Помощь в учёбе, очень быстро...
Работаем вместе до победы

Исследование гидродинамики при кипении водного раствора Na2SO4 в трубе и совершенствование методики расчёта испарителей

Диссертация: Исследование гидродинамики при кипении водного раствора Na2SO4 в трубе и совершенствование методики расчёта испарителей
ДиссертацияПомощь в написанииУзнать стоимостьмоей работы

В настоящее время ВПУ, реализующие термический метод водоподготовки, строятся на базе испарителей естественной циркуляции типа «И». Исследование теилогидравлических процессов в испарителях при глубоком концентрировании питательной воды выявило ряд особенностей гидродинамического и теплового режима испарителя по сравнению с работой на маломинерализованной среде, не объясняемых существующей… Читать ещё >

Содержание

  • ГЛАВА I. ОБЗОР ИССЛЕДОВАНИЙ ВЛИЯНИЯ МИНЕРАЛИЗАЦИИ НА
  • ГИДРОДИНАМИКУ И ТЕПЛООБМЕН ПРИМЕНИТЕЛЬНО К ЭНЕРГЕТИЧЕСКИМ ИСПАРИТЕЛЯМ
    • 1. 1. Конструкция и область применения современных энергетических испарителей типа «И»
    • 1. 2. Особенности гидродинамики водяного объема испарителей в условиях глубокого концентрирования питательной воды
    • 1. 3. Особенности теплового режима длиннотрубного испарителя в условиях глубокого концентрирования питательной воды
    • 1. 4. Причины пенообразования в испарителях
    • 1. 5. Влияиие минерализации на гидродинамический режим испарителя
      • 1. 5. 1. Истинное объёмное паросодержание при барботаже пара через водные растворы
      • 1. 5. 2. Скорость всплытия одиночного пузыря и групповая скорость всплытия пузырей в водных растворах
      • 1. 5. 3. Гидравлическое сопротивление при движении двухфазной смсси для растворов
    • 1. 6. Влияние минерализации на тепловой режим испарителя
      • 1. 6. 1. Теплофизические свойства водных растворов
      • 1. 6. 2. Теплоотдача при кипении в большом объёме
      • 1. 6. 3. Теплоотдача при кипении в трубах
      • 1. 6. 4. Характеристики области ухудшенного теплообмена для воды и водных растворов
    • 1. 7. Постановка задач исследования
  • ГЛАВА II. Экспериментальная установка и методика исследования. 62 2.1. Экспериментальная установка и рабочий участок
    • 2. 2. Теплофизические измерения
    • 2. 3. Методика проведения экспериментов
    • 2. 4. Методика обработки экспериментальных данных
    • 2. 5. Результаты тарировок измеряемых величин
    • 2. 6. Оценка погрешности измерений
  • ГЛАВА III. ИССЛЕДОВАНИЕ ГИДРОДИНАМИКИ ПРИ КИПЕНИИ ВОДНЫХ РАСВОРОВ В ТРУБЕ
    • 3. 1. Достоверность полученных данных
    • 3. 2. Зависимость перепада давления от массового расходного паросодер-жания, концентрации и скорости потока при кипении водного раствора в трубе
    • 3. 3. Анализ экспериментальных данных и получение эмпирической зависимости для перепада давления на участке при кипении водного раствора Na2S04 в трубе
  • ГЛАВА IV. МОДЕЛИРОВАНИЕ ТЕПЛОГИДРАВЛИЧЕСКИХ ПРОЦЕССОВ В ИСПАРИТЕЛЕ ЕСТЕСТВЕННОЙ ЦИРКУЛЯЦИИ ПРИ ЗАКРИТИ ЧЕСКОМ СОЛЕСОДЕРЖАНИИ КОНЦЕНТРАТА
    • 4. 1. Определение условий возникновения участка ухудшенного теплообмена в трубах греющей секции при докритичсской и закритической минерализации концентрата
    • 4. 2. Методология определения скорости циркуляции
    • 4. 3. Сопоставление расчётных коэффициентов теплопередачи с данными известных
    • 4. 4. Физическая модель теплогидравлических процессов в испарителе при закритической минерализации концентрата
    • 4. 5. Алгоритм расчёта испарителя с участком ухудшенного теплообмена
  • ВЫВОДЫ

