Đặc tính thuỷ lực là đơn trị và dịng chảy của mơi chất là ổn định.
Khi dịng chảy xuống (hình 1.24b), trở kháng thủy lực là dương, cịn áp lực thuỷ chuẩn lại giúp thêm cho chuyển động nên cĩ dấu âm:
A p - ^ P th .lự c — ^Pth.chuẩn ( 1 . 6 3 )
Đặc tính thủy lực là đa trị: tương ứng với một giá trị giảm áp cĩ hai giá trị lưu lượng khác hẳn nhau.
Tương tự như vậy cĩ thể xây dựng đặc tính thuỷ lực của các thành phần thuận dịng khác của hệ thống phức tạp hơn (hình 1.24).
Từ những phân tích trên thấy rằng, với dịng đi lên sự giảm áp thuỷ chuẩn làm tốt hơn đặc tính thuỷ lực, cịn với dịng đi xuống thì lại làm xấu đi. v ề tổng thể, các vách cĩ số vịng chuyển động nhỏ sẽ cĩ đặc tính hoặc là đa trị hoặc là khơng đủ ổn định.
Sự bền vững trong vùng đa trị được thục hiện bằng cách lựa chọn phù hợp vận tốc mơi chất khi khơng cĩ sự đồng nhất nhiệt (sự nung nĩng các ống khơng giống nhau) và thuỷ lực
(lưu lượng qua các ống khơng giống nhau), tức là khi hoạt động của vịng tuần hồn trong nhánh đi lên bên ngồi d(Ap)/d(cop) > 0 (đoạn 3 - 4 trên hình 1.24e). Để đảm bảo độ tin cậy, vận tốc này cần lớn hơn rõ rệt vận tốc tại điểm cực tiểu 3 của đặc tính. Điểu này nên thực hiện và khi đĩ sẽ khơng cần đĩa đệm cho các ống của hệ thống thuỷ lực. Lắp đặt thêm đĩa đệm cần thiết để làm đồng đều lưu lượng mơi chất chảy qua hệ thống thuỷ lực song song, ví dụ như các nhĩm vách buồng đốt.
Hình 1.24. Các vách thẳng đứng và đặc tính thuỷ lực của chúng:
a- vách dẫn lên; b- vách dẫn xuống; c- vách lên - xuống; d- vách kiểu chữ U; e- vách thẳng đứng nhiều vịng lên xuống.
7.4. Đột biến nhiệt
Để đảm bảo độ tin cậy cho các bề mặt nung nĩng, điểu quan trọng là tất cả các ống song song đều phải làm việc ở các giá trị theo tính tốn. Thực tế, các ống của một bể mặt cĩ đặc tính thuỷ lực khác nhau (như đường kính khác nhau, chiều dài khác nhau, độ nhám bề mặt khác...) và đặc tính nhiệt cũng khác nhau (khác nhau ở độ nung nĩng, độ bám bẩn bề mặt hoặc lắng xỉ...). Sự khấc nhau đĩ đặc biệt rõ rệt trong các nồi hơi cơng suất lớn, bởi vì khi kích thước bề mặt nung nĩng càng lớn thì độ lệch giữa giá trị thực và giá trị tính tốn càng nhiều.
Mơi chất làm việc được phân bơ' khơng đều trong các ống song song, entanpi của mơi chất ở đầu ra của ống cĩ thể khác nhiều với giá trị trung bình. Trong các ống này cĩ thể xuất hiện chế độ nhiệt rất nguy hiểm gọi là đột biến nhiệt.
Sự phân bố nhiệt khơng đồng đểu gây ra bởi các đặc tính nhiệt, các đặc tính thủy lực khác nhau của các ống song song.
Đột biến nhiệt gây ra bởi sự khơng đồng đều phàn bố nhiệt hoặc đột biến thuỷ lực, hoặc đổng thời cả hai. Vấn đề sẽ nặng nể hơn khi các ống cĩ độ nung nĩng lớn lại đồng thời cĩ lưu lượng mơi chất nhỏ. Đối với các ống cĩ đột biến bắt buộc phải kiểm tra độ bền và khả năng tạo vảy sắt.
