Электронная библиотека диссертаций и авторефератов России
dslib.net
Библиотека диссертаций
Навигация
Каталог диссертаций России
Англоязычные диссертации
Диссертации бесплатно
Предстоящие защиты
Рецензии на автореферат
Отчисления авторам
Мой кабинет
Заказы: забрать, оплатить
Мой личный счет
Мой профиль
Мой авторский профиль
Подписки на рассылки



расширенный поиск

Исследование кипения водных растворов при повышенных давлениях и усовершенствование методики расчета испарителей кипящего типа при закритической минерализации Лавриков Александр Владимирович

Исследование кипения водных растворов при повышенных давлениях и усовершенствование методики расчета испарителей кипящего типа при закритической минерализации
<
Исследование кипения водных растворов при повышенных давлениях и усовершенствование методики расчета испарителей кипящего типа при закритической минерализации Исследование кипения водных растворов при повышенных давлениях и усовершенствование методики расчета испарителей кипящего типа при закритической минерализации Исследование кипения водных растворов при повышенных давлениях и усовершенствование методики расчета испарителей кипящего типа при закритической минерализации Исследование кипения водных растворов при повышенных давлениях и усовершенствование методики расчета испарителей кипящего типа при закритической минерализации Исследование кипения водных растворов при повышенных давлениях и усовершенствование методики расчета испарителей кипящего типа при закритической минерализации Исследование кипения водных растворов при повышенных давлениях и усовершенствование методики расчета испарителей кипящего типа при закритической минерализации Исследование кипения водных растворов при повышенных давлениях и усовершенствование методики расчета испарителей кипящего типа при закритической минерализации Исследование кипения водных растворов при повышенных давлениях и усовершенствование методики расчета испарителей кипящего типа при закритической минерализации Исследование кипения водных растворов при повышенных давлениях и усовершенствование методики расчета испарителей кипящего типа при закритической минерализации Исследование кипения водных растворов при повышенных давлениях и усовершенствование методики расчета испарителей кипящего типа при закритической минерализации Исследование кипения водных растворов при повышенных давлениях и усовершенствование методики расчета испарителей кипящего типа при закритической минерализации Исследование кипения водных растворов при повышенных давлениях и усовершенствование методики расчета испарителей кипящего типа при закритической минерализации
>

Диссертация - 480 руб., доставка 10 минут, круглосуточно, без выходных и праздников

Автореферат - бесплатно, доставка 10 минут, круглосуточно, без выходных и праздников

Лавриков Александр Владимирович. Исследование кипения водных растворов при повышенных давлениях и усовершенствование методики расчета испарителей кипящего типа при закритической минерализации : диссертация ... кандидата технических наук : 01.04.14 / Лавриков Александр Владимирович; [Место защиты: Моск. энергет. ин-т]. - Москва, 2008. - 168 с. : ил. РГБ ОД, 61:08-5/446

Содержание к диссертации

Введение

Глава 1. Обзор исследований влияния минерализации на теплоотдачу и гидродинамику в испарителях кипящего типа 8

1.1. Конструкция и область применения современных энергетических испарителей кипящего типа 8

1.2. Особенности гидродинамики водяного объёма испарителей в условиях глубокого концентрирования питательной воды 12

1.3. Особенности теплового режима длиннотрубного испарителя в условиях глубокого концентрирования питательной воды 19

1.4. Пенообразование в испарителях 22

1.5. Влияние минерализации на гидродинамический режим испарителя 27

1.6. Влияние минерализации на тепловой режим испарителя 32

1.7. Скорость всплытия, диаметр и частота отрыва паровых пузырей для водных растворов 48

1.8. Постановка задач исследования. 56

Глава 2. Методика исследования тепловых и гидродинамических характеристик пузырькового кипения водных растворов 57

2.1. Экспериментальная установка с лазерной диагностикой кипения водных растворов при атмосферном давлении 57

2.2. Методика исследования всплытия и диаметра паровых пузырей при повышенном давлении с помощью высокоскоростной видеокамеры 69

2.3. Исследование падения давления при кипении водных растворов при пониженных массовых скоростях и давлениях 73

