Пар и его характеристики

Назначение продувки парового котла. Ступенчатое испарение в барабанных котлах. Влияние внутренних отложений на экономичность и надежность работы котельной установки.

Требования, предъявляемые к воде и пару, получение пара требуемого качества. Внутрибарабанные сепарационные устройства для промывки пара.

Теплопередача в поверхностях нагрева, обеспечение надежного охлаждения металла труб поверхностей нагрева.

Образование пара. Естественная циркуляция в испарительных поверхностях нагрева. Назначение и устройство барабанного котла. Методика гидравлического расчета контура естественной циркуляции. Принудительная циркуляция.

Тема 2.2. Рабочие процессы в паровых и водогрейных котлах. Обеспечение надежности работы поверхностей нагрева

Испарение – парообразование, происходящее с поверхности жидкости при любой температуре. Процесс испарения без подвода теплоты к жидкости сопровождается ее охлаждением.

Кипение – парообразование, происходящее во всей жидкости при некоторой температуре, зависящей от природы жидкости и давления.

Конденсация – переход газообразной фазы (пара) в жидкую, то есть процесс обратный испарению.

Пар, находящейся в состоянии равенства скорости конденсации и скорости испарения имеет максимальную плотность и называется насыщенным. То есть пар находится в динамическом равновесии с жидкостью, из которой он образуется.

Температура и давление, при котором происходит кипение, называются температурой насыщения и давлением насыщения соответственно.

Чем выше давление, при котором кипит жидкость, тем выше ее температура кипения.

Пар, не содержащий в своем составе частиц воды, но имеющий температуру и давление насыщения, называется сухим насыщенным паром.

Пар, который находится в соприкосновении с жидкостью и насыщает пространство над ее поверхностью, называется влажным насыщенным паром. Он представляет собой смесь пара (сухого) и мельчайших капелек воды.

Массовая доля сухого пара во влажном называется степенью сухости (x), кг.

Массовая доля жидкости во влажном паре называется степенью влажности (у), кг.

Если температура пара выше температуры насыщенного пара того же давления, такой пар называется перегретым. То есть если к сухому насыщенному пару подводить теплоту при постоянном давлении, то температура его будет повышаться, объем увеличиваться, и сухой насыщенный пар перейдет в состояние перегретого.

Разность между температурой перегретого пара и температурой насыщенного пара называется степенью перегрева. Степень перегрева пара Dt определяется:

где t – температура перегретого пара; tн – температура насыщенного пара.

Основные характеристики течения пароводяного потока:

Массовая скорость среды wr (воды, пара, пароводяной смеси). Охлаждающее действие потока зависит не только от его скорости w, но и от плотности r. Охлаждающий эффект потока принято оценивать по произведению этих параметров, т.е. через массовую скорость wr, кг/(м^2. с), представляющую собой массовый расход, отнесенный к единице сечения трубы:

wr = G/f

Скорость циркуляции w₀, м/с – скорость воды при температуре насыщения, соответствующая расходу рабочего тела в трубах:

w₀ = G_см/f^.r^¢,

где G_см – массовый расход пароводяной смеси через систему труб, кг/с (при поступлении воды в парообразующие трубы G_см=G_в); f – сечение для прохода рабочей среды, м²; r^¢ - плотность воды при температуре насыщения, кг/м³.

Приведенная скорость воды w^¢₀, м/с – скорость, которую имела бы вода, проходящая через данное сечение парообразующей трубы, при условии, что она занимала бы все ее сечение:

w^¢₀= G_в/ fr^¢.

Приведенная скорость пара w^¢¢₀, м/с – скорость, которую имел бы пар, проходящий через данное сечение парообразующей трубы, при условии, что он занимал бы все ее сечение

w^¢¢₀= G_п/fr^¢¢,

где G_п – массовый расход пара через систему труб, кг/с; r^¢¢ - плотность пара, кг/м³.

Относительная скорость пара w_r, м/с. истинные скорости воды и пара отличаются от расходных, так как в реальных условиях в совместном движении вода и пар, составляющие пароводяную смесь, движутся не с одинаковой скоростью, w_п ¹w_в.

В восходящем потоке пар движется быстрее воды, т.е. w_п>w_в; при опускном движении w_п<w_в; разность их равна относительной скорости пара

w_r=w_п-w_в.

Относительная скорость пара оказывает существенное влияние на закономерности движения пароводяной смеси.

Массовое паросодержание х – массовая доля расхода пара в потоке пароводяной смеси при w_п=w_в:

х= G_п/ G_см.

Напорное (истинное) паросодержание j - доля сечения трубы, занятая паром f_п, соответствующая истинной скорости воды и пара:

j = f_п/ f_.

напорное паросодержание j отвечает наличию относительной скорости пара w_r, т.е. w_п ¹w_в.

Действительная скорость пара

w_п = w¢¢₀/j.

Действительная скорость воды

w_в = w¢₀/(1-j).

Действительная (истинная) плотность пароводяной смеси r_н, кг/м³, соответствующая истинным значениям скорости пара и воды, определяется:

r_н = r¢-j (r¢-r¢¢) = (1-j) r¢+jr¢¢.

Кратная циркуляция К – величина, обратная массовому паросодержанию, выражает отношение количества циркулирующей воды к количеству получаемого пара за один и то же промежуток времени.

К = 1/х

Дата добавления: 2014-12-07