Исследование гидродинамики при кипении водного раствора Na2SO4 в трубе и совершенствование методики расчёта испарителей (реферат, курсовая, диплом, контрольная)

Высокие требования к качеству добавочной воды основного контура тепловых электрических станций заставляют уделять повышенное внимание вопросам водоп од готовки как при проектировании новых, так и при эксплуатации существующих ТЭС. Большое количество аварийных ситуаций на ТЭС обусловлено именно нарушениями вводно-химического режима, вызванными плохой работой водоподготовительных установок (ВПУ).

Подготовка добавочной воды на ТЭС осуществляется химическим или термическим методом. Термический метод водоподготовки получил довольно широкое развитие как в России, так и за рубежом. В настоящее время в СНГ термическое обессоливание на базе энергетических испарителей применяется более чем на 30 ТЭС в основном с котлами высокого давления 9 МПа и сверхвысокого давления 13 МПа. В это число входят также несколько ТЭЦ и 5 КЭС с блоками сверхкритического давления 24 МПа. Испарительмые установки используются в районах с высоким солесодержанием природных вод и с высоким содержанием органических соединений в исходной воде, а также там, где ограничены возможности сброса сточных вод. При этом качество дистиллята, вырабатываемого на испарительных установках, позволяет использовать его для питания котлов сверхкритического давления. Фактически испарительные установки одновременно выполняют две функции: подготовку добавочной воды основного контура и концентрирование сточных вод. Эти качества испарительных установок, а также их высокая автономность, маневренность и относительная простота эксплуатации создают предпосылки для дальнейшего развития ВПУ на базе энергетических испарителей.

В настоящее время ВПУ, реализующие термический метод водоподготовки, строятся на базе испарителей естественной циркуляции типа «И». Исследование теилогидравлических процессов в испарителях при глубоком концентрировании питательной воды [1−8] выявило ряд особенностей гидродинамического и теплового режима испарителя по сравнению с работой на маломинерализованной среде, не объясняемых существующей физической моделью теплогидравлических процессов в испарителе [9]. Отсутствие физической модели, объясняющей сущность процессов в испарителе для закритической минерализации среды (концентрата), создаёт определённые трудности как при проектировании новых, так и при эксплуатации существующих испарительных установок.

Исследования [1−8], ввиду различных недостатков использованных схем измерения, не позволяют дать удовлетворительное объяснение всему спектру наблюдаемых явлений, таким образом, существует необходимость детального исследования теплогидравлического режима испарителя во всём диапазоне со-лесодержаний концентрата.

Повышение минерализации концентрата оказывает влияние как на тепловые, так и на гидродинамические характеристики испарителя. С точки зрения теплового режима наиболее важными факторами следует считать изменение теплофизических свойств рабочей среды, и в первую очередь физико-химической депрессии [27], и теплоотдачи при кипении [38]. С точки зрения гидродинамического режима решающее значение имеет возрастание истинного объёмного паросодержания [13, 19] и сопротивления при движении пароводяной смеси [26].

Ограниченность данных по истинному объёмному паросодержапию и отсутствие данных по перепаду давления при кипении водных растворов не позволяют построить кинематическую модель пароводяного потока и исследовать влияние режимных параметров и геометрических характеристик испарителя на гидродинамический режим. Таким образом, представляется актуальным исследование гидравлического сопротивления при движении пароводяной смеси.

Помимо вышеперечисленных факторов, теплогидравлический режим испарителя определяется ещё и геометрическими параметрами аппарата. Различие теплогидравлических режимов испарителя при малой и высокой миперализации концентрата обусловливает необходимость оптимизации конструкции испарителя для работы на высокоминерализованных средах. Существует необходимость оптимизации конструкции и аппаратов для маломинерализованных сред.

Создание методики расчёта испарителей для высокоминерализовапиых сред и оптимизация конструкции аппаратов возможно только при выяснении физической модели теплогидравлических процессов в испарителях при глубоком концентрировании питательной воды.

ВЫВОДЫ.

