49 Бу қазандығы барабанындағы гидродинамикалық процесстер(14 дәріс)

Барабан ішіндегі құрылғылардың сындарлы орындалуын қарастырмас бұрын, барботаж және барабан ішіндегі буды әкету процесстеріне талдау жүргізу қажет.

Су арқылы бу барботажы – сұйықтықтағы бу фазасының көтерілуі, оның (сұйықтықтың) келтірілген бағытталған қозғалыс жылдамдығы аз немесе нөлге тең. Бу барботажы қазандықтар барабандарында, еркін деңгей, іркілу пайда болған немесе айналманы төңкеру кезінде айналма контуры көтермелі құбырларда, бугенераторларында және атомды электростанциялар реакторларында, буландырушыларда және көптеген өндіріс салаларының бірқатарының басқа құрылғыларында болады. Жалпы жағдайда сұйықтық қабаты арқылы бу барботажы процесі жүретін құрылғы барботер деп аталады.

Барботер (соның ішінде барабанда да) қимасы бойына бу фазасының біркелкі таратылуы және барботаж қабатындағы бу жылдамдығын түзету үшін бөлгіш құрылғы орнатылады. Әдетте тиісті түрде есептелген мөлшерде таңдалған d₁ диаметрлі саңылаулары бар сұйықтық қабатына батырылған тесілген парақ қолданылады. Дұрыс есептелген тесік парақтар сондай-ақ су мен бу ағындарының кинетикалық энергиясын өшіреді.

Тесік парақтың жұмыс режимі бу фазасының шығындалуына және бу көпіршіктерінің және парақтағы (61-сурет) саңылау диаметріне тәуелді. Будың шығыны көп болмаған жағдайда және кіші диаметрде (d_П< d₁) көпіршіктер саңылау арқылы тұтаспай жеке көпіршік ретінде еркін өтеді (61, а сурет). Егер d_П> d₁ болса, онда бу көпіршігі саңылауға екі бөлікке бөлініп жұтылады (61, б сурет). Парақтың үстінде тұрған көпіршік бөлігіне оны парақтан жұлып алуға тырысатын көтергіш күші және конвективті токтар әсер етеді.

61-сурет –Бу көпіршіктерінің тесік қалқан арқылы қозғалысы

Парақ бетінде жаңа көпіршік пайда болғанша, парақтың астында қалған көпіршік бөліктері бір бу жастығына тұтасуы мүмкін. Сәйкесінше, жүйедегі берілген қысым және парақтағы саңылау диаметрі үшін саңылаулардағы бу жылдамдығы бар , ол көтерілген кезде тесік парақтың астында тұрақты бу жастығы пайда болады.

Тесік парақтың саңылауларындағы орташа жылдамдық мына формула бойынша анықталады

онда f_ОТВ – саңылаулардың сомалық қимасы, м².

Бу қазандықтарында, бугенераторларында, буландырғыштарда және сондай бөлшектерде саңылаулар диаметрі 8…12 мм және одан үлкен батқан тесік парақтар қолданылады, өйткені су мен бу қоспасында шлам(лайлар, құбырлардың ішкі қабаттарынан темір оксидтерінің қабыршақтары) болуы мүмкін, және ол майда саңылауларды бітейтін болады.

Тесік парақ астында саңылау диаметрі үлкеюмен бу жастықшасы бу фазасының көбірек шығындалуынан пайда болады. Бұл жағдайда бу парақ саңылауы арқылы тұтас ағын ретінде өтетін болады. Барботаждаған кезде бу ағыны жеке көпіршіктерге бөлінеді.

Будың тесік парақтың шетінен айналып кетпеуі үшін бүйірлеу орындалады (62-сурет).

Ары қарайғы будың шығындалуы кезінде (бу жылдамдығы w_МАКСболғанда) будың жеке ағыстары тесік парақты жақын жатқан сұйықтықтан бөлетін, оның үстінде тұтас бу қабатын түзеп, тесік параққа жақын тұтасуы мүмкін. Бұл құбылыс барботаж дағдарысы деп аталады.

Тесік парақ саңылауларынан шыққаннан кейін бу сұйықтық қабаты арқылы барботаждайды. Бу барботажы болатын су мен бу қоспасы қабаты динамикалық екі фазалы қабат деп аталады.

1 – тесік қалқан; 2 - жиектеу 62-сурет – Тесік парақ астындағы бу жастықшасының анықтамасына

63-суретте барабан биіктігі бойына бу болуының шынайы өзгерісі көрсетілген. Бу бағыттаушы құбырлардан шығар жерде шынайы бу болуы су мен бу қоспасындағы бу болуға тең φПВСбуландыру үстінен кейін, сосын барабанда сумен араласуға байланысты азаяды. Бу жастықшасында φПОД = 1. Тесік парақ саңылауларынан шығарда бу болуы саңылау қимасы ауданына қатысты тең φДЛ.

63-сурет – Қазандық барабанынағы бу барботажының схемасы

Динамикалық екі фазалы қабатта биіктік бойынша үш аумақты белгілеуге болады.

Биіктігі Н₁ = 30…40 мм бірінші зонада тесілген табақша үстінде, көпіршіктердің қозғалысы табақша астында пайда болатын нивелир қысымы және көтеру күштерінің әсерінен болады. Осы учаскеде тұрақты бу көпіршіктері қалыптасады (ұсақ және ірі бу ағындарының қосылуы), бу фазасының жылдамдығы төмендейді, будың болуы көбееді.

Екінші зонаны будың болуының тұрақтандыру мағыналарының зонасы деп атайды, бұл учаскеде будың болуы тұрақты φ^СТАБ_БАРБ тең. Осы биіктігі H_II = H_СТАБ зонада бу көпіршікері көтеру күшінің – Архимед күшінің әсерімен қозғалады.

Үшінші зона ауыспалы (Н_III = H_П.З). Жоғарғы қабаттарға өту барысында көпіршіктер қозғалысы жоғары керу күшінің әсерімен баяулайды, оның салдарынан φ = 1 (63 сурет). Ылғалдықы алып кету пайыз үлестерін құрайды және бу ағындарының гидродинамикасына ықпалын тигізбейді.

Барабандағы су деңгейі су өлшеуіш шыны көмегімен анықталады, ол барабанның бу және су мөлшерлерімен қосылған. Су өлшеуіш шыныда сұйық фазада бу көпіршіктері жоқ, су тығыздығы ρ' тығыздығына жақын.

Сечение барабана f_БАР барабанның кесігі булы сулы мөлшерінің биіктігі бойынша өзгереді, сондықтан w"₀ мағынасы ортаның шығындарынан ғана емес, биіктігіне де байланысты. w"₀ барабан кесігі бойынша булы сулы және бу мөлшерлерінің шекаралары арасында есептеу қабылданған. Осы шекараны булану айнасы деп атайды.

Сұйықтықты амшыларға бөлу барысында, булану айнасы бу ағыны түрінде наразылығын білдіргенде немесе бу көпіршігі су мөлшерінен шығу барысында булыдан бумен ылғалды алып кету болады.

Ылғалды бумен алып кеу оның ылғалдықω, % сипаттталады, ол су тамшыларының салмағының m_В ылғалды бу салмағына қатысылығымен анықталады

Бұл жерде m_П - бу фазасының салмағы.

Осылайша, бу ылғалдығы су тамшыларын буды бағыттайтын құбырларға тастаумен және амшыларды бу ағынымен алып кетумен анықталады. Бу кеңістігінің кішкентай биіктіктерінде негізгі рөлді су тамшыларының тура лақтырылуы ойнайды, ал үлкен биіктіктерде – ылғалдықты алып кету.