Течение жидкости в трубах на ТЭС. Расчёт гидравлических сопротивлений сложных систем

1.

Эквивалентный диаметр равен внутреннему диаметру трубы
d экв
4 F 4 d 2
d
P
4 d
Сопротивления трубных элементов
pэл pтр p м p уск pнив p ур

2.

Течение жидкости в трубах, в подавляющем числе случаев,
происходит в автомодельной области, при Re > 105.
Уход из автомодельной
области происходит
редко:
• в котлах с ЕЦ при
скоростях потока
менее 0,1 м/с;
• в прямоточных
котлах при
температуре меньше
150 0С в трубах
малого диаметра при
скоростях меньше
0,3 м/с.

3.

Потери давления за счёт трения
pтр
( w) 2
0 l
,
2
0 / d
Па
pтр
( w) 2
0 l
,
2 g
кгс/м2
приведенный коэффициент трения, 1/м
Коэффициент трения по формуле Никурадзе
1
d
4 lg 3.7
k
2
d – внутренний диаметр трубы, мм; k –
абсолютная шероховатость трубы, мм. Для
перлитных сталей k=0,08 мм, для
аустенитных k =0,01 мм, см. п. 2-37 [1] .
Отношение d/k называется относительной
шероховатостью труб.

4.

Потери давления за счёт местных сопротивлений
( w) 2
p м м
кг / м 2
2 g
Рекомендации по выбору ζм приведены в
параграфе Г второй главы норм гидравлического
расчёта [1].
рисунки!

5.

Потери на трение и местные сопротивления могут
считаться вместе по средней плотности среды если
она изменяется не слишком сильно. В этом случае они
записываются через коэффициент полного
сопротивления
z 0l м
p pтр
( w) 2
p м z
, кг/м 2
2 g

6.

При движении пароводяной смеси по обогреваемым
трубам плотность непрерывно меняется, это создаёт
потери давления от конвективного ускорения
p уск
1
1
( w)( w2 w1 ) ( w)
2 1
2
w2, w1, ρ2, ρ2, – соответственно скорости и плотности
на выходе и входе в элемент. Нормативный метод /1/
рекомендует подсчитывать потери на ускорение
только при сверхкритических параметрах и высоких
тепловых нагрузках.
В целом, они могут вносить до 10% в итоговое
изменение давления при расчёте контура
циркуляции или пароперегревателя.

7.

Нивелирное изменение давления / напора
pнив gh, Па
pнив h, кг/м
2

8.

В котлах с естественной циркуляцией ввод пароводяной
смеси нередко происходит над уровнем воды в
барабане. Необходимый напор для преодоления этого
сопротивления записывают в виде
p ур hпр g ( ' '')(1 вых ), Па

9.

Двухфазная среда
Потери давления за счёт трения для гомогенной среды
с постоянной плотностью
гом
pтр
vсм
1
см
xv' ' (1 x)v'
гом
pтр
( w) 2
0 l
, кг/м 2
2 см g
1
'
x
1 1 '
(1 x) x
1 x 1 x
1
''
' ' ' '
'
' '
'
( w) 2
0 l
1 , кг/м 2
1 x
2 ' g
''

10.

Двухфазная среда
Потери давления за счёт трения негомогенной среды
для необогреваемых труб
см
pтр
'
( w) 2
2
0 l
1
x
1
,
кг/м
2 ' g
''
для обогреваемых труб
p
см
тр
'
( w) 2
2
0 l
1
x
1
,
кг/м
2 ' g
''
2 x2 1 x1
x2 x1
ψ2, ψ1 – значения ψ в конце и
начале участка

11.

Потери давления за счёт местных сопротивлений
p
см
м
'
( w)
2
' м
1
x
1
,
кг/м
2 ' g
''
2
ζ’м – коэффициент местных потерь при движении
пароводяной смеси, определяется по п. 2-50–2-55 [1].
Как правило, ζ’м больше (до нескольких раз), чем ζ для
однофазной жидкости.

12.

Расчёт гидравлических сопротивлений сложных систем
Последовательное соединение
i
2
pпар pi zi
Gпар Gi
F
2 i g
G
F
i
i
i
i
pпар f ( zn , F )?
G
F

13.

Расчёт гидравлических сопротивлений сложных систем
Параллельное соединение
p посл z i
i
G
f
i
2
2 i g
i Fi n Fn
Fn
i n
Fi
pпосл f ( z зв , n )?

14.

Гидравлические сопротивления коллекторов
pРК
wm
раздающий коллектор
pРК
wm
раздающий коллектор
pCК
pCК
собирающий коллектор
а) Cхема Z.
собирающий коллектор
б) Cхема П.

15.

Гидравлические сопротивления коллекторов
Изменение скорости в коллекторе можно представить в
виде линейной зависимости от длины коллектора
x
w wx м акс 1
l
где l – длина активной зоны коллектора, х – длина,
откладываемая от начала координат в сечении с
максимальной (раздающий коллектор) или нулевой
(собирающий коллектор) скоростью, до текущего сечения
коллектора.

16.

Гидравлические сопротивления коллекторов
Зависимость давления вдоль длины активной зоны
коллектора
w 2
x
px pк 1 макс
w
Среднее изменение давления в коллекторе
l
1
pср px dx
l0

17.

Гидравлические сопротивления коллекторов
Среднее изменение давления в коллекторе
2
pср pк
3
Максимальное изменение давления в коллекторе Pк
w
pк A
, кг/м 2
2 g
2
Здесь А – коэффициент, учитывающий потери в
коллекторе, принимается по п. 2-60 [1].

18.

Перепад давления между коллекторами
p p1 pPK p2 pCK p1 p2 pPK pCK
Pрез
Pст
Pнив (пароводяная смесь, xкон)
Pнив (пароводяная смесь, xcp)
Pст
w2
2246.42
Pк А
v 0.8
0.0015
2g
2 9.81
236 / 591 РК / СК ,
Рнив
кгс / м 2
h 1.015
676 / 645,
v 0.0015
кгс / м 2