Парообразующей поверхности

Влияние обогрева на толщину пленки, когда часть жидкости испаряется при определенном значении Gw, зависит прежде всего от абсолютных значений плотности теплового потока q и паросодер-жаний х. Для небольших q, когда парообразование происходит лишь со свободной поверхности пленки, испарение жидкости приводит к утоныпению пленки. Аналогичная картина может наблюдаться при сравнительно больших q и высоких паросодержаниях, когда увлекаемая паром пленка движется с такой 'Скоростью, что вследствие механического воздействия потока на стенку паровые пузыри на обогреваемой поверхности образовываться не могут. В других случаях, когда пузыри пара могут образовываться и расти на поверхности теплообмена, гидравлическое сопротивление возрастает и толщина пленки увеличивается с ростом плотности теплового потока.

В испарителе рис. 4.29, а парообразование происходит в трубах греющей секции. Для гашения кинетической энергии пароводяных потоков, ^выходящих из этих труб, здесь применен погруженный дырчатый лист. Очистка пара в этой конструкции проводится промывкой его и сепарацией капельной влаги в горизонтальном жа-люзиином сепараторе.

В испарителе рис. 4.29,6 парообразование происходит не на поверхностях труб греющей секции, а в подъемной трубе. Первичное отделение пара от жидкости здесь производится с помощью устройства, перепускающего жидкость в кольцевое пространство между корпусом и подъемной трубой, а пар — в пространство под жалюзийными сепараторами. Очистка 'пара происходит здесь в. наклонных жалю-зийных сепараторах. Отделившиеся .в них капли концентрата (сепарат) собираются в ловушках и отводятся в водяной объем испарителя. Такая конструкция позволяет увеличить производительность аппарата при том же диаметре корпуса *.

Конструкция испарителя показана на рис. 4.П '(см. вкладку). В испарителях такого типа в греющей секции вода не догревается до температуры насыщения и парообразование происходит в верхней части подъемной трубы. Образующийся здесь пар, отделив-

Построим кривые изменения сопротивлений в подводящей части контура и полезного напора в зависимости от скорости циркуляции в трубах греющей секции w0. Парообразование происходит в верхней части подъемной трубы, и, следовательно, подводящая часть циркуляционного контура состоит из опускной линии, труб греющей секции, переходного участка (из греющей секции в подъемную трубу) и экономайзерного участка подъемной трубы. Проведем гидродинамический расчет при ш0=0,8 м/с. При этом значении WQ количество циркулирующей в контуре. воды

4-8,6) —не смачивает. Значение краевого угла зависит от природы жидкости, материала, состояния и чистоты поверхности. Если кипящая жидкость смачивает поверхность нагрева, то паровые пузырьки имеют тонкую ножку и от поверхности отрываются легко (рис. 4-9,а). Если же жидкость не смачивает поверхность, то паровые пузырьки имеют широкую ножку (рис. 4,9-6) и отрываются по перешейку, или парообразование происходит по всей поверхности.

[ Процесс кипения щелочных металлов, как показывают опыт-' ные данные, также характеризуется некоторыми особенностями. ! При низких давлениях насыщенных паров (ниже примерно 0,3 бар) обычно наблюдается неустойчивый режим кипения: парообразование происходит нерегулярно, отдельными всплесками, в промежутке между которыми жидкость перегревается. При высоких тепловых потоках перегрев жидкости около поверхности нагрева может быть значительным, достигая десятков, и сотен градусов. При вскипании перегрев быстро снижается: это вызывает интенсивные колебания температур во всей системе. Неустойчивое кипение металла часто сопровождается также звуковыми эффектами: стуком, щелчками, треском и т. д. В целом интенсивность теплообмена при неустойчи-

вающая способность жидкости. Принято считать, что при 0<90° (рис. 4-8, а), жидкость смачивает поверхность, а при 0>90Q (рис. 4-8, б) — не смачивает. Значение краевого угла зависит от природы жидкости, материала, состояния и чистоты поверхности. Если кипящая жидкость смачивает поверхность нагрева, то паровые пузырьки имеют тонкую ножку и от поверхности отрываются легко (рис. 4-9, а). Если же жидкость не смачивает поверхность, то паровые пузырьки имеют широкую ножку (рис. 4-9, б) и отрываются по перешейку, или парообразование происходит по всей поверхности.

Процесс кипения щелочных металлов, как показывают опытные данные, также характеризуется некоторыми особенностями. При низких давлениях насыщенных паров (ниже 0,3-105 Па) обычно наблюдается неустойчивый режим кипения: парообразование происходит нерегулярно, отдельными всплесками, в промежутке между которыми жидкость перегревается. При высоких тепловых потоках перегрев жидкости около поверхности нагрева может быть значительным, достигая десятков и сотен градусов. При вскипании перегрев быстро снижается: это вызывает интенсивные колебания температур во всей системе. Неустойчивое кипение металла часто сопровождается также звуковыми эффектами: стуком, щелчками, треском и т. д. В целом интенсивность теплообмена при неустойчивом кипении оказывается несколько более высокой, чем при свободной конвекции без кипения [57].

