Аналитическое решение уравнения простейшего контура естественной циркуляции рабочего тела в паровом котле

Аннотация

Определение перепадов давления при течении пароводяной смеси в элементах испарителя контура естественной циркуляции является комплексной задачей. Условия, в которых находится каждый из элементов, оказывают значительное влияние на режим работы всей схемы в целом, а для определения параметров потока необходимо использование большого количества эмпирических данных. Современные численные методы расчета двухфазных потоков существенно ограничены и требуют задания границы межфазной поверхности, зависящей от режима течения и начальных условий, и, таким образом, она может быть задана лишь приближенно при наличии надежной методологии прогнозирования режимов. В настоящее время имеются лишь единичные примеры решения задач механики газожидкостных потоков численными методами в такой постановке, когда взаимодействие жидкой и газовой фаз не задается, а определяется в процессе решения задачи. В связи с этим, исследования различных авторов основаны на экспериментах и представлены в виде инженерных методик с ограниченным диапазоном начальных условий. Предлагаемый подход в решении уравнения циркуляции заключается в поиске его аналитического решения с учетом полученных в более ранних работах эмпирических данных и оценки их влияния на результаты расчета в целом.

В дальнейшем описанный подход будет обобщен как на более широкий класс начальных условий, так и на контуры сложной конструкции с целью оптимизации расчетной методики нормативного метода и выдачи более подробных рекомендаций для проектирования испарительных контуров котлов с естественной циркуляцией.

На основании нового подхода исследовано влияние тепловосприятия испарителя на работу контура при одинаковой конструкции контура. Оказалось, что в контуре наблюдается максимум расхода. Его ограничение зависит от конструкции контура, физических свойств среды и скольжения фаз.