Höyryn kosteus

Höyryn kosteus - kylläisen höyryn sisältämän pisaranesteen suhde faasiseoksen kokonaismäärään

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

missä on nestefaasin massa, on kuivan höyryn massa. Höyrykuivuus määritetään samalla tavalla $G_f$ $G_{s}$

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

Molemmat suureet voivat luonnollisesti saada arvot 0:sta 1:een. Laajennetussa mielessä höyryn kuivuus eli neste-höyryseoksen höyrypitoisuus voidaan määrittää väliaineen entalpian ja tyydyttyneen nesteen entalpioiden ja kuivaa kylläistä höyryä kuten $i$ $minä'$ $minä''$

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

Tämä arvo voi olla negatiivinen alijäähdytetylle vedelle ja ylittää tulistetun höyryn yksikön .

Tekniikassa

Kun kattilaan muodostuu kylläistä höyryä , osa vedestä jää tippuvaan tilaan. Myös lämpöhäviöt putkistoissa johtavat ylimääräiseen lauhteen muodostumiseen , jonka määrä on sitä suurempi, mitä korkeampi tippuvan kosteuden alkutaso oli. Lauhteen osuuden kasvu puolestaan johtaa voimakkaampiin lämpöhäviöihin. Lisäksi kattiloissa, joissa on höyrytulitus , kosteuden siirtyminen tulistimeen johtaa sen nopeaan saastumiseen suoloilla , joiden liukoisuus veteen on paljon korkeampi kuin höyryssä.

Estääkseen kosteuden kulkeutumisen höyrykattiloiden rumpuihin he pyrkivät luomaan suurimman mahdollisen haihdutuspeilin väliaineen nopeuden vähentämiseksi ja käyttävät myös erityisiä erotuslaitteita . Höyryn kosteus rummun ulostulossa voidaan laskea 0,1-0,15 %:iin [1] . Ydinvoimalaitosten höyry-höyrytulistimen edessä käytetään myös erotinta , josta kosteus poistetaan regenerointijärjestelmään ja korkeakuivainen höyry menee tulistukseen.

Höyryssä karkeasti hajallaan oleva pisarakosteus antaa sille hankaavia ominaisuuksia, johtaa nopeaan venttiilien kulumiseen ja kaikkiin kohtiin, joissa virtaus muuttaa suuntaa (höyryä tiheämmät pisarat ovat suurella hitausvoimalla ja iskevät seinään). Turbiinitekniikassa höyryn lopullista kosteuspitoisuutta rajoittavat siipien kulumisolosuhteet ja viimeisten osastojen tehon heikkeneminen 8-14 % (raja pienenee kehänopeuden kasvaessa ) [2] .

Tapoja vähentää höyryn kosteutta

Edellä mainituista ja muista syistä joissain tapauksissa tekniikassa on sallittua käyttää vain täysin kuivaa kyllästettyä tai tulistettua (ainakin hieman) höyryä. Samaan aikaan monet saatavilla olevat höyrylähteet tuottavat hieman tai erittäin märkää höyryä ( RBMK - reaktorit ja monet ydinvoimalaitosten höyrygeneraattorit , rumpukattilat rummun ulostulossa, haihduttimet , useimmat GeoTPP- kaivot , matalat turbiinien poistolaitteet jne.). Höyryn kosteuden vähentämiseen ja poistamiseen käytetään seuraavan tyyppisiä laitteita:

Erottimet Erota faasit mekaanisesti . Useimmissa tapauksissa vaikutus perustuu siihen, että kun virtaus kääntyy, siitä poistuu raskaampaa nestettä keskipakovoiman vaikutuksesta, sekä sen ominaisuuteen tarttua tiettyihin materiaaleihin (erityisesti teräkseen , valurautaan ). Näin ollen on olemassa sykloni, säleikköillä varustettuja höyrynerottimia. Ne voidaan asentaa rummun sisään tai muihin paikkoihin. Ylikuumentaa höyryä

Ensisijainen tulistin asennetaan lämmönlähteen (kattila, höyrynkehitin) haihtumispinnan jälkeen ennen höyryn syöttämistä käyttöpaikkaan; useimmissa suurissa nykyaikaisissa kattiloissa se on olennainen osa, joskus se on erillinen laite. Turbiinissa työskentelyn jälkeen höyrylle voidaan antaa lisälämpöä, jonka jälkeen sen kosteuspitoisuus (jos on) poistuu ja työkyky ( entalpia ) kasvaa. Lämpövoimalaitoksissa ja joissakin ydinvoimalaitoksissa (erityisesti BN - 600- yksikössä ) höyry palautetaan lämmönlähteeseen, jossa se johdetaan erityisen putkikimpun - välitulistimen - läpi. Merkittävässä osassa ydinvoimalaitosta turbiinin kärjessä oleva höyry on aluksi märkää ja päättyy merkittävään kosteuspitoisuuteen, jonka jälkeen se lähetetään erottimeen, jossa kosteus poistetaan mahdollisimman paljon. Koska erotetun höyryn palauttaminen höyrynkehittimeen on hankalaa ja epäluotettavaa, sen ylikuumeneminen saadaan aikaan primäärihöyryllä pintalämmönvaihtimessa - höyry-höyry tulistimessa.