Глава 3. Результаты экспериментального исследования. 82

3.1. Кривая кипения в большом объеме при атмосферном давлении 83

3.2. Отрывные диаметры парового пузырька при кипении водных растворов в большом объеме при атмосферном давлении 84

3.3. Частота отрыва парового пузыря 89 3.4 Распределение температуры жидкости вблизи рабочего участка при кипении воды и водного раствора Na2S04. 93

3.5. Скорость всплытия паровых пузырей при атмосферном давлении в большом объеме. 96

3.6 Исследование скорости всплытия при повышенном давлении 102

3.7. Оценка влияния свойств среды на скорость всплытия паровых пузырей 109

3.8. Определение плотности центров парообразования 112

3.9 Перепад давления в трубе при кипении воды и водного раствора 115

3.10. Фактор взаимодействия для водных растворов 126

Глава 4. Усовершенствование методики теплогидравлического расчёта испарителя для закритического солесодержания концентрата 128

4.1 Описание теплогидравлических процессов в испарителе естественной циркуляции в широком диапазоне солесодержаний концентрата 128

4.2 Скорость всплытия паровых пузырей в испарителе при закритической минерализации концентрата 129

4.3 Паросодержание в опускной щели при закритической минерализации концентрата 132

4.4. Скорость циркуляции в испарителе 135

4.5. Определение условий возникновения участка ухудшенного теплообмена в трубах греющей секции при закритической минерализации концентрата и положительном паросодержании на входе. 140

4.6. Сравнение расчетных и измеренных коэффициентов теплопередачи и оценка скорости циркуляции при закритической минерализации концентрата 142

Приложение 1. Оценка погрешности определения основных параметров 152

Приложение 2 Сопоставление экспериментальных значений коэффициента теплопередачи в испарителях И-600 с расчетными значениями. 166

Введение к работе

Проблема сбросов воды становится все актуальнее в результате загрязнения ими источников питьевой воды. Одним из способов предварительной очистки воды является ее термическая подготовка на испарителях кипящего типа. Существующие методики для расчета испарителей используют данные по воде, что справедливо в узком диапазоне изменения концентраций.

В настоящее время термический метод водоподготовки на ТЭС реализуется с помощью испарителей кипящего типа с естественной циркуляцией. Исследование работы испарителей при глубоком концентрировании питательной воды выявило ряд особенностей их гидродинамического и теплового режима по сравнению со случаем маломинерализованной среды, не учитываемых моделями, что создаёт трудности как при проектировании новых, так и при эксплуатации существующих испарительных установок. Основными причинами обнаруженных особенностей являются изменения теплофизических свойств рабочей среды, теплоотдачи при кипении, истинного объёмного паросодержания и сопротивления при движении парожидкостной смеси.

Ограниченность данных по истинному объёмному паросодержанию и отсутствие данных о скорости всплытия одиночных и групп паровых пузырей, фактору взаимодействия для водных растворов при повышенном давлении не позволяют построить кинематическую модель парожидкостного потока. Таким образом, представляется актуальным исследование отрывных диаметров, скорости всплытия и взаимодействия паровых пузырей в водных растворах при закритической минерализации.

Помимо вышеперечисленных факторов, теплогидравлический режим испарителя определяется ещё и геометрическими параметрами аппарата. Различие теплогидравлических режимов испарителя при малой и высокой минерализации концентрата обусловливает необходимость учета геометрических параметров при расчете конструкции испарителя для работы на высокоминерализованных средах.

Расчет испарителей для высокоминерализованных сред затрудняется несовершенством методики расчёта [11], не учитывающей ряд важных факторов: снижение температурного напора по высоте греющей секции вследствие гидростатической и гидродинамической депрессии; увеличение длины экономаизерного участка из-за необходимости перегрева жидкости для начала кипения (температурный напор начала кипения) и захват пара в опускную щель.

В последнее время появилась монография [53], в которой представлена усовершенствованная методика расчета теплопередачи и гидродинамики испарителя кипящего типа при закритической минерализации среды. Однако в ней не учитываются захват пара в опускную щель, особенности взаимодействия паровых пузырей с потоком жидкости при закритической минерализации концентрата в трубах греющей секции и опускной щели и она не применима для различных аппаратов.

