Мгновенном деформировании

Рис. 8.14. Опреснительная установка мгновенного вскипания

ным из-за расходов на выработку высокопотенциальной теплоты. Вместо этого при опреснении в многоступенчатой установке мгновенного вскипания предварительно нагретая морская вода последовательно поступает в испарительные камеры со все более низким давлением. В каждой отдельной камере часть воды мгновенно превращается в пар. Этот пар конденсируется на внешней поверхности трубок, по которым движется в основной нагреватель холодная морская вода; конденсат стекает в поддон. Весь процесс показан схематически на рис. 8.14.

Предусматривается усиление научных исследований по улучшению очистки и предотвращению сброса загрязненных сточных вод с последующей разработкой новых схем « установок. В соответствии с комплексными 'научно-техническими программами в 1981—1985 гг. предусматривается освоить в производстве блочные испарительные установки мгновенного вскипания, провести исследования промышленных схем подготовки воды на ТЭС с .использованием установок, работающих по принципу электродиализа, разработать схемы и технологию очистки воды на установках обратного осмоса большой производительности, а также ввод в эксплуатацию в 1985 г. на ТЭЦ-9 Мосэнерго промышленной установки по обессоливанию .минерализованных сточных вод и установки содоизвестко'вой очистки сточных вод на ТЭЦ-22 Мосэнерго с утилизацией образующихся отходов.

Комбинированное производство электроэнергии и опреснение морской воды. Большинство богатых нефтью арабских стран испытывает острую нехватку пресной воды; Б первую очередь это относится к странам Персидского залива. Во многих странах построены крупнейшие в мире установки, где пар используется одновременно для выработки электроэнергии и опреснения морской воды дистилляцией. Комбинированное производство электроэнергии и пресной воды обеспечивает экономию энергоресурсов и представляет собой экономически выгодный способ получения питьевой воды. Первая в мире опреснительная установка начала работать в Кувейте еще в 1953 г. Там же находятся и наиболее современные системы, большинство из которых •— многоступенчатые опреснительные установки мгновенного вскипания с поперечным расположением труб. Показатель использования греющего пара (отношение производительности установки по дистилляту к расходу пара от внешнего источника) равен приблизительно 8. Для предотвращения образования накипи в этих установках применяются главным образом полифосфаты; максимальная температура остающегося рассола 95°С.

Например, в химической промышленности значительную долю выхода ВЭР составляют низкотемпературные жидкости с температурой 90°С и ниже и дымовые газы с температурой 250°С и ниже. Эти ВЭР почти не используются, так как их носителями, как правило, являются загрязненные коррозионно-активные жидкости и газы, охлаждение которых с помощью стандартных тепло-обменных аппаратов невозможно. Кроме того, тепло столь низкого потенциала не находит потребителей в пределах основных технологических линий. Такое положение характерно для содовой промышленности, где 90% всех ВЭР — низкотемпературные. Основные потери тепла здесь — это потери с дистиллерной жидкостью, которая сбрасывается в специальные накопители с температурой 95°С. Тепло дистиллерной жидкости может быть использовано в аппаратах мгновенного вскипания, для подогрева питательной воды ТЭЦ, для теплофика-

Гигроскопическими называют опреснители, в составе которых имеется контактный аппарат для проведения процессов тепло- и массообмена между газом (воздухом) и водой. В зависимости от того, газ или вода является греющей средой, гигроскопические опреснители бывают в основном двух типов: с контактными или адиабатными (мгновенного вскипания) испарителями [25, 42].

