Ångfuktighet

Ångfuktighet - förhållandet mellan droppvätskan som finns i den mättade ångan och den totala mängden av blandningen av faser

y = {G_f \över{G_f+G_s}}

där är massan av vätskefasen, är massan av torr ånga. Ångtorrheten bestäms på liknande sätt $G_f$ $G_{s}$

x = {G_s \över{G_f+G_s}} = 1-y

Båda kvantiteterna kan uppenbarligen ta värden från 0 till 1. I en utökad mening kan torrheten hos ånga, eller ånghalten i en vätske-ångblandning, bestämmas genom mediets entalpi och entalpierna hos mättad vätska och torr mättad ånga som $i$ $jag'$ $jag''$

x = {{ii'}\over{i''-i'}}

Detta värde kan vara negativt för underkylt vatten och överstiga enhet för överhettad ånga .

Inom teknik

Med bildandet av mättad ånga i pannan förblir en del av vattnet i dropptillstånd. Värmeförluster i rörledningar leder också till ytterligare bildning av kondensat , vars mängd är större, desto högre var den initiala nivån av droppfuktighet. En ökning av andelen kondensat leder i sin tur till mer intensiva värmeförluster. Dessutom, i pannor med ångöverhettning, leder överföringen av fukt till överhettaren till dess snabba kontaminering med salter , vars löslighet i vatten är mycket högre än i ånga.

För att förhindra indragning av fukt i ångpannornas fat strävar de efter att skapa den största möjliga förångningsspegeln för att minska mediets hastighet och använder också speciella separationsanordningar . Ångfuktigheten vid trummans utlopp kan reduceras till 0,1-0,15 % [1] . En separator används också framför ång-ångöverhettaren vid kärnkraftverk , från vilken fukt avlägsnas till regenereringssystemet , och ånga med hög torrhet går till överhettning.

Grovspridd droppfukt i ånga ger den nötande egenskaper, leder till snabbt slitage på ventiler och alla ställen där flödet ändrar riktning (droppar som är tätare än ånga har hög tröghet och träffar väggen). Inom turbinteknik begränsas den slutliga fukthalten i ångan av bladens slitageförhållanden och minskningen av effektiviteten i de sista avdelningarna med 8-14 % (gränsen minskar med ökande periferihastighet ) [2] .

Sätt att minska fuktigheten i ånga

Av ovanstående och andra skäl är det i vissa fall inom tekniken tillåtet att endast använda helt torr mättad eller överhettad (åtminstone något) ånga. Samtidigt producerar många tillgängliga ångkällor lätt eller mycket våt ånga ( RBMK - reaktorer och många kärnkraftverksånggeneratorer , trumpannor vid utloppet av trumman, förångare , de flesta GeoTPP - brunnar , lågturbinextraktioner , etc.). Följande typer av enheter används för att minska och eliminera ångfukt:

Separatorer Separera faserna mekaniskt . I de flesta fall är effekten baserad på det faktum att när flödet vänder, sprutas en tyngre vätska ut från den med centrifugalkraft , såväl som på dess egenskap att hålla fast vid vissa material (särskilt stål , gjutjärn ). Följaktligen finns det ångseparatorer med cykloner. De kan installeras inuti trumman eller på andra ställen. Ånga överhettning

Den primära överhettaren installeras efter värmekällans förångningsyta (panna, ånggenerator) innan ånga tillförs till användningsplatsen; i de flesta stora moderna pannor är det en integrerad del, ibland är det en separat enhet. Efter att ha utfört arbete i turbinen kan ytterligare värme tillföras ångan, varefter dess fukthalt (om sådan finns) avlägsnas och förmågan att utföra arbete ( entalpi ) ökar. Vid termiska kraftverk och vissa kärnkraftverk (särskilt i BN-600- enheten ) återförs ånga till värmekällan, där den leds genom en speciell rörbunt - en mellanöverhettare. Vid en betydande del av kärnkraftverket är ångan i turbinens huvud initialt blöt och avslutas till en betydande fukthalt, sedan skickas den till separatorn, där fukt avlägsnas så mycket som möjligt. Eftersom det är obekvämt och opålitligt att återföra den separerade ångan till ånggeneratorn, tillhandahålls dess överhettning av primär ånga i en ytvärmeväxlare - en ång-ångöverhettare.

Strypning Ångans tryck frigörs utan att göra något arbete eller ta bort värme, och som ett resultat överstiger dess entalpi i slutet av processen entalpin för mättad ånga vid detta lägre tryck. Problemet är att vid parametrar på cirka 235/3,08 MPa har entalpin för mättad vattenånga ett maximum; om ånga stryps nära mättnadslinjen för högre parametrar, kommer dess fukthalt först att öka, vilket kommer att leda till snabbt slitage av reducerenheten och gör det möjligt att erhålla torr ånga med endast låga parametrar [3] .

