Vlhkost páry

Vlhkost páry - poměr kapkové kapaliny obsažené v syté páře k celkovému množství směsi fází

y = {G_f \over{G_f+G_s}}

kde je hmotnost kapalné fáze, je hmotnost suché páry. Obdobně se stanoví parní suchost $G_f$ $G_{s}$

x = {G_s \over{G_f+G_s}} = 1-y

Obě veličiny mohou samozřejmě nabývat hodnot od 0 do 1. V rozšířeném smyslu lze sušinu páry neboli obsah par ve směsi kapalina-pára určit pomocí entalpie média a entalpií nasycené kapaliny a suchá nasycená pára jako $i$ $já'$ $já''$

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

Tato hodnota může být záporná pro podchlazenou vodu a přesáhnout jednotku pro přehřátou páru .

V technologii

Při tvorbě syté páry v kotli zůstává část vody ve stavu odkapávání. Rovněž tepelné ztráty v potrubí vedou k dodatečné tvorbě kondenzátu , jehož množství je tím větší, čím vyšší byla počáteční hladina kapající vlhkosti. Zvýšení podílu kondenzátu zase vede k intenzivnějším tepelným ztrátám. Navíc u kotlů s přehříváním páry vede přenos vlhkosti do přehříváku k jeho rychlé kontaminaci solemi , jejichž rozpustnost ve vodě je mnohem vyšší než v páře.

Aby nedocházelo ke strhávání vlhkosti v bubnech parních kotlů, snaží se o vytvoření co největšího odpařovacího zrcadla pro snížení rychlosti média a používají také speciální separační zařízení . Vlhkost páry na výstupu z bubnu lze snížit na 0,1-0,15 % [1] . Před přehřívačem páry v jaderných elektrárnách je také použit odlučovač , ze kterého je odváděna vlhkost do regeneračního systému a pára s vysokou suchostí jde k přehřívání.

Hrubě rozptýlená kapková vlhkost v páře jí dodává abrazivní vlastnosti, vede k rychlému opotřebení ventilů a všech míst, kde proudění mění směr (kapky, které jsou hustší než pára, mají velkou setrvačnost a narážejí do stěny). V turbínové technice je konečná vlhkost páry limitována podmínkami opotřebení lopatek a poklesem účinnosti posledních oddílů o 8-14 % (limit klesá s rostoucí obvodovou rychlostí ) [2] .

Způsoby, jak snížit vlhkost páry

Z výše uvedených a dalších důvodů je v některých případech v technologii přípustné používat pouze zcela suchou sytou nebo přehřátou (alespoň mírně) páru. Mnoho dostupných zdrojů páry přitom produkuje páru mírně nebo velmi vlhkou ( reaktory RBMK a mnoho parogenerátorů jaderných elektráren , bubnové kotle na výstupu z bubnu, výparníky , většina vrtů GeoTPP , nízké odběry turbín atd.). Ke snížení a odstranění vlhkosti páry se používají následující typy zařízení:

Separátory Mechanicky oddělte fáze . Ve většině případů je účinek založen na skutečnosti, že při otáčení proudění je z něj odstředivou silou vymrštěna těžší kapalina a také na jeho vlastnosti přilnout k určitým materiálům (zejména oceli , litině ). V souladu s tím existují cyklonové, žaluziové odlučovače páry. Mohou být instalovány uvnitř bubnu nebo na jiných místech. Přehřátí páry

Primární přehřívák se instaluje za odpařovací plochu zdroje tepla (kotel, vyvíječ páry) před dodáním páry do místa použití; u většiny velkých moderních kotlů je nedílnou součástí, někdy jde o samostatné zařízení. Po vykonání práce v turbíně může být páře předáno dodatečné teplo, načež se odstraní její obsah vlhkosti (pokud existuje) a zvýší se schopnost konat práci ( entalpie ). V tepelných elektrárnách a některých jaderných elektrárnách (zejména v bloku BN-600 ) se pára vrací zpět do zdroje tepla, kde prochází speciálním trubkovým svazkem - mezipřehřívačem. Na významné části jaderné elektrárny je pára v hlavě turbíny zpočátku mokrá a končí na značnou vlhkost, poté je posílána do separátoru, kde je vlhkost co nejvíce odstraněna. Protože je nepohodlné a nespolehlivé vracet oddělenou páru zpět do parogenerátoru, zajišťuje její přehřívání primární pára v povrchovém výměníku tepla - přehříváku pára-pára.

