Гидравлическая характеристика горизонтальных одиночных труб.

Полное гидравлическое сопротивление трубы Δp или какого-либо другого участка элемента представляет собой сумму сопротивления трения Δp_ТР, местного Δp_М, ускорения Δp_уск и нивелирного напора Δp_НИВ (см.гл. 8) (9.19)

(9.19)

Сопротивление трения и местное сопротивление в явном виде зависят от скорости потока w или ρw, поэтому их сумму называют гидравлическим сопротивлением Δp_г. Тогда (9.19) можно записать (9.20)

(9.20)

Для горизонтальных труб Δp_НИВ = 0. Рассмотрим гидравлические характеристики необогреваемых и обогреваемых горизонтальных труб.

Гидравлическая характеристика горизонтальных необогреваемых труб

В паровых котлах необогреваемыми являются трубы, по которым подается вода к экономайзеру, перепускные трубы между поверхностями нагрева, опускные трубы в контурах естественной циркуляции, пароотводящие трубы. В этих трубах движется как однофазный поток (вода, пар), так и двухфазный поток (пароводяная смесь).

Для необогреваемых труб (изотермического потока) Δp_уск = 0 и гидравлическое сопротивление (9.20)

(9.21)

Для однофазного потока (9.22)

(9.22)

Выразим скорость среды w через расход G

поскольку ρv = 1.

Подставляем полученное выражение в (9.22) и получаем зависимость для гидравлической характеристики (9.23)

(9.23)

где R-приведенный коэффициент сопротивления:

(9.24)

Для изотермического однофазного потока в трубе удельный объем v = const, поэтому графики гидравлической характеристики имеют квадратичную зависимость (рис.9.3) в области жидкости (v_В ≤ v', кривые 3 и 4) и пара (v_П ≥ v", кривые 1 и 2). Так как в этом случае для каждой из кривой определенному перепаду давления Δp₁ соответствует только один расход среды, то такие характеристики называются однозначными или устойчивыми.

Для двухфазного адиабатного потока были получены формулы (9.25) и (9.26) (см.§ 8.4)

(9.25)

(9.26)

При х = const и ψ = const гидравлическая характеристика однозначна и квадратична (кривая 5 на рис.9.3). В действительности при увеличении скорости потока коэффициент  ψ уменьшается и при том же расходе G сопротивление трубы будет меньше (кривая 6).

Интересно рассмотреть случай, когда постоянным будет расход паровой фазы G_П через трубу, а увеличивать расход среды G будем за счет подачи воды (жидкой фазы) G_В. Тогда G = G_П + G_В, а массовое паросодержание является переменной величиной х = G_П/ G При G_В = 0, G = G_П, x = 1 и гидравлическая характеристика однозначна (кривая 1 на рис.9.4). С увеличением расхода среды паросодержание уменьшается и сопротивление определим по преобразованной формуле (9.25)

(9.27)

При G → µ, x → 0, Δp → RG²/ρ, т.е. характеристика стремится к кривой 2 (рис.9.4). Полученные в результате расчета кривые 3 и 4 показывают, что в этом случае гидравлическая характеристика может быть однозначной (кривая 3) или многозначной (кривая 4).