Поверхностных плотностей

Принцип действия поверхностных пароохладителей заключается в том. что поток перегретого пара пропускается через теплообменник, где он снижает свою температуру, отдавая часть тепла либо питательной, либо котловой воде.

Применение котловой воды для поверхностных пароохладителей более предпочтительно, так как в этом случае на поверхности змеевиков пароохладителя не может образовываться конденсат, неравномерная раздача которого по трубкам пароперегревателя часто приводит к расстройству вальцозочных соединений и значительной разности температур пара на выходе из отдельных змеевиков. Регулирование температуры пара в этом случае производится либо изменением уровня воды в водяной части пароохладителя, либо изменением доли пара, пропускаемого через пароохладитель. Наиболее рациональная схема такого пароохладителя с самостоятельным циркуляционным контуром для подачи котловой воды приведена на фиг. 51. Этот тип пароохладителей широко применяется для котлов повышенного и высокого давления и по настоящее время.

Основными недостатками поверхностных пароохладителей с охлаждением пара питательной водой и включенных «в рассечку» перегревателя являются: связанность регулирования температуры пара с регулированием питания из-за присоединения пароохладителя к питательной линии котла; некоторая неравномерность снижения температуры пара по ширине пароперегревателя; несколько пониженная экономичность котла из-за повышения температуры уходящих газов вследствие введения воды из пароохладителя в питательную линию до водяного экономайзера и увеличения давления на питательном насосе. Переменная температура пара в пароохладителе приводит к образованию неплотностей в соединениях труб, в результате чего происходит загрязнение пара солями питательной воды.

Ремонт • поверхностных пароохладителей. Поверхностные пароохладители при капитальном ремонте разбирают и очищают. При гидравлическом испытании котла и пароперегревателя проверяют с паровой стороны плотность вальцевания или приварки труб, охлаждаемых водой, к трубной доске. Гидравлическая проверка может производиться также с водяной стороны, но при этом не будет возможности установить в случае неплотности место течи, так как плотность характеризуется при этом только постоянством давления при опрессовке.

Достоинством подобных поверхностных пароохладителей является простота их конструкции. Вместе с тем система регулирования с пароохладителями на стороне 'насыщенного пара не свободна и от некоторых недостатков. Важнейшим из них является большая инерционность данного способа регулирования, существенно затрудняющая автоматизацию регулирования: температуры перегретого пара.

Известные недостатки регулирования перегрева пара с'помощью поверхностных пароохладителей побудили изыскивать возможности перевода на впрыск регулирования температуры пара на действующих котлах высокого давления. На одной ТЭЦ, где по предложению и силами персонала бы-лс осуществлено регулирование перегрева пара впрыском, чистый конденсат получается путем конденсации часта насыщенного пара данного котла. Оригинальность решения, примененного на ТЭЦ, заключается в использова-

нии в качестве конденсаторов имевшихся на котле поверхностных пароохладителей [Л. 5-4].

Достоинствами поверхностных пароохладителей, установленных со стороны насыщенного пара, являются относительная простота конструкции и то, что при охлаждении пара на входе в перегреватель он не должен иметь температуру выше расчетной. Вместе с тем такие пароохладители не свободны и от некоторых недостатков.

У поверхностных пароохладителей, работающих на котловой воде, коэффициент теплопередачи в 2—3 раза меньше, что приводит к большим размерам и весам таких пароохладителей по сравнению с работающими на питательной воде со стороны насыщенного пара.

водить к ухудшению горения топлива и т. д. Только применение поверхностных пароохладителей на котловой воде или использование в поверхностном пароохладителе воды после экономайзера в заметной мере не сопряжено с ухудшением экономичности котлоагре-гата. Однако, применение воды, выходящей из экономайзера, в качестве средства для охлаждения насыщенного пара возможно только при условии, что температура этой воды при обычных режимах работы агрегата существенно ниже температуры кипения.

Параметры пара, предписанные согласно стандарту ГОСТ 3619-47, определяют температуры питательной воды, насыщенного и перегретого пара, т. е. три опорные температуры рабочего тела. Так, например, для котельных агрегатов высокого давления (100 кГ/см2) температура питательной воды ' по ГОСТ 3619-47 составляет 215° С. Это та температура, до которой вода подогревается в регенеративной системе турбинного цеха. В «отельный агрегат при регулировании перегрева с помощью поверхностных пароохладителей, работающих на питательной воде, вода входит с более высокой температурой, примерно 220° С.

