Основы теплогидравлического расчёта и конструирования термических деаэраторов

Целью расчёта является определение размеров зоны деаэрации, обеспечивающих эффективное удаление растворённых агрессивных газов из воды. Исходными данными для расчёта являются начальное и конечное содержание растворённых в деаэрационной воде газов и расчётные характеристики потоков пара и воды в отсеках. Поэтому при определении основных размеров колонки струйного типа тепловой расчёт предшествует расчёту массообмена. Рассмотрим на примере расчёта деаэратора струйно-барботажного типа.

В водораспределитель деаэратора поступает поток основного конденсата с расходом G_ок и поток воды из уплотнений насоса с расходом С_ун. Суммарный расход воды, подающейся в водораспределитель: G₁ = G_ок + С_ун . Энтальпия воды здесь

кДж/кг.

Температура воды в водораспределителе ,⁰С. Горячие потоки (греющий пар и конденсат ПВД) поступают в нижнюю часть колонки деаэратора. При этом за счет теплоты перегрева греющего пара из потока конденсата ПВД образуется пар в количестве, которое может быть определено из уравнений теплового и материального балансов:

Совместное решение приведенных уравнений при и , определяемых по , МПа, приводит к нахождению , и , кг/с. Принимаем диаметр отверстий верхней тарелки ,м, высоту подпора на тарелке , м. Скорость истечения воды из отверстий тарелки м/с.

Необходимое число отверстий в тарелке: шт.

При шахматном размещении отверстий с шагом S = 1,5d площадь тарелки, занятая отверстиями:

м².

Наружный диаметр размещения отверстий в тарелке =? м, тогда внутренний диаметр: м

Площадь живого сечения для прохода пара по внутренней границе струйного отсека при длине струй , м:

м².

Площадь живого сечения для прохода пара по внешней границе струйного отсека: м².

Скорость пара на входе в струйный отсек:  м/с.

Скорость пара на выходе из струйного отсека: м/с.

Средняя скорость пара в струйном отсеке: м/с.

Подогрев воды в струйном отсеке: ;

Количество пара, конденсирующегося в струйном отсеке: , кг/с.

Концентрация кислорода в потоке воды, поступающем в водораспределительное устройство, , мкг/дм³ .

Концентрация О₂ в потоке воды, поступающем на барботажную тарелку : мкг/дм³.

Из этого находим С₂, мкг/дм³.

Расход пара, поступающего на барботажную тарелку, равен расходу пара, подающегося в деаэратор: кг/с.

Расход воды, поступающий на барботажную тарелку: кг/с.

Ширина порога для барботажной тарелки b,м при диаметре колонки , м.

Расход воды через 1 м ширины водослива: , кг/(мс).

Высота слоя воды над порогом водослива: , м.

Высота слоя воды на барботажной тарелке: м.

Минимально допустимая скорость пара в отверстиях тарелки: , м/с.

Принимаем, м/с, тогда площадь сечения для прохода пара: , м².

Необходимое число отверстий при м : , шт.

Высота паровой подушки под барботажным листом: , м.

Из конструктивных соображений принимаем ширину и длину барботажной области равной ширине водослива. Диаметр пароперепускного патрубка гидрозатвора принимаем равным 0,45 м. Тогда площадь барботажной области (площадь тарелки, занятой отверстиями): , м.

Приведенная скорость пара при барботаже: , м/с.

Высота динамического слоя жидкости на тарелке: , м.

В соответствии с нормами ПТЭ принимаем концентрацию кислорода в деаэрированной воде = 10 мкг/дм³. Тогда количество кислорода, подлежащего удалению при барботаже: , мкг/с.

Скорость течения воды на барботажном листе: , м/с.

Коэффициент массопередачи на барботажной тарелке: , кг/м²с.

Средний концентрационный напор: , мкг/дм³.

Необходимая площадь барботажной тарелки: , м².

Полученное значение хорошо согласуется с принятыми конструктивными характеристиками барботажной тарелки, при которых достигается требуемая степень деаэрации воды.

№32