отсутствие недопустимых колебаний температуры, расхода и давления среды и обеспечение надежного охлаждения всех обогреваемых элементов котлоагрегата в различных режимах его работы. Выполнение перечисленных условий является задачей расчетных проработок на стадии проектирования котлоагрегата.

В зависимости от эксплуатационных условий величина рд может существенно изменяться, что следует учитывать как в конструкторских расчетах, так и при проведении промышленных исследований. Если нарушение надежности обогреваемых элементов не связано с нарушением гидравлического режима, в более тяжелых условиях находятся трубы с минимальным расходом среды и максимальным обогревом.

В формуле (8-83): А06 —сумма высот всех обогреваемых элементов (м); Лнсов — сумма высот необогреваемых элементов (м); Фз — среднее напорное ларосодержание застоя в трубе, определяемое по номограмме (рис. 8-43) по средней приведенной скорости пара в наименее обогреваемой трубе; ф3 — напорное ларосодержа-ние в необогреваемых участках определяется по номограмме рис. 8-44.

3-15. При проверке надежности элементов с принудительным движением среды, имеющих тепловую раз-верку, необходимо учитывать следующее: во всех случаях, когда нарушение надежности обогреваемых элементов не связано с нарушением гидравлического режима, опасными являются трубы наиболее обогреваемые и с наименьшим расходом среды. Когда примерное расположение труб с наибольшими значениями неравномерности каждого вида известно и эти значения не могут приходиться на одни и те же трубы, следует определять раздельно максимальные коэффициенты не-равномерностей т)„ и т)т, минимальный коэффициент гидравлической разверки рг и соответствующие им коэффициенты тепловой разверки рд. Проверку надежности следует производить в этом случае для трубы с наибольшей тепловой разверкой.

3-19. Возможность нарушения устойчивости потока 'проверяется для всех обогреваемых элементов рассчитываемых контуров. Объектом проверки в элементах .должны быть наименее обогреваемые трубы с наибольшим сопротивлением и необогреваемыми участками, а также введенные в барабан с наибольшим превышением над уровнем воды.

В действительности зародышами паровых пузырей являются пузырьки газа. Газ в пузырьках, как упругое тело, только сжимается под действием поверхностного натяжения, не исчезая (он не может конденсироваться), поэтому критического радиуса для газовых пузырьков не существует. Пар из перегретой жидкости образуется на поверхности газовых пузырей, радиус которых больше ./?Кр. Сильнее всего жидкость перегрета, естественно, около обогреваемой поверхности,, поэтому там величина #кр минимальна. Пузырьки воздуха, застрявшие в микротрещинах и шероховатостях обогреваемой поверхности, радиус которых превышает RKP, в являются местами зарождения паровых пузырей — так называемыми, центрами парообразования.

Сами пузыри забирают от обогреваемой поверхности немного теплоты, но они интенсивно перемешивают жидкость во всем объеме и главное — в пограничном слое, приводя к резкой интенсификации теплоотдачи к кипящей жидкости па сравнению с обычной естественной конвекцией (рис. 10.5). Число центров парообразования на греющей поверхности увеличивается по мере роста плотности теплового потока q> поскольку при этом увеличивается перегрев жидкости у стенки, соответственно уменьшается критический радиус пузыря и все более мелкие шероховатости могут порож-

Температура поверхности исследуемого материала измеряется с помощью двух термопар 7 и 8 (см. рис. 2-1), заложенных соответственно на обогреваемой поверхности прибора п на поверхности холодильника. Кроме этих двух термопар, в приборе заложены еще три вспомогательные термопары; термопара 9 служит для контроля работы кольцевого электронагревателя. Показания термопар 7 и 9 должны быть одинаковыми.

По истечении некоторого промежутка времени, определяемого значением критерия !чС:эО,5, в: иянпс начального распределения температуры в теле перестает проявляться. Тогда температура в более глубоких слоях тела также начинает изменяться по закону гармо шческих колебаний около нулевого значения с тем же периодом времени, но со сдвигом по фазе и с уменьшенной максимальной амплитудой колебания (рис. 3-19). Величина сдвига фаз и уменьшение максимальной амплитуды определяются расстоянием от обогреваемой поверхности тела и коэффициентом температуропроводности последнего. С увеличением расстояния сдвиг фаз возрастает, с увеличением температуропроводности — уменьшается. Максимальная амплитуда уменьшается с увеличением расстояния и возрастает с увеличением температуропроводности. Указанное стационарное периодическое тепловое состояние тела з основной стадии процесса теплопроводности называют регулярным тепловым режимом третьего р о д а или режимом с температурными волнам и.

Влияние обогрева на толщину пленки, когда часть жидкости испаряется при определенном значении Gw, зависит прежде всего от абсолютных значений плотности теплового потока q и паросодер-жаний х. Для небольших q, когда парообразование происходит лишь со свободной поверхности пленки, испарение жидкости приводит к утоныпению пленки. Аналогичная картина может наблюдаться при сравнительно больших q и высоких паросодержаниях, когда увлекаемая паром пленка движется с такой 'Скоростью, что вследствие механического воздействия потока на стенку паровые пузыри на обогреваемой поверхности образовываться не могут. В других случаях, когда пузыри пара могут образовываться и расти на поверхности теплообмена, гидравлическое сопротивление возрастает и толщина пленки увеличивается с ростом плотности теплового потока.

Коэффициент конструктивной нетождественности т]к представляет собой отношение обогреваемой поверхности отдельной трубы к средней обогреваемой поверхности труб элемента. Для пучка из труб одних и тех же расчетных размеров % находится в пределах 0,96—1,0.

Процесс барботажа над распределительным устройством в настоящее время еще недостаточно изучен и зависимости, определяющие средний размер пузырьков, еще отсутствуют. Однако можно полагать, что Ro должен быть близок радиусу пузыря, образующегося на хорошо смачиваемой обогреваемой поверхности, в момент отрыва его (при небольших тепловых потоках). Это величина определяется выражением [86, 93]

- Давление пара, отводимого из барабана парового котла, р = = 0,6 МПа, плотность теплового потока, рассчитанная по всей обогреваемой поверхности подъемных труб,
Перегрев жидкости имеет'максимальную величину непосредственно у обогреваемой поверхности теплообмена. На ней же находятся центры парообразования в виде отдельных неровностей стенки, пузырьков воздуха, пылинок и др. Поэтому образование пузырьков пара происходит непосредственно на поверхности теплообмена.

Как отмечалось выше, при пленочном кипении жидкость отделена от обогреваемой поверхности паровым слоем. Теплота к поверхности раздела фаз поступает через малотеплопроводный слой пара. В условиях свободного движения коэффициент теплоотдачи мало изменяется с изменением теплового потока (рис. 13-18). Влияние давления и физических свойств на теплоотдачу сохраняется существенным, как и при пузырьковом кипении.

С. с э. п. служат для изготовления посуды, приборов и кипятильников, используемых в быту, лабораторной практике и химич. пром-сти. Всевозможные стеклянные кипятильники гигиеничны, устойчивы к действию химич. реагентов, позволяют наблюдать за ходом процесса, обеспечивают равномерное распределение тепла по всей обогреваемой поверхности, а, главное, их кпд достигает 96%, тогда как у самых лучших металлич. кипятильников он не превышает обычно 70%.