Formarea aburului
Cazanul cu abur funcționează la o presiune constantă a aburului. Diferitele tipuri de generatoare de abur au diferite nivele de presiune. În acest sens, este important să se știe cum depinde entalpia apei fierbinți, căldura latentă de vaporizare, entalpia de abur saturat și supraîncălzit la presiune. Odată cu creșterea presiunii până la valoarea critică (RLP = 22,13 MPa), crește în mod continuu entalpie de apă clocotită. În consecință, odată cu creșterea presiunii în cazan, suprafața de încălzire, în care se preîncălzesc apa, ar trebui să crească. Căldura latentă a vaporizării cu presiune crescătoare scade continuu și la o presiune critică este zero. Aceasta indică posibilitatea de a reduce suprafața suprafețelor de încălzire în care aburul saturat se formează din apa fiartă. Entalpia de abur saturat uscat crește cu o presiune crescătoare la 3,3 MPa și apoi cade. Prin urmare, atunci când se produce abur saturat, este inadecvat să se mărească presiunea dincolo de nivelul de 3,3 MPa.
Un efect semnificativ asupra fiabilității cazanului are un proces de fierbere, prin care se înțelege formarea de abur în interiorul volumului lichidului. Punctul de fierbere al apei din cazane este complex și ciudat. De îndată ce temperatura apei din suprafața de încălzire a cazanului atinge temperatura de saturație, pornește fierberea, care are un caracter calm. În acest caz, procesul începe în straturile de lichid care vin în contact cu peretele interior al suprafeței de încălzire. Pe măsură ce crește temperatura peretelui, crește numărul de puncte de fierbere active și procesul de fierbere devine mai intens. Bulele de abur trec treptat de la suprafață și, trecând prin stratul de apă, cresc volumul. Aceasta se explică prin faptul că temperatura în volumul lichidului fierbinte este oarecum mai mare decât temperatura de saturație (în funcție de valorile experimentale, 0,2-0,4 ° C).
La forțarea cuptorului, diferența de temperatură a peretelui și temperatura de saturație crește. În același timp, temperatura de saturație la presiunea constantă din generatorul de abur rămâne neschimbată. O creștere a diferenței de temperatură a apei la perete și la fierbere duce la creșterea cantității de căldură îndepărtată de apa fiartă din peretele suprafeței de încălzire. În cele din urmă, cantitatea de abur produsă de boiler crește. Cu toate acestea, îndepărtarea căldurii cu creșterea temperaturii între perete și apa fiartă crește până la o anumită limită, după depășirea căreia începe să scadă.
Capul de temperatură, la care îndepărtarea căldurii de la suprafața de încălzire la lichidul fierbinte atinge un maxim, este denumită de obicei prima valoare critică. Regimul de fierbere până la atingerea primei valori critice se numește bule.
La suprafețele de încălzire ale cazanelor, capul de temperatură nu trebuie să fie depășit cu prima valoare critică pentru a preveni eșecul suprafeței de încălzire.
Suprafețele de încălzire a cazanului sunt, de obicei, realizate din țevi în care, pe lângă factorii de mai sus, viteza fluidului sau amestecul de apă-abur și distribuția fazelor de vapori și lichid în țevi influențează dezvoltarea de fierbere.
Atunci când lichidul se mișcă în țevi verticale, se disting următoarele regimuri de curgere: bule, coajă, tijă și emulsie.
Fluxul de bule în țevile verticale se observă la un conținut moderat de vapori și un debit scăzut al amestecului de abur-apă. Bulele aburilor sunt mici și destul de uniform distribuite pe secțiunea transversală a tubului. Cu un flux de bule în tuburi orizontale, bulele de vapori sunt situate în partea superioară a țevii și apa din partea inferioară.
Regimul de curgere a cochiliei este observat atunci când conținutul de vapori din flux crește. Acest regim se caracterizează prin unificarea bulelor mici în coji mari care seamănă cu cojile.
Regimul de tijă este caracterizat prin prezența unei bare de abur solid care se deplasează de-a lungul centrului tubului, cu o peliculă inelară solidă, adiacentă la partea interioară a tubului.
Modul de emulsie este observat la abur și presiune înaltă. Cea mai mare parte a filmului de apă este ruptă de bulele de abur și este îndepărtată sub formă de picături. Pe peretele interior al țevii rămâne o peliculă subțire de apă.
În conductele orizontale, la viteze reduse, debitul este stratificat. În partea de sus a țevii, aburul se mișcă, care are o densitate mai mică decât apa, iar în partea inferioară - cea mai mare parte a apei.
La presiuni reduse, se observă regimul proiectil al curentului. Cu o creștere a presiunii la 3-4 MPa, ea trece într-o bule de bulgăre și la presiuni de 10 MPa într-o bule, care în anumite condiții poate trece într-o tijă și apoi într-o emulsie.
Procesul de fierbere în țevi poate apărea, de asemenea, la o temperatură a apei mai mică decât temperatura de saturație. Acest lucru se observă cu o alimentare intensă cu căldură, atunci când temperatura peretelui este mai mare decât temperatura de saturație și fierberea are loc într-un strat subțire (limită) al lichidului. Totuși, formarea de abur în zona peretelui, lovind miezul fluxului, condensează rapid. Acest boilă se numește fierbere în stratul limită sau fierberea unui lichid neîncălzit.
Studiile privind procesul de fierbere au arătat că pentru regimul cu bule este caracteristică o intensitate ridicată a transferului de căldură și posibilitatea îndepărtării fluxurilor mari de căldură de pe suprafața unității, dar nu depășesc prima valoare critică a capului de temperatură.
Articole similare
Trimiteți-le prietenilor: