К определению коэффициентов запаса по критической тепловой нагрузке и граничному паросодержанию

Запас до кризиса кипения.

Определение параметров кризисов и коэффициентов запасов по q_кр и Х_кр для труб с постоянной тепловой нагрузкой по длине трубы осуществляется следующим образом. Пусть для трубы заданы: давление, массовая скорость, внутренний диаметр и энтальпия (массовое паросодержание) на входе. В координатах q_кр=f(X) строится линия I до пересечения с линией, представляющей собой перпендикуляр из Х_гр⁰ .

Из уравнения баланса теплоты следует, что массовое паросодержание на выходе:

,

(12.10)

где q - расчетная тепловая нагрузка для трубы по внутреннему диаметру, кВт/м²; l — длина трубы, м; (d — внутренний диаметр, м; r - теплота парообразования, кДж/кг.

В уравнении массовое паросодержание на входе:

.

(12.11)

Входное массовое паросодержание может быть как положительным (на входе пароводяная смесь), так и отрицательным (недогрев до кипения на входе).

Уравнение на предыдущем рисунке изображается прямой IIIа, проходящей через начальную и конечную энтальпию при расчетном тепловом потоке

Отметим заданный режим на прямой IIIа, отвечающей расчетной тепловой нагрузке q_расч и выходному массовому паросодержанию X_a, точкой а . Нетрудно видеть, что рабочая точка не достигает и критической тепловой нагрузки, и граничного паросодержания. Таким образом, не наступит кризиса ни первого, ни второго рода.

При увеличении тепловой нагрузки рабочая точка будет перемещаться по прямой IIIа. В точке b пересечения прямых IIIа и I наступит кризис первого рода при критической тепловой нагрузке q_b.

Коэффициент запаса по тепловой нагрузке:

.

(12.12)

Определение параметров кризисов и коэффициентов запасов по q_кр и Х_кр для труб с постоянной тепловой нагрузкой по длине трубы. Теперь пусть прямая, построенная по уравнению (1), будет IIIb, а расчетный режим будет обозначен точкой с.

Нетрудно видеть, что массовое паросодержание в точке с не достигает граничного паросодержания Х_гр⁰, а расчетная тепловая нагрузка значительно меньше критической тепловой нагрузки. Поэтому нельзя ожидать ни кризиса первого, ни второго рода.

При дальнейшем увеличении выходного паросодержания рабочая точка будет перемещаться по прямой IIIb, и в точке d пересечения наступит кризис второго рода.

Коэффициент запаса при этом:

.

(12.13)

Все приведенные выше данные о кризисах кипения справедливы для вертикально расположенных труб. Что касается поверхностей нагрева с горизонтальным или наклонным расположением, то совершенно естественно, что теплообмен в верхней части трубы будет хуже, чем в нижней части. Однако в настоящее время отсутствуют надежные опытные данные, по которым можно было бы построить таблицы критических тепловых нагрузок и граничных паросодержаний для горизонтальных или наклонных труб.