Вопрос № 10

Промежуточный перегрев пара и причины его применения. Изобразить на i-s диаграмме.

Один из путей снижения конечной влажности пара является применение промежуточного перегрева пара, сущность которого состоит в следующем. После того как поток пара, совершающий работу в турбине, расширяется до некоторого давления Р₁>Р_к , он выводится из турбины и направляется в пароперегреватель. Там температура пара повышается до величины Тпп, после чего пар вновь поступает в турбину, где расширяется до давления Р_к.

Промежуточный перегрев пара обеспечивает

 влажности пара в последних ступенях турбины,

 термический кпд цикла:

Промежуточный перегрев пара осуществляется от не слишком низкой температуры до температуры, близкой к Т₁, то термический кпд дополнительного цикла будет выше термического кпд основного цикла – ведь в этом случае степень заполнения у дополнительного цикла значительно выше, чем у основного.

(–): усложняется конструкция, и  стоимость.

Вопрос № 11 Теплообмен при конденсации. Факторы, влияющие на величину коэффициента теплоотдачи при конденсации водяного пара.

Конденсация – это процесс перехода пара (газа) в жидкое состояние.

Конденсация может происходить внутри объёма пара или парогазовой смеси. Например, образование тумана или выпадение дождя – это объемная конденсация водяного пара из влажного воздуха. Для объемной конденсации необходимо, чтобы пар был перенасыщен, т.е. его плотность должна превышать плотность насыщенного пара при данном давлении. Чтобы происходил процесс объемной конденсации, в паре должны присутствовать центры конденсации (аэрозольные частицы, ионизированные атомы и др.)

Поверхностная конденсация насыщенного или п.п. происходит на твердой поверхности т/о, если температура поверхности < температуры насыщения при данном давлении.

Поверхностная конденсация бывает двух видов: капельная и пленочная.

Пленочная конденсация, т.е. жидкая конденсированная фаза образуется на поверхности т/о в виде устойчивой пленки, а капельная – когда происходит образование капель. Пленочная конденсация возникает когда конденсат смачивает данную поверхность т/о, если нет, то капельная.

Факторы, влияющие на величину коэффициента теплоотдачи при конденсации водяного пара.

Рассмотрим процесс теплопередачи от пара к охлаждающей жидкости. Интенсивность этого процесса характеризуется коэффициентом теплопередачи , где q – плотность теплового потока; Т_s , Т_ж – температуры насыщения при давлении пара вдали от пленки и охлаждающей жидкости. Коэффициент теплопередачи – величина, обратная сумме термических сопротивлений. В общем случае (когда на стенке имеются отложения примесей веществ) в процессе теплопередачи могут быть семь термических сопротивлений.

Рассмотрим первое (диффузное) терм. сопротивление R₁ = ∆Т₁/q. Механизм возникновения диффузного сопротивления состоит в следующем: когда порция паровоздушной смеси достигает поверхности пленки, пар конденсируется. При этом вблизи пленки образуется слой с повышенной концентрацией воздуха, и парциальное давление пара здесь меньше, чем в остальном объеме. Следовательно, температура пара в тонком слое вблизи пленки ниже, чем вдали, что и объясняет существование разности температур ∆Т₁.

Наличие воздуха резко снижает интенсивность процесса конденсации.

Термическое сопротивление R₂ наз-ся сопротивлением фазового перехода или молекулярно-кинетическим сопротивлением на границе раздела фаз. Дело в том, что при конденсации поток молекул к границе раздела фаз превышает поток молекул в противоположную сторону, вследствие чего в тонком слое (порядка несколько длин свободного пробега молекул) имеет место перепад давления, которому соответствует “скачок” температуры ∆Т₂.

Термическое сопротивление R₃ – это сопротивление конденсата, зависящее от режима течения пленки (ламинарное или турбулентное). R₄, R₅, R₆ – термические сопротивления отложений и стенки соответственно, определяются как отношение толщины отложений или стенки к коэффициенту теплопроводности отложений или стенки. R₇ – терм. сопротивление зависит от интенсивности отвода теплоты охлаждающей жидкостью, т.е. от коэффициента теплоотдачи.

Факторы, влияющие на коэффициент теплоотдачи при конденсации водяного пара:

Пленочная конденсация:

1. Режим течения пленки (ламинарный, ламинарно-волновой, турбулентный);

2. Скорость пара;

3. Направление движения пара (особенно при больших скоростях);

4. Силы трения на границе пар-пленка;

5. Перегретый или влажный пар.

6. Напряжения, обусловленные существованием плотности поперечного потока массы на границе раздела фаз (при больших значениях j).

7. Физические свойства жидкости (пара).

8. Наличие воздуха в водяном паре.

9. При конденсации на пучке труб: от расположения трубы в пучке.

10. Для конденсации внутри труб: от ориентации трубы в пространстве; от режима течения парожидкостной смеси: дисперсно-кольцевой, кольцевой, расслоенный, эмульсионный и другие.

Капельная конденсация:

1. Наличие в паре неконденсирующихся газов;

2. Теплопроводность стенки (на медной поверхности теплоотдача в 2-3 раза больше, чем на стальной).