Từ điều kiện làm việc cụ thể của bề mặt nung nĩng người ta xác đinh mức đột biến nhiệt cho phép. Đối với thiết bị quá nhiệt hơi, đoạn ống ra của nĩ thường làm việc ờ giới hạn khả năng nhiệt, do vậy mức đột biến nhiệt cho phép khơng được vượt quá 15% tổng tiếp nhận nhiệt của bề mặt nung nĩng. Để tãng độ tin cậy người ta thường nhĩm các ống tạo hơi lại theo nhánh hơi, và sau mỗi nhánh lại đổi vị trí.
Các bộ hâm nhiệt thường làm việc ở vùng nung nĩng vừa phải và nước chảy qua cĩ nhiệt độ tương đối thấp. Do vậy mức đột biến nhiệt cĩ thể cho phép tới hơn 50%. Do đĩ việc nhĩm các ống đối với bộ hâm nhiệt là khơng bắt buộc.
Trong các ống sinh hơi ở chế độ toả nhiệt bình thường, thường nhiệt độ vách của ống lớn hơn nhiệt độ sơi của nước khoảng 20 -ỉ- 30°c. Trên bề mặt các ống tạo hơi cĩ thể xảy ra hiện tượng cĩ chế độ nhiệt kém, đặc biệt khi sự nung nĩng được tăng cường trong buồng đốt. Do nguyên nhân này nên mức đột biến nhiệt khơng cho phép vượt quá 20 -ỉ- 40%.
Độ tin cậy của các thành phần thuận dịng được đặc trưng bởi hai hệ thơng số: các giá trị trung bình đối với các thành phần của hệ thống Gt p; qt b; Ht b; zt p; tt pra; Ait b và các giá trị thơng sơ cua cac ong co hiẹn tượng đọt bien Gnbiệt; qnhiệt’ Hnhiệị znbjệt; tnbjệị ; Ainbịệ[.
Ký hiệu:
Pthuỷ lực = Gnhiệt / Gt b - hệ số đột biến thuỷ lực (1.64) pq = Ainhiat / Ai( p - hệ số đột biến nhiệt (1.65) rith.iực = z„hiệt/ z..p - hệ số khơng dồnể đều thuỷ (1.66) n nhiệt = qnhiệt / qt.p - hệ số khơng đồng đều trao đổi nhiệt (1.67) nc.tr = Hnhiêt / Ht p - hệ số khơng đồng nhất cấu trúc
Mối quan hệ giữa các hệ số trên được viết dưới dạng:
(1.68)
^nhiệt qnhiệt^nhiệt Qt.pHt.p
p q ~ Ait.p G nhiệt ' G tp (1.69)
Sau khi thay vào từ các biểu thức (1.64), (1.67); (4.68) ta cĩ:
Pq - nnhiệtnc.tr / nth.lực (1.70) Hệ số khơng đồng nhất cấu trúc khơng cĩ mối liên quan với các quá trình chảy trong ếng, do vậy thường lấy ĩ |c.tr = 0,95 -ỉ- 1 và khi đĩ:
Trong các cơng thức (1.64) -ỉ- (1.69), Glh lực và Gt p - lưu lượng mơi chất trong thành phần của hệ thống thuỷ lực và trong ống cĩ đột biến nhiệt; qnhiệt và qt p - phụ tải nhiệt cùa thành phần thuận dịng và ống cĩ đột biến nhiệt; Ainhiệị và Aiị p - chênh lệch entanpi mơi chất ở ống đột biến nhiệt và ở thành phần thuận dịng; HnhiệI và Ht p - bề mật nung nĩng ống đột biến nhiệt và thành phần thuận dịng; znhiệt và ztp - hệ số trở kháng thuỷ lực; t, pra và txra - nhiệt độ mơi chất ở đầu ra của thành phần và của ống cĩ đột biến nhiệt.