Характеристики пароводяной смеси.
Основные характеристики течения пароводяного потока:
Скорость циркуляции м/с — скорость воды при температуре насыщения, соответствующая расходу рабочего тела в трубах:
где — массовый расход пароводяной смеси через систему труб, кг/с (при поступлении воды в парообразующие трубы ); - сечение для прохода рабочей среды, м2; — плотность воды при температуре насыщения, кг/м3.
Приведенная скорость воды , м/с — скорость, которую имела бы вода, проходящая через данное сечение парообразующей трубы, при условии, что она занимала бы все ее сечение:
Приведенная скорость пара м/с — скорость, которую имел бы пар, проходящий через данное сечение парообразующей трубы, при условии, что он занимал бы все ее сечение
где — массовый расход пара через систему труб, кг/с; —плотность пара, кг/м3.
Относительная скорость пара , м/с. Истинные скорости воды и пара отличаются от расходных, так как в реальных условиях в совместном движении вода и пар, составляющие пароводяную смесь, движутся не с одинаковой скоростью,
В восходящем потоке пар движется быстрее воды, т. е. ;
Относительная скорость пара оказывает существенное влияние на закономерности движения пароводяной смеси.
Массовое паросодержание х — массовая доля расхода пара в потоке пароводяной смеси при wп=wв
Для равновесного термодинамического течения массовое паросодержание выражают также формулой
- сматриваемом сечении системы труб, кДж/кг; i' — удельная энтальпия воды на линии насы щения при давлении в данном сечении кДж/кг; —теплота фазового перехода пpи том же давлении, кДж/кг. Массовое водосодержание
Скорость пароводяной смеси м/с.
В свою очередь массовые расходы, кг/с, воды и пара соответственно равны:
где Vв и Vn — объемные расходы воды и пара, м3/с.
После подстановки GB и Gn в получим:
Подстановка
из
уравнения в дает:
нии wп<wв;
разность их равна относительной
скорости пара
или
Характеристики движения пароводяной смеси.
Основные характеристики течения пароводяного потока:
Скорость циркуляции м/с — скорость воды при температуре насыщения, соответствующая расходу рабочего тела в трубах:
где — массовый расход пароводяной смеси через систему труб, кг/с (при поступлении воды в парообразующие трубы ); - сечение для прохода рабочей среды, м2; — плотность воды при температуре насыщения, кг/м3.
Приведенная скорость воды , м/с — скорость, которую имела бы вода, проходящая через данное сечение парообразующей трубы, при условии, что она занимала бы все ее сечение:
Приведенная скорость пара м/с — скорость, которую имел бы пар, проходящий через данное сечение парообразующей трубы, при условии, что он занимал бы все ее сечение
где — массовый расход пара через систему труб, кг/с; —плотность пара, кг/м3.
Относительная скорость пара , м/с. Истинные скорости воды и пара отличаются от расходных, так как в реальных условиях в совместном движении вода и пар, составляющие пароводяную смесь, движутся не с одинаковой скоростью,
В восходящем потоке пар движется быстрее воды, т. е. ;
Относительная скорость пара оказывает существенное влияние на закономерности движения пароводяной смеси.
Массовое паросодержание х — массовая доля расхода пара в потоке пароводяной смеси при wп=wв
Для равновесного термодинамического течения массовое паросодержание выражают также формулой
- сматриваемом сечении системы труб, кДж/кг; i' — удельная энтальпия воды на линии насы щения при давлении в данном сечении кДж/кг; —теплота фазового перехода пpи том же давлении, кДж/кг. Массовое водосодержание
Скорость пароводяной смеси м/с.
В свою очередь массовые расходы, кг/с, воды и пара соответственно равны:
где Vв и Vn — объемные расходы воды и пара, м3/с.
После подстановки GB и Gn в получим:
Скорость пароводяной смеси записывается как отношение суммы объемных расходов составляющих ее компонентов к суммарному сечению для
Подстановка
из
уравнения в дает:
которая переписывается так:
откуда
Известно также, что
Подставляя в значение vcм из , получаем:
а с учетом
Объемное расходное паросодержание ветта. Объемная доля пара в потоке пароводяной смеси при одинаковой скорости воды и пара называется объемным (расходным) паросодержанием
Рис. 9.1. Зависимость объемного паросодержания х от массового паросодержания при различных давлениях.
На рис. 9.1 показана связь между массовым и объемным паросодержанием потока. При низких давлениях очень велико влияние в области его малых значений. С ростом давления это влияние уменьшается. При любом давлении уменьшается с ростом х. Эти закономерности оказывают существенное влияние на режимы течения двухфазного потока в трубах и их температурный режим.
Напорное (истинное) паросодержание — доля сечения трубы, занятая паром, соответствующая истинной скорости воды и пара:
Напорное паросодержание отвечает наличию относительной скорости пара т. е. Как отмечалось ранее, расходное паросодержание предполагает равенство скоростей пара и воды Связь между этими параметрами течения
Обозначая wсм/wп=c,
получаем:
При подъемном движении
В опускном движении
Если принять wп = wв = wсм, то с=1,
Коэффициент пропорциональности характеризует отношение скоростей пароводяной смеси и действительной скорости пара и потому учитывает относительную скорость пара С повышением давления относительная скорость пара падает и по мере приближения к критическому давлению
По длине равномерно обогреваемой парообразующей трубы массовое паросодержание изменяется линейно, приобретая крайние значения; на входе , на выходе (рис. 9.2). В то же время объемное паросодержание и истинное ф, имея на входе также нулевые значения, резко возрастают на начальном участке канала. Далее интенсивность роста и убывает, приобретая в конце парообразующей трубы максимальное значение, равное единице. С повышением давления
и приближаются к заначению х.
Рис. 9.2. Изменение ветта, ф и х по длине парообразующего канала.
Действительная скорость воды
Действительная скорость пара
Расходная плотность пароводяной смеси рсм, кг/м3 — плотность, соответствующая одинаковой скорости воды и пара:
Рис. 9.4. Режимы течения пароводяной смеси в вертикальных трубах.
а — пузырьковый; б — эмульсионный; в —снарядный; г — дисперсно-кольцевой; д — обращенный дисперсно-кольцевой.
циркулирующей воды к количеству получаемого пара за один и тот же промежуток времени
Относительная скорость пара при восходящем движении приводит к уменьшению доли сечения, занятой паром и соответствующему увеличению доли сечения, занятой водой , в связи с чем С ростом давления
Кратность циркуляции К — величина, обратная массовому паросодержанию, выражает отношение количества
Действительная
(истинная) плотность
пароводяной
смеси
кг/м3,
соответствующая истинным значениям
скорости пара и воды, определяется на
основании следующих рассуждений.
Выделим элемент трубы высотой
заполненный
пароводяной смесью (рис. 9.3). Представим
далее весь пар и всю воду в виде
соответствующих элементарных объемов.
Части сечений, занятые паром и водой,
обозначим
а
сумму их
Соответствующие
значения массы обоих компонентов
выражаются через
и,
сумма которых равна массе выделенного
объема
пароводяной смеси
Отсюда
получаем выражение для действительной
плотности смеси