Таким образом, известные методики расчёта испарителей кипящего типа в случае высокоминерализованных сред нуждаются в усовершенствовании. 

Особенности гидродинамики водяного объёма испарителей в условиях глубокого концентрирования питательной воды

Стерман Л.С. и Можаров Н.А. [2], исследуя работу испарителей ИСВ 350 блока К-200-130, обратили внимание на то обстоятельство, что весовой уровень концентрата, измеренный по штатному водоуказательному стеклу, был на 100-200 мм ниже верхней трубной доски греющей секции. При уровне концентрата над греющей секцией, равном 10-90 мм, истинный уровень находится на высоте 300-400 мм, а уровень в опускной щели испарителя уходит из поля видимости вниз. Уровень в опускной щели испарителя появлялся в водоуказательном стекле только при уровне над греющей секцией 300-400 мм.

Бускунов Р.Ш. и Сметана А.З. в работе [3] исследовали гидродинамику водяного объема испарителя ИСВ-120. Испаритель ИСВ-120 имеет следующие характерные размеры: диаметр корпуса 2000 мм, диаметр греющей секции 1800 мм, высота греющей секции 1600 мм. В греющую секцию ввальцованы 808 кипятильных труб диаметром 38x33 мм. Отношение сечения кольцевой щели к суммарному сечению кипятильных труб составляет 0,85. Нижние концы двадцати опускных труб (диаметр 57 мм) паропромывочного устройства заведены в водяной объём под греющей секцией на 500 мм ниже трубной доски.

Для изучения гидродинамических характеристик испарителя авторами [3] было организовано длительное наблюдение за характеристиками испарителя при нагрузках от 6,5 до 12,5 т/ч и давлениях вторичного пара от 1,7 до 2,8 кгс/см . Весовой уровень над центром греющей секции поддерживался автоматически в пределах до 180 мм. При этом фиксировались весовые уровни у стенки корпуса и в опускной щели, а также разность полного и статического давления в опускной щели, используемая как мера интенсивности опускного движения в кольцевой щели. Солесодержание концентрата составляла 25 г/кг, щёлочность была равна 170 мг-экв/кг.

В результате исследования установлено, что существуют два различных по гидродинамике режима работы испарителя. При низких солесодержании и щелочности концентрата уровень в опускной щели немного ниже, чем над центром греющей секции, интенсивность циркуляции высокая, средняя плотность среды в щели, рассчитанная по разности весовых уровней, близка к плотности воды. Солесодержание - общая концентрация раствора При достижении щелочности концентрата значения 16-21 мг-экв/кг и солесодержания концентрата около 3 г/кг уровень концентрата в опускной щели и интенсивность циркуляции уменьшаются и при значениях щелочности 28-40 мг-экв/кг и солесодержания 4-6 г/кг стабилизируются.

Но - весовой уровень над центром греющей секции; Я/ - весовой уровень у стенки корпуса испарителя; #2 - весовой уровень в опускной щели; Ар - разность полного и статического давления в опускной щели; р- средняя расчётная плотность среды в опускной щели. Резкое понижение весового уровня концентрата в опускной щели испарителя авторы [2,3] объясняют вспениванием концентрата, которое начинается при достижении критического солесодержания. Вспененная вода увлекается в кольцевую щель, что, с одной стороны, приводит к уменьшению средней плотности смеси до 250-350 кг/м3 и, с другой стороны, к возрастанию гидравлического сопротивления опускного участка. Аналогичное явление наблюдалось автором [4] в барабанных котлах с естественной циркуляцией при щелочности котловой воды выше 25-28 мг-экв/кг.

В качестве причины снижения весового уровня в опускной щели авторами названных работ указывается захват пара в опускную щель, вызванный вспениванием концентрата. В работе [9] измерены положения весовых уровней концентрата над греющей секцией и в опускной щели во времени при переходе через критическое солесодержание, на испарителе И-600 Саранской ТЭЦ-2 .

