В стальных водогрейных котлах топочные экраны выполнены из ряда параллельно включенных труб, объединенных входными и выходными коллекторами. Все изготовляемые в настоящее время водогрейные котлы выполняются с вертикальными экранными панелями.
Параллельно включенные трубы в отношении их тепловосприятия никогда не могут работать совершенно одинаково, так как одни трубы имеют несколько больший обогрев, а других труб может быть иное гидравлическое сопротивление. В результате неодинакового обогрева параллельно включенных труб и различного расхода воды через них подогрев воды в отдельных трубах может сильно отличаться от среднего значения.
В связи с этим основными путями обеспечения надежной работы труб водогрейных контуров является уменьшение гидравлической и тепловой развёртки, а также выбор средних расчетных значений скоростей движения воды, обеспечивающих надежную работу труб при отклонениях от расчетных величин в эксплуатации.
Расход воды через отдельную трубу в общей экранной панели определяется полным перепадом давлений во входном и выходном ее сечении. В зависимости от способа подвода и отвода воды в коллектор происходит изменение давления по длине коллектора, в связи с чем перепад давлений может быть различным для каждой трубы. Большая разница перепадов давления по отдельным трубам имеет место при торцевых подводах и отводах воды в коллекторах. Особенно значительная разница перепадов давления по отдельным трубам возникает при так называемом ?-образном подводе и отводе воды в коллекторы.
Поэтому одним из основных путей устранения влияния изменения давления по длине входных и выходных коллекторов является применение рассредоточенных подводов и отводов воды в коллекторы несколькими патрубками. При таких подводах и отводах воды можно считать, что гидравлическая неравномерность в распределении воды по трубам практически отсутствует.
Что касается тепловой развертки труб топочных экранов, то она может быть значительно уменьшена путем сокращения ширины отдельных экранных панелей. Применение широких экранных панелей, занимающих всю стену топочной камеры в крупных котлах, с водогрейными контурами, особенно при опускном движении воды в них, следует считать недопустимыми.
Выбор средних расчетных скоростей движения воды
Исследования показали, что минимально допустимые скорости воды в обогреваемых трубах водогрейных котлов с подъемным и опускным движением имеют различные значения и возрастают с увеличением удельной тепловой нагрузки (табл. 5.1). Выбор средних расчетных скоростей движения воды в трубах должен производиться так, чтобы ожидаемые в данной конструкции контура гидравлические и тепловые неравномерности были не менее приведенных в табл. 5.1.
Таблица 5.1. Минимально допустимые скорости воды в обогреваемых трубах водогрейных котлов
| Наименование | Удельная тепловая нагрузка труб q1 | Минимально допустимые скорости воды в трубах, м/с | ||
| КВт/м2 | Ккал / (м2*ч) | Подъемное движение | Опускное движение | |
| Экранные трубы | 116 | 100 * 103 | 0,7 | 1,1 |
| 174 | 150 *103 | 0,8 | 1,3 | |
| 290 | 250 * 103 | 0,9 | 1,5 | |
| 410 | 350 *103 | 1,0 | 1,6 | |
| Конвективные пакеты с горизонтальными трубами | 58 | 50 * 103 | 0,6 | 1,1 |