Дипломы, курсовые, рефераты, контрольные...
Срочная помощь в учёбе

Исследование влияния концентрации водного раствора сульфата натрия на теплообмен в испарителях и паропреобразователях

Диссертация: Исследование влияния концентрации водного раствора сульфата натрия на теплообмен в испарителях и паропреобразователях
ДиссертацияПомощь в написанииУзнать стоимостьмоей работы

Впервые^-получены систематические экспериментальные данные по тепловым нагрузкам (д*), паросодержаниям (X*), при которых начинается переход к области ухудшенного теплообмена, и характеристикам переходной области для водного раствора сульфата натрия при низких массовых скоростях и давлениях. Обнаружено, что для водного раствора Ма2804 ухудшение теплоотдачи начинается при меньших значениях тепловой… Читать ещё >

Содержание

  • ОСНОВНЫЕ ОБОЗНАЧЕНИЯ
  • ГЛАВА I. ОБЗОР ЛИТЕРАТУРЫ. ПОСТАНОВКА ЗАДАЧ ИССЛЕДОВАНИЯ
    • 1. 1. Производительность и коэффициенты теплопередачи в испарителях кипящего типа
    • 1. 2. Особенности гидродинамики водяного объема испарителей, работающих в условиях глубокого концентрирования питательной воды
    • 1. 3. Особенности ухудшения теплоотдачи в каналах при низких массовых скоростях и давлениях для воды
    • 1. 4. Ухудшение теплоотдачи при течении водных растворов
    • 1. 5. Особенности теплоотдачи при кипении водных растворов в трубах
    • 1. 6. Постановка задач исследования
  • ГЛАВА II. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНАЯ УСТАНОВКА И МЕТОДИКА ИССЛЕДОВАНИЯ
    • 2. 1. Экспериментальная установка и рабочий участок
    • 2. 2. Теплофизические измерения
    • 2. 3. Оценка изменения статических характеристик пульсаций температуры по толщине стенки канала
    • 2. 4. Методика проведения экспериментов
    • 2. 5. Методика обработки экспериментальных данных
    • 2. 6. Результаты тарировок измеряемых величин
    • 2. 7. Оценка погрешности измерений
  • ГЛАВА III. РЕЗУЛЬТАТЫ ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНОГО ИССЛЕДОВАНИЯ ВОЗНИКНОВЕНИЯ УЧАСТКА УХУДШЕННОЙ ТЕПЛООТДАЧИ ДЛЯ ВОДНОГО РАСТВОРА NA2S04 В ВЕРТИКАЛЬНОЙ ТРУБЕ ПРИ НИЗКИХ МАССОВЫХ СКОРОСТЯХ
    • 3. 1. Особенности возникновения участка ухудшенной теплоотдачи
    • 3. 2. Характеристики переходной области
    • 3. 3. Оценка влияния на X* физических свойств раствора Na2S
  • ГЛАВА IV. МЕТОДИКА ТЕПЛОГИДРАВЛИЧЕСКОГО РАСЧЕТА ИСПАРИТЕЛЕЙ И ПАРОПРЕОБРАЗОВАТЕЛЕЙ
    • 4. 1. Методика теплогидравлического расчета испарителя с естественной циркуляцией
    • 4. 2. Методика теплогидравлического расчета двухзонного испарителя
    • 4. 3. Расчет коэффициентов теплопередачи в испарителе. Сопоставление расчетных и экспериментальных значений коэффициентов теплопередачи
  • ВЫВОДЫ

Исследование влияния концентрации водного раствора сульфата натрия на теплообмен в испарителях и паропреобразователях (реферат, курсовая, диплом, контрольная)

Для очистки сбросных вод на ТЭС широкое применение находят испарители поверхностного типа с естественной циркуляцией (испарители типа «И») [1−4]. Исследование процессов гидродинамики и теплообмена в испарительных установках.

— проводилось и ранее. Научные разработки и технические решения работ [5−8] актуальны и сегодня.