Известна схема опытно-промышленной установки опреснения производительностью 240 м3/сут с использованием теплоты уходящих газов котла (рис. 5-14,6) [42]. Исходная вода (210 т/ч) прокачивается через конденсаторы пяти ступеней мгновенного вскипания и с температурой 49 °С поступает в контактный экономайзер. Уходящие газы котла, имеющие температуру 320 °С, нагревают исходную воду до 66 °С и, охладившись до 60 "С, удаляются в атмосферу. Затем вода проходит последовательно охладитель эжекторов и все пять ступеней мгновенного вскипания, в которых поддерживается соответствующее давление: 20; 15; 11; 8; 6 кПа. Вторичный пар охлаждается конденсаторами ступеней с последовательным перепуском конденсата через ступени. Технико-экономические расчеты показывают, что таким способом можно получить производительность опреснительной установки, равную 7 % паропроизводительно-сти котельной при себестоимости опресненной воды 23—25 коп/м3. Получаемую воду можно использовать для восполнения потерь на ГРЭС и в отопительных котельных ТЭЦ.

На рис. 5-14, в—д приведены схемы энергоопреснительных установок производительностью 500 м3/ч дистиллята, работающих с газотурбинной установкой ГТ-100-750-2 [42]. В схеме 5-14, в уходящие из ГТУ газы нагревают дистиллят в утилизационном поверхностном теплообменнике н удаляются в атмосферу. Дистиллят нагревает воздух в контактном или поверхностном промежуточном теплообменнике до температуры 45—50 °С, затем дополнительно охлаждается в охладителе и насосом подается в конденсаторы ступеней испарения. Нагретый дистиллятом воздух подают газодувкой в контактный подогреватель соленой воды, которая поступает в ступени мгновенного испарения. Полученный в них дистиллят направляют потребителю, а рассол может быть упарен до сухого остатка. На рис. 5-14, г приведена схема использования контактного аппарата в качестве головного подогревателя исходной воды, поступающей затем в ступени адиабатного испарителя мгновенного вскипания. На рис. 5-14, д показана схема без контактных аппаратов с промежуточным теплоносителем-дистиллятом, нагреваемым теплотой уходящих из ГТУ газов в утилизационном поверхностном теплообменнике. Расчеты, выполненные для этих трех схем при безнакипном испарении воды с температурой 200, 100 и 80 °С, показали, что удельный расход теплоты различен и составляет соответственно 680, 942 и 997 кДж/кг при одинаковых удельных капиталовложениях. Это показывает преимущество схем с контактными аппаратами перед схемами без них.

Для опреснения морской воды дистилляцией применяются как испарители мгновенного вскипания, так и поверхностные испарители. С целью снижения удельного расхода теплоты дистил-ляциопные установки выполняются многоступенчатыми. В таких установках с поверхностными испарителями / (рис. 4.2,а) вторичный пар каждой ступени используется в качестве греющего пара следующей ступени, а в многоступенчатых дистилляционных установках с испарителями мгновенного вскипания / теплота вторичного пара используется для нагрева морской воды в конденсаторах 2 (рис. 4.2,6).

Рис. 4.2. Схемы многоступенчатых ДОУ с поверхностными испарителями (а) иг мгновенного вскипания (б)

а >— для ДОУ с поверхностными испарителями; 6 — для ДОУ с испарителями мгновенного вскипания

Растяжение призматического стержня (рис. 27) при мгновенном деформировании на величину ez=6Zo сопровождается волнами разгрузки от боковых поверхностей. Взаимодействие этих волн между собой и с поверхностями определяет напряженное состояние материала. В данном случае трехосное напряженное состояние, соответствующее одноосной деформации в момент деформирования (см. рис. 27, а), за фронтами волн разгрузки от двух прилегающих боковых поверхностей изменяется

Для режима нагружения без высокотемпературной выдержки при постоянной нагрузке уравнение кривой длительного циклического деформирования (3.12) переходит в уравнение связи между циклическими напряжениями и деформациями при мгновенном деформировании с учетом старения материала в процессе малоциклового нагружения. Уравнения состояния материала при длительном малоцикловом нагружении в принятой форме [(3.12) или (3.13)] описывают основные процессы циклического упругопластического деформирования (упрочнение, разупрочнение, асимметрию, одностороннее накопление деформаций, циклическую анизотропию конструкционных материалов при малоцикловом нагружении.