При частичном разрыве контура естественной циркуляции весовой уровень в щели будет определяться перепадом давления в трубах греющей секции и потерей давления в опускной щели. Так как значения перепада давления в трубах и потери давления в опускной щели при прочих равных условиях определяются скоростью циркуляции, то каждому определённому перепаду в трубе и расходу среды при сливе в опускную щель будет соответствовать свой весовой уровень в ней.

При переходе через критическое солесодержание концентрата среда вспенивается, и групповая скорость всплытия паровых пузырей резко снижается. Это обусловливает существенное возрастание истинного объёмного паросодержания в трубах греющей секции, увеличение динамического напора пароводяных струй на выходе из труб греющей секции (при одних и тех же расходах) и, как следствие, уменьшение расхода в опускную щель. В результате снижается скорость циркуляции, что должно привести к снижению перепада давления на греющей секции. Кроме того, увеличение истинного объёмного паросодержания в трубах греющей секции приводит к снижению нивелирной составляющей перепада давления. Всё это приводит к снижению весового уровня в опускной щели.

Однако в схеме измерений в работе [9] на испарителе отсутствовало водомерное стекло по уровню концентрата у стенки корпуса испарителя (по модели «частичного разрыва» контура естественной циркуляции при закритическом солесодержании этот уровень должен быть равен нулю). Испаритель И-600 относится к длиннотрубным испарителям (высота греющей секции 3580 мм), поэтому величина истинного объёмного паросодержания на выходе из труб греющей секции может быть существенно выше, чем в аппаратах типа ИСВ (короткотрубные испарители), следовательно, модель [9] можно применить для данного аппарата.

В результате эксперимента в работе [10] были получены изменения во времени весовых уровней и скорости среды в опускной щели в штатном и пусковом режимах при докритическом (рис. 1.6а) и закритическом (рис. 1.66) солесодержании концентрата.

Скорость циркуляции в корпусе испарителя И-600 при докритической минерализации концентрата составляет по данным измерений от 0,5 до 1,0 м/с и её значение согласуется с рассчитанным по методике [11] для чистой воды. При закритической минерализации концентрата в опускной щели наблюдается как нисходящее, так и восходящее движение, скорость среды в не превышает 0,2 м/с (среднее значение 0,1 м/с), что близко к чувствительности использованной трубки Пито.

Методика исследования всплытия и диаметра паровых пузырей при повышенном давлении с помощью высокоскоростной видеокамеры

В работе проведено исследование диаметров и скорости всплытия паровых пузырей для воды и водного раствора сульфата натрия 20г/л в диапазоне давлений 0.25-ІМПа. Для измерения диаметров и скорости всплытия паровых пузырей применялась скоростная видеосъемка процесса кипения. Схема метода показана на рис 2.9. Съемка осуществляется в проходящем свете. Фокусное расстояние объектива составляло 150мм. Жидкость Высокоскоростная Источник света Поверхность нагрева видеокамера Рис 2.9. Схема метода определения диаметров и скорости всплытия паровых пузырей Обработка данных, полученных при съемке, осуществляется с помощью разработанной компьютерной программы. Данная программа позволяет определять диаметры всплывающих пузырей и их скорость (направление вектора и значение). В программе производится автоматическое распознавание изображения пузыря на кадре, далее определяются центры масс для каждого пузыря, а также их эквивалентные диаметры. При этом программа позволяет отслеживать движение отдельных паровых пузырей в течение всего времени их нахождения в кадре. Для обработки отбираются пузыри, целиком находящиеся в границах кадра. Скорость всплытия парового пузыря определяется по следующей формуле: w = Vn YJ)-v (2Л1) где Yn- координата центра масс на n-м кадре [пиксел], S- пространственный масштаб [пиксел/мм], v- скорость съемки [кадров/с]. Поскольку измеренные в опыте значения являются оценками случайных величин, то для фиксированной тепловой нагрузки строятся кривые плотности вероятности скорости всплытия и диаметров паровых пузырей и определяются наиболее вероятные значения.