Интегрируя величины /v и / по телесному углу для всевозможных направлений в пределах полусферического телесного утла 2л, получаем выражения для спектральной и полной поверхностных плотностей собственного излучения:

Спектральная результирующая поверхностная плотность излучения ?v n в направлении n представляет разность поверхностных плотностей, задающих на плоский элемент в противоположных направлениях:

б) Виды поверхностных плотностей излучения. Рассмотрим различные виды поверхностных плотностей излучения, которые характеризуют собой процесс радиационного теплообмена на поверхности тела, являющейся границей раздела двух сред.

а) Закон Кирхгофа для поверхности. Рассмотрим закон Кирхгофа для поверхности твердого тела, находящегося в состоянии термодинамического равновесия с падающим на него излучением. С этой целью поместим рассматриваемое тело в термодинамически равновесную систему, заполненную средой и имеющую температуру Т. В условиях равновесия количества поглощаемой и испускаемой поверхностью тела энергии излучения будут равны и для спектральных и полных поверхностных плотностей излучения должны выполняться соотношения:

Поиски эффективных путей решения уравнений радиационного теплообмена привели к созданию различных приближенных методов расчета. Все эти методы исходят из рассмотренного в гл. 3 уравнения переноса излучения с соответствующими граничными условиями к нему. Проведя то или иное интегрирование уравнения переноса излучения и граничных условий, можно получить либо дифференциальные, либо интегральные уравнения, описывающие процесс радиационного теплообмена в различных постановках. При этом в результате интегрирования уравнения переноса и граничных условий по телесному углу в получаемых дифференциальных и интегральных уравнениях в качестве неизвестного фигурирует уже не интенсивность излучения, а различные виды объемных и поверхностных плотностей излучения. Одновременно с этим в этих уравнениях появляются различные коэффициенты переноса, зависящие от распределения интенсивности излучения по различным направлениям, которое заранее неизвестно. Поэтому в отношении этих коэффициентов переноса принимаются те или иные допущения, вследствие чего такие расчетные методы и носят название приближений. Точность, с которой можно оценить неизвестные заранее коэффициенты переноса, определяет собой погрешности приближенных методов. Следует, однако, заметить, что в принципе, сочетая уравнения приближенных методов и интегральное выражение для интенсивности излучения (3-26), можно итерационным путем получить решение задачи с любой степенью точности. К тому же, как показывает анализ, неизвестные коэффициенты переноса во многих случаях являются сравнительно слабоизменяющимися функциями и их можно оценить заранее с приемлемой точностью. Исторически первым был соз-

Проанализируем в произвольной излучающей системе процесс переноса излучения вдоль какого-либо выбранного направления, задаваемого осью я,-. Возьмем в рассматриваемом объеме произвольную точку М и запишем для нее уравнение переноса излучения (3-18). Умножим все члены этого уравнения на Ао,5 и проинтегрируем по различным направлениям поочередно в пределах полусферических телесных углов положительного (2я-и) и отрицательного (2я_,) направлений оси Х{. В результате после интегрирования и ряда преобразований получается система из двух дифференциальных уравнений относительно поверхностных плотностей

и отрицательного (2я-,) направлений оси х{ и одновременно проинтегрируем его по всему спектру частот от v = 0 до оо. После ряда преобразований получим систему из двух дифференциальных уравнений относительно полных поверхностных плотностей встречных потоков излучения E+i и ?_,:

Для описанной постановки задачи (рис. 4-1,а) нетрудно составить систему уравнений для спектральных поверхностных плотностей падающего Епал_ v и эффективного ЕЭф v излучений:

^v г и rv г рассмотрим отдельно процесс переноса излучения в плоском слое, исключая из рассмотрения собственное испускание среды (рис. 4-1,6). Используя спектральные уравнения дифференциально-разностного приближения (4-5) и (4-6), пренебрегая нестационарными членами и не рассматривая собственное излучение газа, получаем систему из двух уравнений для спектральных поверхностных плотностей встречных потоков -?V+ и ?v, — •

Граничными условиями системы уравнений (4-38) и (4-39) будет задание поверхностных плотностей падающего на обе стороны слоя излучения (ряс. 4-1,6), т. е.

При этом естественно, что для определения полной поверхностной плотности результирующего излучения Efe3 отпадает необходимость -в интегрирования по всему спектру частот, как это делается в (4-37) и (4-54). В случае серой среды эти выражения используются непосредственно для определения Ерез, однако вместо спектральных величин Ет v г и Ет v подставляются соответственно полные величины поверхностных плотностей равновесного излучения Ет г=