В оболочках под воздействием внешних нагрузок, меньших критических значений при мгновенном деформировании, в условиях ползучести происходит существенная эволюция напряженно-деформированного состояния, что в некоторый (критический) момент времени может привести к потере устойчивости. В связи с этим исследования изгиба и устойчивости при ползучести имеют важное научное и практическое значение.

Устойчивость оболочек при ползучести исследуем на каждом шаге по времени с использованием двух критериев потери устойчивости. Первый связан с интенсивным ростом скорости изменения прогиба оболочки в период времени, близкий к критическому. Удовлетворение его проверяется на основе решения вариационного уравнения термоползучести (уравнение основного состояния). Второй критерий связан с мгновенной бифуркацией форм равновесия оболочки при ползучести в критический момент времени. Удовлетворение его проверяется на основе анализа вариационного уравнения устойчивости технической теории гибких оболочек, содержащего функции основного состояния. Независимому варьированию подвергаются малые добавки прогиба и функции усилий, связанные с переходом оболочки в соседнее равновесное состояние. Эти критерии являются результатом обобщения критериев потери устойчивости при мгновенном деформировании на случай ползучести.

Решение задачи устойчивости оболочек «в малом» после каждого шага по внешним воздействиям (исследуется устойчивость оболочек при мгновенном деформировании) или по времени (исследуется устойчивость оболочек при ползучести) сводим к анализу однородного вариационного уравнения (11.27). Наличие ненулевых вещественных решений этого уравнения при некотором критическом уровне внешних воздействий (в первом случае) или в некоторый критический момент времени (во втором случае) означает потерю устойчивости оболочки с переходом в новое, близкое к основному состояние равновесия.

Таким образом, при численном исследовании устойчивости гибких оболочек на каждом шаге по ведущему параметру решения проверяем выполнение двух критериев потери устойчивости «в малом» и «в большом», что позволяет определить критическое значение параметра воздействия: параметра внешнего воздействия — в задаче о мгновенном деформировании, параметра времени — в задаче ползучести.

шает значение критической нагрузки qKp при мгновенном деформировании, а также значительно влияет на процесс ползучести, увеличивая значение критического

Практическое значение имеют случаи релаксации напряжений при неизмененном относительном удлинении и ползучесть при статическом нагру-жении. При мгновенном деформировании образца на определенную величи-

Для режима нагружения без высокотемпературной выдержки при постоянной нагрузке уравнение кривой длительного циклического деформирования (3.12) переходит в уравнение связи между циклическими напряжениями и деформациями при мгновенном деформировании с учетом старения материала в процессе малоциклового нагружения. Уравнения состояния материала при длительном малоцикловом нагру-жении в принятой форме [ (3.12) или (3.13) ] описывают основные процессы циклического упругопластического деформирования (упрочнение, разупрочнение, асимметрию, одностороннее накопление деформаций, циклическую анизотропию конструкционных материалов при малоцикловом нагружении.

Уравнение (5.3) является математическим выражением гипотезы о том, что деформацию в полуцикле можно представить в виде суммы мгновенной упругопластической деформации и деформации ползучести. При отсутствии высокотемпературной выдержки под нагрузкой это уравнение переходит в уравнение связи между циклическими напряжениями- и деформациями при мгновенном деформировании с учетом старения материала в процессе нагружения.

Практическое значение имеют случаи релаксации напряжений при неизмененном относительном удлинении и ползучесть при статическом нагружении. При мгновенном деформировании образца на определенное значение 8 и поддержании его постоянным, в структуре полимера имеет место перестройка и в результате наблюдается постепенное падение напряжения. В полимере с линейной

где от — предел текучести при мгновенном деформировании, а &г = ОГ/Е —деформация, соответствующая ему. Зависимость (2.76) следует из часто используемой зависимости, описывающей упрочнение за пределами упругости