Рассмотренная в гл. 11 методика теплового, конструкционного и гидродинамического расчетов является общей для любого типа (по принципу движения рабочего тела) парогенератора. Однако для прямоточных парогенераторов необходимо сделать некоторые дополнительные пояснения. Специфика такого парогенератора связана главным образом с принципом однократного последовательного прохода рабочего тела через все его элементы. При проведении теплового расчета поверхностей теплообмена следует принимать во внимание наличие зон с разной интенсивностью теплообмена. Расчеты следует проводить отдельно для каждой такой зоны.
Рис. 12.4. Изменение температур рабочего тела и стенки в прямоточном
Рис. 12.5. Изменение температур рабочего тела и стенки в парогенераторах закритическнх параметров
Особенно этому принципу следует уделять внимание при расчете испарителя, где агрегатное состояние рабочего тела изменяется от воды до перегретого пара.
В соответствии с рис. 12.4 в общей поверхности нагрева прямоточного парогенератора следует различать следующие зоны: 0—1—2—экономайзерная, 2—3—4 — испарительная и 4—5 — перегревательная. Две первые зоны в соответствии с различиями в закономерностях теплоотдачи в свою очередь делятся на участки: 0— 1 — теплоотдача при турбулентном движении воды; 1—2 — теплоотдача при развитом поверхностном кипении недогретой до t8 воды; 2—3 — теплоотдача при пузырьковом кипении; 3—4 — теплоотдача в условиях ухудшенного режима кипения; 4—5— теплоотдача при турбулентном движении перегретого пара. Расчетные закономерности для участков 0—1, 2—3 и 4—5 достаточно полно изложены в гл. 6.
Выделение участка 1—2 из зоны 0—2 имеет смысл только для мощных прямоточных парогенераторов с большой плотностью теплового потока. Закономерности для его расчета более или менее надежно обоснованы только для движения в трубах при определенных параметрах. Граница перехода к развитому поверхностному кипению для параметров, представляющих промышленный интерес, может быть определена по формуле Н. В. Тарасовой [45] или по методике, изложенной- в приложении XII, табл. XI 1.2. Расчет коэффициента теплоотдачи на участке 1—2 достаточно надежно можно провести с применением (6.26).
Для определения границы между участками пузырькового кипения и кипения при ухудшенном режиме целесообразно использовать номограмму рис. 6.7, а также эмпирическую зависимость, предложенную В. Е. Дорощуком [9]. Расчет коэффициента теплоотдачи на этом участке проводится либо по номограмме рис. 6.8, либо по формуле (6.4) для сухого насыщенного пара.
В прямоточных парогенераторах закритических параметров также имеют место участки с разной интенсивностью теплообмена, зависящей от соотношения температур среды стенки и температуры макс., при которой теплоемкость достигает максимума.
На рис. 12.5 представлено изменение этих температур по длине канала.
Методика определения коэффициентов теплоотдачи с учетом различия закономерностей теплообмена на участках изложена в [28]. Другой метод расчета поверхностей теплообмена ПГ закритических параметров заключается в расчете локальных значений коэффициентов теплоотдачи с усреднением их для выбранных участков. Эта методика изложена в гл. 6.
При расчете прямоточных парогенераторов после составления принципиальной тепловой схемы и решения уравнений теплового баланса для элемента ПГ в целом следует построить график, подобный изображенному на рис. 12.4 (или 12.5), и выделить на нем ориентировочно характерные участки. На основании принятых конструкционных размеров (диаметров, шагов труб и других необходимых размеров) и скоростей сред рассчитывают коэффициенты теплопередачи, уточняют температуры сред и стенок поверхностей теплообмена и границы характерных участков. Для выявления характерных участков составляют уравнения теплового баланса и определяют количества переданного тепла, затем решают уравнения теплопередачи.
Конструкционный расчет проводится для каждого элемента ПГ в целом, а гидродинамический расчет должен выполняться для каждого характерного участка. Обобщенных данных для расчета гидравлических сопротивлений при закритических параметрах нет. Ориентировочно его можно вести по (7.5) и (7.7). Из экспериментальных методик расчета р при закритических параметрах можно рекомендовать методику, изложенную в [55].