Для проверки достоверности данных, полученных с помощью программы, была проведена также и ручная обработка. При этом была использована графическая программа ImageJ. Для использования программы ImageJ, полученный видеофильм, с записью процесса кипения, был разбит по кадрам согласно скорости съемки видеокамеры, которая составляла 1000 кадров/сек. В качестве масштаба была выбрана трубка в рабочей камере, диаметр которой известен, и показал согласование с известными результатами работ М. Шоджи [56]. Методика обработки кадров была построена на измерении характерных точек парового пузыря на начальном кадре и их смещения относительно горизонтальной оси на последующем кадре. Для удобства получения результатов оценка скорости всплытия паровых пузырей производилась через 25 кадров, когда изменение расположения паровых пузырей можно легко увидеть. После получения данных по ширине, высоте парового пузыря и расстоянию, которое он прошел за данное время, они были обработаны.

За диаметр парового пузыря принимался его эквивалентная величина. Она была выбрана как среднее арифметическое между шириной и высотой парового пузыря, а скорость всплытия рассчитывалась как расстояние, пройденное паровым пузырем, ко времени его прохождения. В результате были обработаны 200 паровых пузырей. Затраченное время на их получение и обработку составило 10 часов. На рис 2.10 представлены распределения скорости всплытия паровых пузырей для воды при давлении 1 МПа, полученные в результате автоматической обработки (а,Ь) и ручной обработки (c,d). Каждое распределение в случае автоматической обработки построено в результате обработки данных по 300 пузырям. Распределения позволяют определить наиболее вероятную скорость всплытия для данного интервала диаметров пузырей. Из распределения видно, что с ростом диаметра парового пузыря увеличивается дисперсия скорости всплытия, так для пузырей диаметром 0.5-1мм дисперсия составила 0.085м/с, для пузырей 1-1.5мм - 0.122м/с.

Типичные распределения скорости всплытия паровых пузырей (а,Ь- автоматическая обработка в программе, c,d- ручная обработка) Из распределения (2.10с) видно, что более 50 % паровых пузырей имели скорости всплытия в интервале 0,2-0,3 м/с. Скорость всплытия паровых пузырей в интервалах 0,1-0,2 и 0,3-0,4 м/с также часто наблюдалась при обработке экспериментальных данных, однако паровые пузыри с меньшей скоростью всплытия наблюдались чаще. Паровые пузыри, всплывающие со скоростью менее 0,1 м/с при ручной обработке изображений пузырей с эквивалентным диаметром более 0,5 мм отмечены не были. Скорости всплытия паровых пузырей более 0,4 м/с были отмечены в опытах, однако количество паровых пузырей незначительно. Распределение (2.10d) качественно повторяет распределение (2.10с).

Отрывные диаметры парового пузырька при кипении водных растворов в большом объеме при атмосферном давлении

Для исследования процесса кипения в работе использована методика лазерного зондирования, разработанная в [54,55]. В соответствии с методикой исследования луч лазера направляется вблизи поверхности нагрева, размеры луча определяются размерами диафрагмы прямоугольного сечения (в опытах 2.1x1 мм). На рис.3.3-3.5 представлены распределения отрывных диаметров при различных тепловых нагрузках для воды и водного раствора Na2S04 двух концентраций ЗОг/л и 8 г/л. По распределениям определяется наиболее вероятная d (r =d /2) величина отрывного диаметра (радиуса) парового пузыря для каждого режима. Для водного раствора Na2S04 с концентрацией 8 г/л были проведены измерения сразу на нескольких центрах парообразования при различных тепловых нагрузках (рис.3.5).

Распределения отрывных диаметров паровых пузырей при кипении раствора Na2S04 8 г/л Из анализа распределений отрывных диаметров обнаружены следующие закономерности для воды и водного раствора Na2S04: с ростом тепловой нагрузки уменьшается дисперсия (рис. 3.5). При примерно одинаковой тепловой нагрузке для раствора Na2S04 с концентрацией 8 г/л распределение отрывных диаметров имеет меньшую дисперсию, чем для воды и водного раствора Na2S04 с концентрацией 30 г/л. Из полученных данных можно заключить что, чем больше тепловая нагрузка, передаваемая через центр парообразования, тем меньшая дисперсия отрывного диаметра для этого центра наблюдается в эксперименте.