Условия в испарителях характеризуются высокой концентрацией содержащихся в природных и сточных водах солей (до 100 г/кг). В этом случае особенно при высоких перепадах температур на греющей секции заметно снижаются коэффициенты теплопередачи в испарителях, что приводит к существенному снижению производительности и экономичности водоподготовительных установок. Снижение коэффициента.

— теплопередачи в испарителе происходит в результате возникновения на испарительных трубах участков с ухудшенной теплоотдачей. Однако условия возникновения режимов ухудшенной теплоотдачи в испарителях исследованы лишь для воды, рекомендации для их расчета даны для дистиллята автором работы [9].

Для повышения надежности расчета испарителей и усовершенствования их характеристик необходимо располагать данными по теплоотдаче при кипении и паросодержаниям, при которых происходит переход к участку ухудшенной теплоотдачи при низких давлениях и массовых скоростях, для водных растворов солей, присутствующих в концентрате испарителей.

Имеющиеся в литературе данные получены для различных водных растворов при давлениях 0.1−1 МПа и массовых скоростях у.

100−1000 кг/(м с). Считается, что при кипении растворов в пристенном слое жидкости возможно увеличение концентрации примесей. При достижении критического солесодержания резко снижается интенсивность массообмена и паросодержание, при котором происходит переход к участку ухудшенной теплоотдачи, может существенно понизиться [40−44]. Ухудшение массообмена при кипении растворов с повышенным солесодержанием объясняется образованием в пристенном слое пенообразной структуры, препятствующей выходу пара из пристенного слоя в — ядро потока [40−44,50−54]. Толщина пенообразного слоя, размеры и прочность оболочек паровых пузырей, устойчивость пены зависят от режимных параметров и концентрации растворов. Кроме того, необходимо учитывать, что концентрация растворов меняется по длине и радиусу парогенерирующего канала.

Как показали исследования на воде [9−11], при низких массовых л < скоростях (< 100 кг/(м с)) паросодержание X*, при котором происходит переход к участку ухудшенной теплоотдачи, может быть существенно меньше единицы. Однако, для растворов данные «по величине X* крайне ограничены.

В водных растворах могут существенно измениться теплофизические свойства. Но имеющиеся данные малочисленны и это затрудняет обработку экспериментальных результатов и разработку расчетных рекомендаций.

Таким образом, исследование ухудшения теплоотдачи для водных растворов применительно к испарителям кипящего типа является актуальной задачей.

выводы.

1. Анализ имеющихся данных показал, что в испарителях при определенном солесодержании, называемом критическим, происходят вспенивание рабочей среды, захват пара в опускную щель и нарушение циркуляции. Вследствие этого в верхней части парогенерирующих труб может возникнуть участок ухудшенной теплоотдачи и существенно понизиться коэффициент теплопередачи испарителя. Поэтому расчет коэффициента теплопередачи длиннотрубных испарителей без учета возможности возникновения участка ухудшенной теплоотдачи и минерализации среды приводит к существенному отличию от экспериментальных данных, полученных в реальных условиях.

2. На автоматизированном экспериментальном стенде проведено исследование условий возникновения области ухудшенного теплообмена при подъёмном течении в вертикальной трубе водного раствора Ыа2804 в диапазонах массовых скоростей 7−54 кг/(м2 с), давлений 0.4−1.6 МПа, тепловых нагрузок 20−144 кВт/м и концентраций 0.3−30 г/кг. Получены распределения температуры стенки и интенсивности её пульсаций по длине трубы, изменения во времени температуры потока.

3. Впервые^-получены систематические экспериментальные данные по тепловым нагрузкам (д*), паросодержаниям (X*), при которых начинается переход к области ухудшенного теплообмена, и характеристикам переходной области для водного раствора сульфата натрия при низких массовых скоростях и давлениях. Обнаружено, что для водного раствора Ма2804 ухудшение теплоотдачи начинается при меньших значениях тепловой нагрузки и паросодержания. Давление не влияет на условия возникновения области ухудшенной теплоотдачи. На основе опытных данных предложены полуэмпирические зависимости для расчета характеристик теплообмена.