1. Проведено экспериментальное исследование перепада давления при кипении водного раствора № 2804 в трубе. Впервые получены данные по перепаду давления в вертикальной трубе при кипении водного раствора в диапазоне концентраций (0−30 г/кг), давлений (0,35−0,87 МПа) и скоростей (0,07−0,19 м/с). Установлены зависимости перепада давления от скорости потока, массового расходного паросодержания и концентрации раствора.

2. Проведён анализ влияния солесодержания на перепад давления при кипении водного раствора сульфата натрия в вертикальной трубе. Обнаружено, что с ростом солесодержания перепад давления растёт в диапазоне 0−20 г/кг, а затем стабилизируется. В исследованных условиях наблюдается повышение перепада давления до 30%. Влияние солесодержания на перепад давления в большей мере проявляется при повышенных скоростях.

3. На основе полученной зависимости перепада давления от скорости потока и данных по потерям давления на испарителе И-600 Саранской многоступенчатой испарительной установки, оценены скорости циркуляции в рассмотренных условиях. Установлено что, скорости циркуляции находятся в пределах скоростей воды для восполнения потерь на испарение.

4. Усовершенствована методика расчёта испарителей для закритической минерализации концентрата для низких скоростей циркуляции, которая позволяет учитывать существование участка ухудшенного теплообмена в трубах греющей секции испарителя.

5. Проведены расчёты коэффициента теплопередачи в испарителях при закритической минерализации. Обнаружено, что расчётные зависимости согласуются с опытными данными. Результаты расчёта показывают наличие максимума, после прохождения которого, коэффициент теплопередачи уменьшается вследствие образования участка ухудшенного теплообмена в трубах греющей секции испарителя.