Сравнение опытных данных по отрывным диаметрам паровых пузырей для воды с расчетными (рис.3.6) показало, что формула Ягова В.В описывает результаты с отклонением до 30%. Каждая точка на графике является наиболее вероятной величиной, полученной при обработке распределений, построенных по массивам из 600-5000 значений.

Наиболее вероятные значения отрывных радиусов паровых пузырей при кипении воды и водных растворов Na2S04 исследованных двух концентраций близки (рис. 3.6). Основываясь на результатах опыта при атмосферном давлении в первом приближении можно считать, что отрывные диаметры паровых пузырьков для водных растворов подчиняются зависимостям по отрывным диаметрам паровых пузырьков для воды. Применительно к условиям в испарителях кипящего типа необходимо получить данные по отрывным диаметрам паровых пузырьков при повышенных давлениях.

Данные настоящей работы: 1- вода, 2 - водный раствор Na2S04 с концентрацией 8 г/л, 3 - водный раствор Na2S04 с концентрацией 30 г/л (4-5) -известные данные для воды[50], 6) формула В.В Ягова [51] На рис. 3.7 представлена эволюция распределения отрывных диаметров во времени, полученная при обработке 100 паровых пузырей для выбранных интервалов времени. Общее время наблюдения составляло 6 с, выбранный интервал времени составил примерно 0.5 с. Как видно, вид распределения существенно меняется для последовательных интервалов времени, что может быть связанно с влиянием соседних центров парообразования. На рис.3.8 представлены распределения частот отрыва парового пузыря при кипении воды при атмосферном давлении для двух случаев: когда его радиус равен 0.9 мм и 1 мм. По этим распределениям можно найти наиболее вероятные частоты отрыва для выбранного радиуса парового пузырька. При кипении воды наиболее вероятное значение частоты отрыва составляет 40 Гц в случае радиуса парового пузырька 1.0 мм и 38 Гц - радиуса парового пузырька 0.9 мм.

Частота отрыва в зависимости от отрывного радиуса пузырька для двух центров парообразования. Вода. q=62 кВт/м . В экспериментах обнаружен разброс значений частоты отрыва для разных тепловых нагрузок. Это связанно с тем, что частота отрыва на одном центре парообразования нелинейно зависит от расстояния между соседними центрами парообразования, которое меняется при различных нагрузках из-за активации новых центров парообразования [57]. На рис. 3.10 представлены частоты отрыва паровых пузырей, полученные при исследовании кипения дистиллированной воды и водного раствора Na2S04 различных концентраций при атмосферном давлении. Для сравнения приведены результаты расчета по формулам: А А Волошко и данные, полученные с помощью киносъемки. Результаты, полученные в опытах на воде, удовлетворительно согласуются с известными данными. По сравнению с водой для водных растворов получены большие частоты отрыва, что согласуется с данными по теплоотдаче.

Указанные отличия частоты отрыва парового пузыря при концентрации 8 г/л, объясняются особенностями распределений отрывных диаметров паровых пузырей для этого раствора. Как показано в разделе 3.2, распределения отрывных диаметров паровых пузырей для раствора Na2SC 4 , с концентрацией 8 г/л, имеют меньшую дисперсию по сравнению с водой и раствором Na2S04 с концентрацией 30 г/л. Можно сделать вывод, что тепловая нагрузка, отводимая центром парообразования в этом случае, больше. Тепловая нагрузка которая при сохранении отрывного диаметра, отводится за счет большей частоты отрыва парового пузырька. Поскольку отрывные диаметры сохраняются, частота отрыва растет за счет уменьшения времени ожидания.

Уменьшение времени ожидания можно объяснить следующим образом. Как известно, температура насыщения у водных растворов зависит от солесодержания и у стенки в процессе кипения концентрация очевидно выше, чем в объеме. Поэтому после отрыва парового пузырька, в пристенный перегретый слой попадает жидкость с меньшим солесодержанием и уменьшается температура начала кипения в рассматриваемом центре парообразования. При больших солесодержаниях разница между концентрацией раствора у стенки и в объеме жидкости будет уменьшаться и время ожидании снова возрастет.