4. Впервые обнаружено, что на зависимости паросодержания начала перехода к области ухудшенной теплоотдачи от массовой скорости в исследованном диапазоне параметров существует минимум. На положение минимума и вид зависимости Х*(ру) оказывает существенное влияние концентрация водного раствора. Выделены две области концентраций: дои закритическая. Определена величина критического солесодержания (С*) в случае водного раствора сульфата натрия и показано, что она согласуется с имеющимися представлениями. Обнаружено, что с ростом относительной концентрации (С/С*) происходит стабилизация ее влияния на значения X*.

5. Усовершенствована методика теплогидравлического расчета испарителей различных конструкций с учетом снижения уровня концентрата в опускной щели, неравномерности теплоотдачи по высоте греющей секции на участках с различным механизмом передачи тепла и влияния концентрации водного раствора N32804. Предложенная методика с использованием полученных в настоящей работе зависимостей позволяет уменьшить отклонение расчетных и экспериментальных данных по сравнению с известными рекомендациями.

6. Проведены теплогидравлические расчеты двухзонного испарителя повышенной производительности и даны рекомендации по оптимальной конструкции при температурных напорах < 15 °C. Показано, что применение двухзонного испарения позволяет повысить коэффициент теплопередачи в испарителе по сравнению с испарителями типа «И» до 25%.