Показать весь текст

Список литературы

  1. Стерман J1.C., Можаров H.A. Исследование работы испарителей блока К-200−130 Луганской ГРЭС //Теплоэнергетика. — 1965.- № 12.-С. 15−18
  2. Р.Ш., Сметана А. З. Особенности гидродинамики водяного объема вертикального испарителя // Теплоэнергетика. 1970. — № 4. — С. 48−50.
  3. И.Е. Ухудшение циркуляции при вспенивании котловой воды // Теплоэнергетика. 1955. — № 7. — С. 12−15.
  4. H.H., Голубев Е. К., Чернов. А. Г. Статические и динамические характеристики испарителей поверхностного типа при переменных режимах эксплуатации // Энергомашиностроение. 1980. -№ 3. — С. 2426.
  5. Д.Н., Васильев О. Л. Эксплуатация испарителей турбины К-200−130 на Змиевской ГРЭС // Электрические станции. 1971. -№ 2. -С.36−40.
  6. Е.К., Глазов Е. Е., Егоров Н. И., Попов В. П. Повышение надежности работы испарителей блоков 300 МВт // Энергомашиностроение. 1980. -№ 5. — С. 21−25.
  7. Е.К., Глазов Е. Е., Вакуленко Б. Ф., Подгорный П. И.
  8. Испарители для ТЭС и результаты их испытаний // Теплоэнергетика. -1983. № 4. — С.33−36.
  9. В.А. Исследование тепловых и гидродинамических процессов и разработка методик расчета переточных устройств и испарителей: Автореф. дисс. канд. техн. наук. М., 1993. — 20 с.
  10. A.M., Стерман Л. С., Стюшин Н. Г. Гидродинамика и теплообмен при парообразовании. М.: Высшая школа, 1986. — 392 с.
  11. Гидравлический расчет котельных агрегатов: (Нормативный метод) / Под ред. В. А. Локшина и др. М.: Энергия, 1978. — 122 с.
  12. ЬГорбуров В. И. Гидродинамика двухфазных потоков в специфических условиях эксплуатации АЭС. М.: Издательство МЭИ, 1999. — 62 с.
  13. И.П. Разработка и совершенствование термохимической ВПУ с замкнутым циклом регенерации. Автореф. дисс. канд. техн. наук. М., 1998.-20 с.
  14. М.А., Бартоломей Г. Г., Колокольцев В. А. Исследование влияния солесодержания воды не набухание уровня и коэффициент уноса // Внутрикотловые физико-химические процессы. Издательство АН СССР. 1957. — С.101−112.
  15. М.А., Мартынова О. И., Миронольский 3.JI. Процессы генерации пара на электростанциях. М.: 1969. — 356 с.
  16. С.С., Стырикович М. А. Гидродинамика газожидкостных систем. М.: Энергия, 1976 — 296 с.
  17. .П. Влияние различных факторов на качество пара // Внутрикотловые физико-химические процессы. Издательство АН СССР. 1957. -С.43−69.
  18. П.Тихомиров В. К. Пены. Теория и практика их получения и разрушения. -М.: Химия, 1983.-285 с.
  19. А.П. Гравитационные пузырьковые течения // Теплоэнергетика. -2002.-№ 8.-С. 59−64.
  20. .В., Ландау Л.Д. Acta phisicochim. USSR // ЖЭТФ. 1941. -№ 14. — С. 633- ЖЭТФ. — 1942. — № 12. — С. 802- ЖЭТФ. — 1945. — № 5. — С. 662.
  21. Л.С., Сурнов A.B., Матвеев В. П. Влияние солесодержания котловых вод на гидродинамику при барботаже // Теплоэнергетика. -1959.-№ 11.-С. 48−52.
  22. В.М. Экспериментальное исследование уноса и сепарации капель в вакуумных опреснителях: Дисс. канд. техн. паук. Калининград, 1977.- 182 с.
  23. A.A. Сепарация пара в установках с успокоителями насадочного и лопастного типа: Дисс. канд. техн. наук. -М., 1983. 167 с.
  24. B.C. Установление зависимостей для расчёта качества пара испарителей ТЭС при закритических солесодержаниях концентрата: Дисс. канд. техн. наук. М., 1986. — 203 с.
  25. Г. Одномерные двухфазные течения. М.: Мир, 1972. — 314 с.
  26. Д.А., Корнюхин И. П., Захарова Э. А. Паросодержание двухфазного адиабатного потока в вертикальных каналах // Теплоэнергетика. 1968. — № 4. — С. — 62−67.
  27. И.З., Симонов П. П. К вопросу о влиянии солесодержания жидкости на скорость подъёма пузырьков газа и пара // Известия ВУЗОВ. Нефть и газ. 1959. -№ 3. — С. 83−90.
  28. Е.И. Влияние структуры пароводяной смеси на гидродинамические характеристики сопротивлений циркуляционных контуров паровых котлов // Электрические станции. 1960. — № 12. — С. 34−37.
  29. A.A. Температура и энтальпия кипящих водных растворов хлорида натрия и сульфата натрия // Теплоэнергетика. 2000. — № 6. — С. 75−80.
  30. A.A. Частное сообщение.
  31. .Г., Рынков А. И. Исследование теплообмена при кипении водных растворов минеральных солей // Известия ВУЗов. Химия и химическая промышленность. 1958. -№ 1.~ С. 173−182.