Скорость всплытия паровых пузырей в испарителе при закритической минерализации концентрата

Для определения истинного паросодержания в потоке в методиках [9-11,52-53] используется оценка скорости всплытия паровых пузырей по зависимостям для чистых жидкостей, которые приведены ниже. Такая оценка справедлива для условий, когда наиболее вероятная величина диаметра парового пузырька 1.5 мм и поток имеет структуру, характерную для чистых жидкостей.

В настоящей работе истинное паросодержание в потоке при кипении водных растворов определяется следующим образом. Согласно проведенным в настоящей работе экспериментам для водных растворов при повышенном давлении диаметры всплывающих паровых пузырей делятся на три группы: 1) большие паровые пузыри (d l) мм, скорость всплытия которых примерно одинаковая и составляет wnyi = 30-15 см/с в зависимости от концентрации, 2) небольшие паровые пузыри (d=0.4-l) мм , скорость всплытия которых соответствует скорости всплытия пузырей при кипении воды и составляет wny3 = 3-10 см/с , 3) пена, маленькие паровые пузырьки (d 0A) мм, скорость всплытия которых примерно равна скорости движения потока.

Исходя из предположения, что паровые пузырьки в водных растворах для условий в опускной щели при закритической концентрации не сливаются между собой, можно полагать, что отрывной диаметр их сохраняется и при движении в ядре потока.

Анализируя закономерности движения паровых пузырей и используя принцип обратимости движения, в работе [58] отмечают резкое увеличение захвата пара нисходящим потоком жидкости в том случае, когда его скорость больше минимальной скорости всплытия пузырей пара. Большое влияние на этот процесс оказывает солесодержание жидкости. При достижении критического солесодержания водного раствора начинается интенсивное пенообразование и вспененная жидкость увлекается в опускной участок.

Как показали измерения в работе [10], скорость циркуляции при закритической минерализации составляет примерно 0.1-0.2 м/с, и условие захвата пара в опускную щель выполняется, так как скорость паровых пузырей равна примерно 0.03-0.1 м/с. Таким образом скорость циркуляции при закритической минерализации больше скорости паровых пузырей w0 w_ny3 (4.9)

Истинное паросодержание потока в опускной щели можно определить, если предположить, что в опускную щель захватывается парожидкостнои поток с тем же истинным объемным паросодержанием, что и на краю греющей секции, а на краю греющей секции истинное паросодержание потока равно истинному паросодержанию над греющей секцией.

Далее с учетом изменения площади сечения приведенная скорость пара, полученная при рассмотрении его захвата в щель, суммируется со средней приведенной скоростью пара, образовавшегося в результате кипения на обечайке греющей секции.

Паросодержание над греющей секцией рассчитывается так же, как в вертикальном канале с учетом изменения приведенных скоростей фаз за счет изменения площади сечения. Тогда истинное объемное паросодержание в опускной щели будет складываться из двух составляющих: истинного паросодержания на входе в опускную щель и добавки за счет кипения на обечайке греющей секции в опускной щели.

Предложенная методика учета захвата пара в опускную щель позволила заменить эмпирическую зависимость для расчета паросодержания в опускной щели [11]. Полученные скорости циркуляции составили 0.14-0.25 м/с, что согласуется с данными экспериментов о понижении скорости циркуляции [10] и это не противоречит условию захвата пара в опускную щель. Наличие положительного расходного массового паросодержания на выходе из опускной щели за счет захвата пара означает отсутствие экономайзерного участка и участка кипения с недогревом.

В работе Уолииса [28] на странице 129 проводится сравнение экспериментальных и расчетных данных по относительной скорости скольжения фаз при опускном движении для системы воздух-вода в случае вертикального пузырькового течения.

Показано, что относительная скорость фаз составляет 0.1-0.2 м/с, что соответствует скорости подъема газовых пузырей в неподвижной жидкости. Однако формулы (4.2-4.3) предсказывают большие значения для скорости скольжения фаз, что может рассматриваться как подтверждение выбора ц/ез -1 для опускной щели.

Похожие диссертации на Исследование кипения водных растворов при повышенных давлениях и усовершенствование методики расчета испарителей кипящего типа при закритической минерализации