Показать весь текст

Список литературы

  1. Стерман J1.C., Покровский В. Н. Физические и химические методы обработки воды на ТЭС. М.: Энергоатомиздат, 1991.
  2. Стерман J1.C. Испарители. М.: Машгиз. 1956.
  3. A.C., Абрамов А. И., Васин В. А., Стерман Л. С. Исследование теплообмена и гидродинамики в испарителях и паропреобразователях- Теплоэнергетика, 1994, N 1, с.61−66.
  4. A.C., Абрамов А. И., Васин В. А., Дегтярев И. К., Хазиахметов P.M. Исследование гидродинамики и теплообмена в испарителях и паропреобразователях при глубоком | / концентрировании природных и сточных вод. Вестник МЭИ, 1994 г., № 1.
  5. Л.С. К теории паросепарации /У Журнал технической физики. 1958. Т. XXVIII. Вып. 7.
  6. Л.С., Можаров H.A. Исследование работы испарителей блока К-200−130 Луганской ГРЭС // Теплоэнергетика. 1965. № 12. С. 15−18.
  7. Л.С., Можаров H.A., Лавыгин В. М. Технико-экономический анализ работы многоступенчатых испарительных установок мгновенного вскипания. // Теплоэнергетика. 1968. № 11. С. 26 30.
  8. A.M., Стерман Л. С., Стюшин Н. Г. Гидродинамика и теплообмен при парообразовании. М.: Высшая школа, 1986.
  9. Ю.А. Исследование тепловых процессов и разработка методики теплогидравлического расчета испарителей. Диссертация на соискание ученой степени кандидата технических наук. -М.: МЭИ, 1997.- т
  10. М.А., Полонский B.C., Циклаури Г. В. Тепломассообмен и гидродинамика в двухфазных потоках атомных электростанций.
  11. Гидравлический расчет котельных агрегатов: (Нормативный метод)/Под ред. В. А. Локшина и др. М. Энергия, 1978., стр. 42 -49.
  12. Ю.М. Паровые котлы тепловых электростанций, М.: Энергоатомиздат, 1981 г.
  13. Р.Ш., Гронский Р. К., Грачева СИ., Громова Л. В. Методические указания по эксплуатации испарительных установок поверхностного типа тепловых электростанций (МУ 34−70−107−85).М.:СПО Союзтехэнерго, 1985.
  14. A.B., Бускунов Р. Ш. Испарительные установки тепловых электростанций. М.: Энергоатомиздат, 1994. — стр.152 -153.
  15. В.А. Исследование тепловых и гидродинамических процессов и разработка методик расчета переточных устройств и испарителей. Автореф.дисс.канд.техн.наук., М. 1993., стр. 5 8.
  16. Исследование, наладка и испытания опытной испарительной установки к турбине Т-100−130 ТЭЦ-21 Мосэнерго. Отчет о НИР. МЭИ, 1972.- 436
  17. А.П. Применение термического метода водоподготовки на ТЭС, работающих в переменной части графика электрической нагрузки энергосистемы. Диссертация на соискание ученой степени кандидата технических наук. М. МЭИ, 1982.
  18. Р.Ш., Сметана А. З. Особенности гидродинамики водяного объема вертикального испарителя. Теплоэнергетика, № 4, 1970.
  19. Р.Ш. Подъемное движение концентрата по опускным трубам в испарителях. Теплоэнергетика, № 7, 1972.
  20. И.Е. Ухудшение циркуляции при вспенивании котловой воды. Теплоэнергетика, № 7, 1955.
  21. H.H., Голубев Е. К., Чернов. А. Г. Статические и динамические характеристики испарителей поверхностного типа при переменных режимах эксплуатации. Энергомашиностроение, № 3, 1980.
  22. Д.Н., Васильев O.JI. Эксплуатация испарителей турбины К-200−130 на Змиевской ГРЭС. Электрические станции, № 2,1971.
  23. Е.К., Глазов Е. Е., Егоров Н. И., Попов В. П. Повышение надежности работы испарителей блоков 300 МВт. Энергомашиностроение, № 5, 1980.
  24. Е.К., Глазов Е. Е., Вакуленко Б. Ф., Подгорный П. И. Испарители для ТЭС и результаты их испытаний. Теплоэнергетика, № 4, 1983.
  25. B.C. Исследование расчетных зависимостей для качества пара испарителей ТЭС при закритических (I солесодержаниях концентрата. Диссертация на соискание ученой степени кандидата технических наук. М.: МЭИ, 1986. i !
  26. Кузма-Кичта Ю.А., Комендантов A.C., Бурдунин М. Н. и др. Исследование интенсификации теплосъема в парогенерирующих каналах с пористым покрытием /7 Теплоэнергетика, 1991. — № 5. -с.42−47.
  27. С.С. Теплоотдача и гидравлическое сопротивление. -М.: Энергоатомиздат. 1990. 367 с.
  28. Ю.Д., Привалов А. Н., Присняков В. Ф. и др. Кризис теплоотдачи при кипении калия в каналах с капиллярно-пористым покрытием стенок. Тепломассообмен — ММФ. Тезисы докладов. Минск: ИТМО АН БССР, 1988.
  29. Ю.Г., Комендантов A.C., Кузма-Кичта Ю.А., Бурдунин М. Н. Исследование интенсификации теплообмена в закризисной области канала с пористым покрытием. Теплоэнергетика, 1987, N 7, с.69−71.