Ånghalt och fashastigheter i tvåfasflöden

I tvåfasflöden kan ånga och vätska röra sig med olika hastigheter : till exempel under uppåtgående rörelse släpar tätare vätskedroppar efter ångan, och under nedåtgående rörelse ligger de före den. Dessutom, när man beräknar dynamiken i rörelsen av sådana flöden (till exempel vid beräkning av cirkulationen i rören på pannornas evaporativa yta), är det viktigt inte så mycket viktförhållandet som volymen av faser. [fyra]

Cirkulationshastighet

w_{0}

vattenhastighet, m / s , vid mättnadstemperatur (densitet kg/m³), motsvarande flödeshastigheten , kg /s, för arbetsvätskan i kanalen med ett tvärsnitt , m²

\rho'

G_{f+s}

f

w_0=G_{f+s}/(\rho'f\,)

Minskad hastighet av vatten , ånga

w_0^{\prime}

w_0^{\prime\prime}

hastigheten som en fas skulle ha när den passerar genom hela tvärsnittet

w_0^{\prime,\prime\prime}=G_{f,s}/(\rho^{\prime,\prime\prime}f)

Sanna (medelflöde) hastigheter för ånga och vatten

w''=G_s/(\rho^{\prime\prime}f_s)

... _

w'=G_f/(\rho^{\prime}(f-f_s))

där , m² är tvärsnittsarean som upptas av ånga.

f_s

Relativ ånghastighet

w_{r}

skillnaden mellan de verkliga hastigheterna för ånga och vatten ( , )

w''=G_s/(\rho^{\prime\prime}f_s)

w'=G_f/(\rho^{\prime}(f-f_s))

w_r=w''-w'

Ånga-vattenblandningshastighet

w_{f+s}

förhållandet mellan volymflödet, m³/s, av blandningen i röret och dess tvärsnitt

V_{f+s}=G_f/\rho'+G_s/\rho''

w_{f+s}=V_{f+s}/f

Massånginnehåll

x

massfraktion av ångflöde i flödet vid , . Eftersom fashastigheterna vanligtvis inte är lika, vid provtagning från ett rör, erhålls ett samband som inte återspeglar den verkliga entalpiöverföringen av flödet.

w'=w''

x=G_s/G_{f+s}

Volumetrisk förbrukning ånginnehåll

\beta

volymfraktion av ångflöde i flödet vid . För alla hastighetsförhållande

w'=w''

\beta={V_s \över V_{f+s}}={1 \över 1+{{{1-x}\över x}{\rho''\över \rho'}}}

Sant (tryck)ånginnehåll

\varphi

andel av rörsektionen som upptas av ånga: . Detta värde (genomsnitt i höjd) används vid beräkning av trycket , Pa, naturlig cirkulation: i höjd med systemet och vattentätheten i stupröret

\varphi=f_s/f

\Delta p_a

h

\rho'

\Delta p_a=gh\langle\varphi\rangle_h(\rho'-\rho'')

där m/s² är fritt fallacceleration . Eftersom rörelsen i det uppvärmda röret är uppåt, , och trycket av naturlig cirkulation är mindre än man kan anta, baserat på värdet på cirkulationsförhållandet . $g\ca 9,807$ $\varphi<\beta$

Anteckningar

↑ Zakh R. G. Panninstallationer. - M . : Energi, 1968. - S. 156-158. — 352 sid.
↑ Turbiner av termiska och kärnkraftverk / Ed. A. G. Kostyuk, V. V. Frolov. - M . : MPEI Publishing House, 2001. - S. 131. - 488 sid. — ISBN 5-7046-0844-2 .
↑ Dessutom, ju lägre, desto högre är de vid inloppet, till exempel från en ånga på 7 MPa / 286 ° C med en entalpi på 2772 kJ / kg, kan endast cirka 0,88 MPa / 174 ° C erhållas
↑ Dvoinishnikov V. A. et al. Design och beräkning av pannor och pannanläggningar: Lärobok för tekniska skolor i specialiteten "Boiler building" / V. A. Dvoinishnikov, L. V. Deev, M. A. Izyumov. - M . : Mashinostroenie, 1988. - S. 164-167. — 264 sid.

Ångfuktighet

Inom teknik

Sätt att minska fuktigheten i ånga

Ånghalt och fashastigheter i tvåfasflöden

Anteckningar

Källor