Umiditatea aburului

Umiditatea aburului - raportul dintre picăturile de lichid conținut în aburul saturat și cantitatea totală a amestecului de faze

y = {G_f \over{G_f+G_s}}

unde este masa fazei lichide, este masa vaporilor uscati. Uscarea cu abur este determinată în mod similar $G_f$ $G_{s}$

x = {G_s \over{G_f+G_s}} = 1-y

Ambele cantități pot lua, evident, valori de la 0 la 1. Într-un sens extins, uscăciunea aburului sau conținutul de vapori al unui amestec lichid-vapori poate fi determinată prin entalpia mediului și entalpiile lichidului saturat și abur saturat uscat ca $i$ $eu$ $eu''$

x = {{ii'}\over{i''-i'}}

Această valoare poate fi negativă pentru apa subrăcită și poate depăși unitatea pentru aburul supraîncălzit .

În tehnologie

Odată cu formarea de abur saturat în cazan , o parte din apă rămâne în stare de picurare. De asemenea , pierderile de căldură în conducte conduc la formarea suplimentară de condens , a cărui cantitate este cu atât mai mare, cu atât nivelul inițial de umiditate prin picurare a fost mai mare. La randul sau, o crestere a proportiei de condens duce la pierderi de caldura mai intense. În plus, în cazanele cu supraîncălzire cu abur, transferul de umiditate în supraîncălzitor duce la o contaminare rapidă a acestuia cu săruri , a căror solubilitate în apă este mult mai mare decât în abur.

Pentru a preveni antrenarea umidității în tamburele cazanelor cu abur, ei se străduiesc să creeze cea mai mare oglindă de evaporare posibilă pentru a reduce viteza mediului și, de asemenea, folosesc dispozitive speciale de separare . Umiditatea aburului la ieșirea tamburului poate fi redusă la 0,1-0,15% [1] . Un separator este, de asemenea, utilizat în fața supraîncălzitorului cu abur și abur de la centralele nucleare , din care umiditatea este îndepărtată în sistemul de regenerare , iar aburul cu uscăciune ridicată trece la supraîncălzire.

Picăturile de umiditate dispersate grosier în abur îi conferă proprietăți abrazive, duce la uzura rapidă a supapelor și a tuturor locurilor în care fluxul își schimbă direcția (picăturile care sunt mai dense decât aburul au o inerție mare și lovesc peretele). În tehnologia turbinelor, conținutul final de umiditate al aburului este limitat de condițiile de uzură a palelor și de scăderea randamentului ultimelor compartimente cu 8-14% (limita scade odată cu creșterea vitezei periferice ) [2] .

Modalități de reducere a umidității aburului

Din motivele de mai sus și din alte motive, în unele cazuri în tehnologie este permisă utilizarea numai aburului saturat complet uscat sau supraîncălzit (cel puțin ușor). În același timp, multe surse disponibile de abur produc abur ușor sau foarte umed ( reactoare RBMK și multe generatoare de abur din centrale nucleare , cazane cu tambur la ieșirea tamburului, evaporatoare , majoritatea puțurilor GeoTPP , extracții joase cu turbină etc.). Următoarele tipuri de dispozitive sunt utilizate pentru a reduce și elimina umiditatea aburului:

Separatoare Separați mecanic fazele . În cele mai multe cazuri, efectul se bazează pe faptul că, atunci când fluxul se întoarce, un lichid mai greu este aruncat din acesta prin forța centrifugă , precum și pe proprietatea sa de a se lipi de anumite materiale (în special, oțel , fontă ). În consecință, există separatoare de abur cu jaluzele ciclonice. Ele pot fi instalate în interiorul tamburului sau în alte locuri. Supraîncălzirea aburului

Supraîncălzitorul primar este instalat după suprafața de evaporare a sursei de căldură (cazan, generator de abur) înainte ca abur să fie furnizat la locul de utilizare; în majoritatea cazanelor moderne mari, este o parte integrantă, uneori este un dispozitiv separat. După efectuarea lucrărilor în turbină, căldura suplimentară poate fi transmisă aburului, după care conținutul de umiditate (dacă există) este îndepărtat și capacitatea de a lucra ( entalpia ) crește. La centralele termice și unele centrale nucleare (în special, în unitatea BN-600 ), aburul este returnat la sursa de căldură, unde este trecut printr-un fascicul de tuburi special - un supraîncălzitor intermediar. La o parte semnificativă a centralei nucleare, aburul din capul turbinei este inițial umed și se termină la un conținut semnificativ de umiditate, apoi este trimis la separator, unde umiditatea este îndepărtată cât mai mult posibil. Deoarece este incomod și nesigur să returnați aburul separat la generatorul de abur, supraîncălzirea acestuia este asigurată de aburul primar într-un schimbător de căldură de suprafață - un supraîncălzitor abur-abur.