расходные характеристики практически совпадают. Очевидно, при коротких каналах парообразование происходит, однако оно не завершается на указанной длине. На этом основании можно полагать, что время релаксации, фазового перехода в потоке соизмеримо с временем протекания процесса истечения. Опытами установлено, что истечение нагретой воды сопровождается появлением в выходном сечении определенного

На рис. 22 показан аналогичный график для случая нагрева теплоносителя с последующим его испарением и перегревом полученного пара. Как видно, температурный напор в пределах участка перегрева пара меняется очень резко. Если парообразование происходит при постоянном давлении, процесс в испарительной части парогенератора изображается горизонтальной линией 3, соответствующей температуре насыщения при данном давлении. Линия 3 должна пересечь линию охлаждения греющего теплоносителя 1 в точке, соответствующей предельной температуре охлаждения (в случае бесконечного развития испарительной поверхности). Практически (для конечной испарительной поверхности) в этой точке должен быть обеспечен минимально необходимый температурный напор. Экономайзерный участок 2 характеризуется возрастанием температурного напора по ходу греющего теплоносителя.

Следует отметить, что фестон и особенно котельные пучки применяют в котлах среднего давления относительно небольшой производительности. Фестон — полурадиационная поверхность нагрева, располагаемая в выходном окне топки и образованная, как правило, трубами заднего экрана, разведенными на значительные расстояния путем образования многорядных пучков. Котельный пучок — это система параллельно включенных труб конвективной парообразующей поверхности котла, соединенных общими коллекторами или барабанами.

Доля парообразующей поверхности нагрева в общей поверхности нагрева котла уменьшается с увеличением давления пара, а при критическом и закри-тическом давлении пара парообразующие поверхности нагрева отсутствуют. В таких котлах примерно 35 % теплоты затрачивается на подогрев воды до температуры фазового перехода и 65 % на перегрев пара.

Следует отметить, что фестон и особенно котельные пучки применяют в котлах среднего давления относительно небольшой производительности. Фестон — полурадиационная поверхность нагрева, располагаемая в выходном окне топки и образованная, как правило, трубами заднего экрана, разведенными на значительные расстояния путем образования многорядных пучков. Котельный пучок —это система параллельно включенных труб конвективной парообразующей поверхности котла, соединенных общими коллекторами или барабанами.

а чаще всего (при не очень малых поперечных размерах канала) справа от него, то есть в области малых положительных значений х6, расположено еще одно сечение М, которое, так же как и сечение Д, является лишь расчетной характеристикой. В этом сечении никаких изменений структуры потока или физических его характеристик не происходит. Кроме того, его положение по длине канала, так же как и положение сечения В (появления пара), несколько неопределенно. В сечении М истинное объемное паросодержание <р становится равным действительному расходному объемному паросодержанию 3Д. Причем при х, меньших XM, основная масса пара расположена у парообразующей поверхности, скорости пара меньше скоростей жид- g 8 кости в ядре потока, и истинные объемные паросодержания должны быть больше действительных расход-ных объемных паросодержаний потока (рис. 2). При х, больших XM, пар движется и в ядре потока, его скорость больше скорости жидкой фазы, и, следовательно, истинные объемные паросодержания должны быть меньше действительных расходных объемных паросодержаний потока. В сечении М средние скорости пара и жидкости равны, и скольжение отсутствует.

ты поверхности нагрева. Поэтому интенсификация массо-обмена, при 'которой предотвращается опасное концентрирование примесей в пристенном слое воды, имеет важное значение для обеспечения нормальной работы парообразующей поверхности.

Под действием электрического поля, создаваемого термо-э. д. с. IB пограничном слое, положительно заряженные частицы продуктов коррозии будут отлагаться на парообразующей поверхности [6]. Поток частиц А, выраженный в г/ (м2-ч), -определяется по уравнению

В соответствии с законами фазового перехода получение перегретого пара характеризуется последовательным протеканием следующих процессов: подогрев питательной воды до температуры насыщения, парообразование, т. е. генерация насыщенного пара из воды, нагретой до температуры насыщения, и, наконец, перегрев насыщенного пара до заданной температуры. Эти процессы имеют четкие границы протекания и осуществляются в трех группах теплообменников, называемых поверхностями нагрева. Подогрев воды до температуры насыщения происходит в экономайзере, образование пара — в испарительной (парообразующей) поверхности нагрева, перегрев пара — в пароперегревателе. Все эти поверхности нагрева обычно имеют трубчатую конструкцию.

В эксплуатации парогенератор всегда подвержен воздействию возмущений, вызывающих нарушение установившегося режима и возникновение пульсирующего расхода рабочего тела через парообразующие трубы. Такими возмущениями являются изменения обогрева, давления, расхода и температуры питательной воды и пр. В зависимости от вида возмущения и конструктивных параметров парообразующей поверхности пульсирующий расход может затухать и прекращаться либо достигать характерного для данных условий уровня колебаний. Последнее означает (рис. 9-17), что через отдельные трубы расход воды (шр)в сначала возрастает до максимального, затем снижается и, пройдя среднее значение, достигает ми-

Прямоточные парогенераторы также имеют некипящие экономайзеры, из которых вода переходит в испарительные трубы через распределительный коллектор. Подача в коллектор не воды, а пароводяной смеси вызвала бы резко неравномерное ее распределение по параллельным трубам. В барабанных парогенераторах среднего давления, кроме кипящих экономайзеров, для покрытия недостающей парообразующей поверхности нагрева применяют еще конвективные испарительные поверхности нагрева — конвективные пучки. Конвективной испарительной поверхностью нагрева в прямоточных парогенераторах является переходная зона, располагаемая за пароперегревателем.

Расчет сопротивления любой парообразующей поверхности нагрева производятся по средним значениям удельного объема и скоростей пароводяной смеси в отдельных участках. При разбивке парообразующих поверхностей нагрева, расположенных в топке, можно принять, что интенсивность тепловой нагрузки в верхней части топки составляет примерно 80 % средней, в нижней части равна средней, а в области ядра факела на 20 % превышает среднее значение.

4-3. Динамика парообразующей поверхности нагрева . . 79