Kuristus Höyryn paine vapautetaan tekemättä työtä tai poistamatta lämpöä, ja sen seurauksena sen entalpia prosessin lopussa ylittää tyydyttyneen höyryn entalpian tällä alemmalla paineella. Ongelmana on, että noin 235/3,08 MPa:n parametreillä tyydyttyneen vesihöyryn entalpialla on maksimi; jos höyryä kuristetaan lähelle korkeampien parametrien kyllästysviivaa, sen kosteuspitoisuus ensin kasvaa, mikä johtaa pelkistysyksikön nopeaan kulumiseen ja mahdollistaa vain pienten parametrien kuivan höyryn saamisen [3] .

Höyrypitoisuus ja vaihenopeudet kaksivaiheisissa virtauksissa

Kaksivaiheisissa virtauksissa höyry ja neste voivat liikkua eri nopeuksilla : esimerkiksi ylöspäin suuntautuvan liikkeen aikana tiheämmät nestepisarat jäävät höyryn jälkeen ja alaspäin liikkuessa ovat sen edellä. Lisäksi laskettaessa tällaisten virtausten liikkeen dynamiikkaa (esimerkiksi laskettaessa kiertoa kattiloiden haihtumispinnan putkissa), on tärkeää, ei niinkään painosuhde kuin faasien tilavuus . [neljä]

Levikki

w_{0}

veden nopeus, m / s , kyllästyslämpötilassa (tiheys kg/m³), joka vastaa virtausnopeutta , kg /s, työnesteen kanavassa, jonka poikkileikkaus , m²

\rho'

G_{f+s}

f

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

Alennettu veden , höyryn nopeus

w_0^{\prime}

w_0^{\prime\prime}

nopeus, joka vaiheella olisi kulkiessaan koko poikkileikkauksen läpi

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

Höyryn ja veden todelliset (keskimääräiset virtausnopeudet).

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

. _

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

missä , m² on höyryn käyttämä poikkileikkausala.

f_s

Suhteellinen höyryn nopeus

w_{r}

höyryn ja veden todellisten nopeuksien ero ( , )

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

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

w_r=w''-w'

Höyry-vesi-seoksen nopeus

w_{f+s}

putkessa olevan seoksen tilavuusvirtauksen, m³/s, suhde sen poikkileikkaukseen

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

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

Massahöyrypitoisuus

x

höyryvirran massaosuus virtauksessa , . Koska vaihenopeudet eivät yleensä ole yhtä suuret, putkesta otettaessa saadaan suhde, joka ei heijasta todellista entalpian siirtymistä virtauksella.

w'=w''

x=G_s/G_{f+s}

Volumetrinen kulutuksen höyrypitoisuus

\beeta

höyryvirran tilavuusosuus virtauksessa klo . Kaikille nopeussuhteille

w'=w''

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

Todellinen (paine)höyrysisältö

\varphi

höyryn osuus putkiosuudesta: . Tätä arvoa (korkeuden keskiarvo) käytetään laskettaessa painetta , Pa, luonnollista kiertoa: järjestelmän korkeudella ja veden tiheyttä syöksyputkessa

\varphi=f_s/f

\Delta p_a

h

\rho'

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

missä m/s² on vapaan pudotuksen kiihtyvyys . Koska liike lämmitetyssä putkessa on ylöspäin, ja luonnollisen kierron paine on pienempi kuin kiertosuhteen arvon perusteella voisi olettaa . $g\noin 9,807$ $\varphi<\beta$

Muistiinpanot

↑ Zakh R. G. Kattilaasennukset . - M .: Energy, 1968. - S. 156-158. — 352 s.
↑ Lämpö- ja ydinvoimalaitosten turbiinit / Toim. A. G. Kostyuk, V. V. Frolov. - M . : MPEI Publishing House, 2001. - S. 131. - 488 s. — ISBN 5-7046-0844-2 .
↑ Lisäksi mitä alhaisemmat, sitä korkeammat ne ovat tuloaukossa, esimerkiksi höyrystä 7 MPa / 286 ° C entalpialla 2772 kJ / kg, vain noin 0,88 MPa / 174 ° C voidaan saada
↑ Dvoinishnikov V. A. et al. Kattiloiden ja kattilalaitosten suunnittelu ja laskenta: Oppikirja teknisille kouluille erikoisalalla "Kattilarakennus" / V. A. Dvoinishnikov, L. V. Deev, M. A. Izyumov. - M .: Mashinostroenie, 1988. - S. 164-167. — 264 s.

Höyryn kosteus

Tekniikassa

Tapoja vähentää höyryn kosteutta

Höyrypitoisuus ja vaihenopeudet kaksivaiheisissa virtauksissa

Muistiinpanot

Lähteet