  30. H.H. Исследование интенсификации теплообмена в докризисной и закризисной областях парогенерирующей трубы с пористым покрытие^и разработка рекомендаций для расчета теплоотдачи : Автореф.диссерт.канд.техн.наук, М., 1988. — 21 с.
  31. В.К., Кризис теплоотдачи и теплообмен в закризисной области в условиях, характерных для нестационарных режимов водоохлаждаемых реакторов: Автореф.диссерт.канд.техн.наук, -М., 1988. 18 с.
  32. М.И., Кабанов Л. П. Исследование теплоотдачи в области ухудшенного теплообмена при пониженных давлениях и невысоких массовых скоростях потока. Теплоэнергетика, 1977, N 7, с.81−83.
  33. В.Е. Исследование кризиса теплообмена в нестационарных процессах при аварийном уменьшении расхода в ВВЭР: Автореф.диссерт.канд.техн.наук, М., 1977. — 18 с.
  34. Ю.А., Ясколко А. Э., Трушин A.M. Исследование теплоотдачи применительно к частично заполненной активной зоне. Вопросы атомной науки и техники. Серия: Физика и техника ядерных реакторов. 1987, № 4, с. 21 — 27.
  35. Ю.Г. Исследование интенсификации закризисного теплообмена в канале с пористым покрытием и разработка рекомендаций для расчета теплоотдачи: Автореф.диссерт.канд.техн.наук, М., 1988. — 18 с.
  36. E.H., Романовский И. М. Некоторые особенности массообмена при кипении водных растворов, содержащих сульфат кальция. ТВТ, 1968, N 2.
  37. В.Д., Бронштейн А. И., Угрехелидзе Г. П. Кризисы теплообмена при кипении солевых вод в трубах. ТЭ, 1974, 10.
  38. И.М., Стырикович М. А., Невструева E.H. Некоторые критические явления в двухфазных потоках. ТВТ, Т.11, 1973, N5.
  39. А.И., Гюльмамедов Н. Б. Исследование кризиса теплообмена второго рода при кипении водных растворов Na2S04.TBT, Т.28, 1990, N6.
  40. Н.Б. Исследование кризиса теплообмена водных растворов KCl в вертикальном канале. Актуальные вопросы теплофизики и физич.гидрогазодинамики. Тез. докл. Новосибирск, 1991.
  41. Н.Б., Юсуфова В. Д., Бронштейн А. И. Влияние обработки воды трилоном Б на кризис теплообмена в парогенерирующем канале. ТЭ, 1991, N 7.
  42. Н.Б. Экспериментальное исследование кризисов теплообмена водных растворов солей в трубах при вынужденном- С53движении. Автореферат лис. на соискание уч.ст.к.т.н. Москва-1992.
  43. А.И., Угрехелидзе Г. П. Теплообмен при развитом кипении водосолевых растворов в трубах при повышенных давлениях. ТВТ, 1983, Т.21, N 2.
  44. Л.А., Галыдов В. Я. Хим. и нефт. машиностроение, 1967, N 12. с. 29.
  45. A.B., Леонтьева Л. А., Гальцов В. Я. Тр. МИХМ, 1972, вып. 42, с. 44.- 48. Грибаненков A.B. Дис. на соискание уч. ст. канд. Техн. наук. М., МИХМ, 1970.
  46. Е.И., Акопьянц Б. Е. Тр. ЦКТИ, 1965, вып. 59, с. 260.
  47. М.А., Мартынова О. И., Миропольский З. Л. Процессы генерации пара на электростанциях. М.: Энергия, 1975, с. 169.
  48. И.М., Стырикович М. А., Невструева Е. И. ТВТ, 1973, Т. 11, N 5, с. 1044.
  49. Справочник химика-энергетика. М., ГЭЦ, 1960.
  50. В.Д., Бронштейн А. И., Угрехелидзе Г. П. В кп.: Теплообмен и теплофизические свойства воды, водяного пара и органических веществ. Вып. 29. М., ЭНИН, 1974, с. 5.
  51. Г. П. Экспериментальное исследование теплообмена при кипении водных растворов солей в трубах при вынужденном движении и давлениях 0,1 +20 МПа. Автореферат диссертации на соискание уч. ст. канд. техн. н. Москва, 1981.
  52. B.C. Некоторые вопросы статики и динамики в парогенерируюших каналах. Диссертация на соискание ученой степени кандидата технических наук. М.: МЭИ, 1967.- 4Чо
  53. 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. B.C. Теплофизические свойства материалов ядерной энергетики. М.: Атомиздат, 1968. — 484 с.
  55. Н.Н., Кузма-Кичта Ю.А., Комендантов А. С. Исследование интенсификации теплообмена при кипении воды в условиях вынужденного течения в трубе с пористым покрытием. -Теплоэнергетика, 1988, № 5, с. 67 69.
  56. В.П., Ибрагимов М. Х., Номофилов Е. В. Исследование инерционности измерения микротермопарами нестационарных температур. Теплоэнергетика. 1966, № 8, с. 57 — 61 .
  57. Н.А. Теоретические основы измерения нестационарных температур. М.: Энергия, 1967, 299 — с.
  58. Y.A. Kuzma-Kichta, AS. Sedlov, A.I. Abramov, Y.A. Shkondin, D.V. Buyakov and S.A. Borisov. Experimental investigation of dryout at low mass velocities and pressures. Desalination 108 (1996), 365 369.- Hi
Заполнить форму текущей работой

Заказал и сдал!