  32. А.И., Стерман JI.C. Исследование теплоотдачи к кипящим растворам едкого натра // Химическая промышленность. 1948. — № 4. -С. 14−16.
  33. А.И., Угрехелидзе Г. П. Теплообмен при развитом кипении водосолевых растворов в трубах при повышенных давлениях // ТВТ. -1983. -Т.21. -№ 2. С. 18−21.
  34. E.H., Романовский И. М. Некоторые особенности массообмена при кипении водных растворов, содержащих сульфат кальция // ТВТ. 1968. — № 2. — С. 28−35.
  35. A.B., Леонтьева JI.A., Гальцов В. Я. // Труды МИХМ. -1972. вып. — 42. — С.44.
  36. A.B. Дне. канд. техн. наук. М.: МИХМ. — 1970. 143 с.
  37. Е.И., Акопьянц Б. Е. // Труды ЦКТИ. 1965. — вып. 59. — С.260.
  38. И.М., Стырикович М. А., Невструева Е. И. // ТВТ. 1973. — Т.11. -№ 5. — С.1044.
  39. В.Д., Бронштейн А. И., Угрехелидзе Г. П. В кн.: Теплообмен и теплофизические свойства воды, водяного пара и органических веществ. // Вып. 29. М.: ЭНИН, — 1974. — С.5−15.
  40. Г. П. Экспериментальное исследование теплообмена при кипении водных растворов солей в трубах при вынужденном движении и давлениях 0,1−20 МПа: Автореф. дисс. канд. техн. наук. М., 1981. — 20 с.
  41. B.C. Некоторые вопросы статики и динамики в парогенерирующих каналах: Дисс. канд. техн. наук. -М.: МЭИ, 1967. -160 с.
  42. А.И., Борисенко Д. И., Буяков Д. В., Зудин Ю. Б., Кузма-Кичта Ю.А., Сербии П. В. Исследование теплоотдачи при кипении водных растворов в испарителях // Экология энергетики 2000: Материалы Межд. науч.-практ. конф.-М., 2000.-С. 192−195.
  43. Ю.А. Исследование тепловых процессов и разработка методики теплогидравлического расчета испарителей: Дисс. канд. техн. наук.-М.: МЭИ, 1997.- 180 с.
  44. A.C., Кузма-Кичта Ю.А., Бурдунин М. Н., Савкин H.H.
  45. Исследование интенсификации теплообмена в переходной и закризисной областях при низких массовых скоростях // Теплоэнергетика. 1992. -№ 5. — С.44−47.
  46. Ю.Д., Привалов А. Н., Присняков В. Ф. и др. Кризис теплоотдачи при кипении калия в каналах с капиллярно-пористым покрытием стенок//Тепломассообмен. ММФ: Тез. докл. Минск: ИТМО АН БССР, 1988.-С. 76−78.
  47. Ю.Г., Комендантов A.C., Кузма-Кичта Ю.А., Бурдунин М. Н. Исследование интенсификации теплообмена в закризисной области канала с пористым покрытием // Теплоэнергетика. 1987. — № 7. — С.69−71.
  48. H.H. Исследование интенсификации теплообмена в докризисной и закризисной областях парогенерирующей трубы с пористым покрытием и разработка рекомендаций для расчета теплоотдачи: Автореф. дисс. канд. техн. наук.-М., 1988.-20 с.
  49. Д.В. Исследование влияния концентрации водного раствора сульфата натрия на теплообмен в испарителях и паропреобразовагелях: Дисс. канд. техн. наук. М.: МЭИ, 1999. — 160 с.
  50. Р.В. Исследование эффективности схем МИУ с испарителями различных типов при концентрировании многокомпонентных растворов: Дисс. канд. техн. наук. -М.: МЭИ, 2003.-215 с.
  51. B.C. Теплофизические свойства материалов ядерной энергетики. М.: Атомиздат, 1968. — 484 с.
  52. B.C. Некоторые вопросы статики и динамики в парогенерирующих каналах. Диссертация на соискание ученой степени кандидата технических наук. М.: МЭИ, 1967.
  53. А.И., Борисенко Д. И., Буяков Д. В., Зудин Ю. Б., Кузма-Кичта Ю.А., Сербии П. В. Исследование теплоотдачи при кипенииводных растворов в испарителях. Сборник докладов международной научно-практической конференции Экология энергетики 2000, Москва,.
  54. Wall temperature fluctuation on the evaporating tube at the dryout region / S. Nakanishi, S. Yamanchi, S. Ishigai, H. Kotahi. In: Heat Transfer Conf. Munchen, 1982, V.U., p. 315 — 320.54.OCT 34−70−953.20−91.
  55. A.C. Исследование влияния минерализации на гидродинамику и теплообмен в испарителях кипящего типа: Дисс. канд. техн. наук. М.: МЭИ, 2004. — 139 с.
  56. Yu.A. Kuzma-Kichta, A.S. Sedlov, A.S. Kartsev, E.O. Konjkov. Boiling of aqueous solutions: GIFU Proceedings of thermal engineering conference, 2005
  57. A.C., Кузма-Кичта Ю.А., Коньков E.O., Лавриков A.B. Исследование гидравлического сопротивления при кипении водных растворов в канале. РНКТ-4, М 2006, с. 159−162.
Заполнить форму текущей работой

Пора сдавать?