Strângerea Presiunea aburului este eliberată fără a face nicio muncă sau a îndepărta căldura și, ca urmare, entalpia sa la sfârșitul procesului depășește entalpia aburului saturat la această presiune mai mică. Problema este că la parametri de aproximativ 235/3,08 MPa, entalpia vaporilor de apă saturați are un maxim; dacă aburul este stropit în apropierea liniei de saturație a parametrilor superiori, conținutul de umiditate al acestuia va crește mai întâi, ceea ce va duce la uzura rapidă a reductorului și va permite obținerea de abur uscat de doar parametrii mici [3] .

Conținutul de abur și vitezele de fază în fluxuri bifazate

În fluxurile în două faze, vaporii și lichidul se pot mișca cu viteze diferite : de exemplu, în timpul mișcării în sus, picăturile de lichid mai dense rămân în urma vaporilor, iar în timpul mișcării în jos, ele sunt înaintea acestuia. În plus, atunci când se calculează dinamica mișcării unor astfel de fluxuri (de exemplu, când se calculează circulația în conductele suprafeței de evaporare a cazanelor), este important nu atât raportul dintre greutate, cât și volumul fazelor. [patru]

Rata de circulație

w_{0}

viteza apei, m / s , la temperatura de saturație (densitate kg / m³), corespunzătoare debitului , kg / s, al fluidului de lucru în canal cu o secțiune transversală , m²

\rho'

G_{f+s}

f

w_0=G_{f+s}/(\rho'f\,)

Viteza redusă a apei , aburului

w_0^{\prime}

w_0^{\prime\prime}

viteza pe care ar avea-o o fază la trecerea prin întreaga secțiune transversală

w_0^{\prime,\prime\prime}=G_{f,s}/(\rho^{\prime,\prime\prime}f)

Viteze reale (debit mediu) ale aburului și apei

w''=G_s/(\rho^{\prime\prime}f_s)

. .

w'=G_f/(\rho^{\prime}(f-f_s))

unde , m² este aria secțiunii transversale ocupată de abur.

f_s

Viteza relativă a aburului

w_{r}

diferența dintre adevăratele viteze ale aburului și ale apei ( , )

w''=G_s/(\rho^{\prime\prime}f_s)

w'=G_f/(\rho^{\prime}(f-f_s))

w_r=w''-w'

Viteza amestecului abur-apă

w_{f+s}

raportul dintre debitul volumic, m³/s, al amestecului din conductă și secțiunea transversală a acestuia

V_{f+s}=G_f/\rho'+G_s/\rho''

w_{f+s}=V_{f+s}/f

Conținut de vapori în masă

X

fracțiunea de masă a fluxului de abur în fluxul de la , . Deoarece vitezele de fază nu sunt de obicei egale, la eșantionarea dintr-o țeavă, se obține o relație care nu reflectă transferul real de entalpie de către flux.

w'=w''

x=G_s/G_{f+s}

Consum volumetric continut de abur

\beta

fracţiunea volumică a debitului de abur în debit la . Pentru orice raport de viteze

w'=w''

\beta={V_s \over V_{f+s}}={1 \over 1+{{{1-x}\over x}{\rho''\over \rho'}}}

Conținut real de abur (presiunea).

\varphi

proporţia din secţiunea conductei ocupată de abur: . Această valoare (medie în înălțime) este utilizată atunci când se calculează presiunea , Pa, circulația naturală: la înălțimea sistemului și densitatea apei în conducta de jos.

\varphi=f_s/f

\Delta p_a

h

\rho'

\Delta p_a=gh\langle\varphi\rangle_h(\rho'-\rho'')

unde m/s² este accelerația de cădere liberă . Deoarece mișcarea în conducta încălzită este în sus, iar presiunea circulației naturale este mai mică decât s-ar putea presupune, pe baza valorii raportului de circulație . $g\aproximativ 9.807$ $\varphi<\beta$

Note

↑ Zakh R. G. Instalații cazane. - M . : Energie, 1968. - S. 156-158. — 352 p.
↑ Turbinele centralelor termice și nucleare / Ed. A. G. Kostyuk, V. V. Frolov. - M . : Editura MPEI, 2001. - S. 131. - 488 p. — ISBN 5-7046-0844-2 .
↑ Mai mult, cu cât sunt mai mici, cu atât sunt mai mari la intrare, de exemplu, dintr-un abur de 7 MPa / 286 ° C cu o entalpie de 2772 kJ / kg, se pot obține doar aproximativ 0,88 MPa / 174 ° C
↑ Dvoinishnikov V. A. și colab. Proiectarea și calculul cazanelor și centralelor de cazane: Manual pentru școlile tehnice în specialitatea „Clădirea cazanelor” / V. A. Dvoinishnikov, L. V. Deev, M. A. Izyumov. - M . : Mashinostroenie, 1988. - S. 164-167. — 264 p.

Umiditatea aburului

În tehnologie

Modalități de reducere a umidității aburului

Conținutul de abur și vitezele de fază în fluxuri bifazate

Note

Surse