Škrcení Tlak páry se uvolňuje, aniž by se dělala nějaká práce nebo odebíralo teplo, a v důsledku toho její entalpie na konci procesu převyšuje entalpii syté páry při tomto nižším tlaku. Problém je, že při parametrech cca 235/3,08 MPa má entalpie nasycené vodní páry maximum; je-li pára přiškrcena v blízkosti saturační čáry vyšších parametrů, dojde nejprve ke zvýšení její vlhkosti, což povede k rychlému opotřebení redukční jednotky a umožní získat suchou páru pouze nízkých parametrů [3] .

Obsah páry a fázové rychlosti ve dvoufázových tocích

Ve dvoufázových proudech se pára a kapalina mohou pohybovat různými rychlostmi : například při pohybu vzhůru hustší kapky kapaliny zaostávají za párou a při pohybu dolů jsou před ní. Navíc při výpočtu dynamiky pohybu takových toků (například při výpočtu cirkulace v potrubích odpařovací plochy kotlů) není důležitý ani tak poměr hmotnosti jako objemu fází. [čtyři]

Rychlost oběhu

w_{0}

rychlost vody, m / s , při teplotě nasycení (hustota kg/m³), odpovídající průtoku , kg /s, pracovní tekutiny v kanálu o průřezu , m²

\rho'

G_{f+s}

F

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

Snížená rychlost vody , páry

w_0^{\prime}

w_0^{\prime\prime}

rychlost, kterou by měla fáze při průchodu celým průřezem

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

Skutečné (průměrné průtoky) rychlosti páry a vody

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

.. _

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

kde , m² je plocha průřezu, kterou zabírá pára.

f_s

Relativní rychlost páry

w_{r}

rozdíl mezi skutečnými rychlostmi páry a vody ( , )

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

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

w_r=w''-w'

Rychlost směsi pára-voda

w_{f+s}

poměr objemového průtoku, m³/s, směsi v potrubí k jeho průřezu

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

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

Hmotnostní obsah par

X

hmotnostní podíl toku páry v toku při , . Protože fázové rychlosti obvykle nejsou stejné, při odběru vzorků z potrubí se získá vztah, který neodráží skutečný přenos entalpie prouděním.

w'=w''

x=G_s/G_{f+s}

Objemová spotřeba obsahu páry

\beta

objemový podíl toku páry v toku při . Pro jakýkoli poměr rychlostí

w'=w''

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

Obsah skutečné (tlakové) páry

\varphi

podíl části potrubí obsazené párou: . Tato hodnota (průměr ve výšce) se používá při výpočtu tlaku , Pa, přirozené cirkulace: ve výšce systému a hustotě vody ve svodu

\varphi=f_s/f

\Delta p_a

h

\rho'

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

kde m/s² je zrychlení volného pádu . Vzhledem k tomu, že pohyb ve vyhřívaném potrubí je směrem nahoru, a tlak přirozené cirkulace je menší, než by se dalo předpokládat, na základě hodnoty cirkulačního poměru . $g\cca 9,807$ $\varphi<\beta$

Poznámky

↑ Zakh R. G. Instalace kotlů. - M .: Energie, 1968. - S. 156-158. — 352 s.
↑ Turbíny tepelných a jaderných elektráren / Ed. A. G. Kosťuk, V. V. Frolov. - M . : Nakladatelství MPEI, 2001. - S. 131. - 488 s. — ISBN 5-7046-0844-2 .
↑ Navíc čím nižší, tím vyšší jsou na vstupu, např. z páry 7 MPa / 286 °C s entalpií 2772 kJ / kg lze získat jen asi 0,88 MPa / 174 °C
↑ Dvoinishnikov V. A. et al. Navrhování a výpočty kotlů a kotelen: Učebnice pro technické školy v oboru "Kotelna" / V. A. Dvoinishnikov, L. V. Deev, M. A. Izyumov. - M .: Mashinostroenie, 1988. - S. 164-167. — 264 s.

Vlhkost páry

V technologii

Způsoby, jak snížit vlhkost páry

Obsah páry a fázové rychlosti ve dvoufázových tocích

Poznámky

Zdroje