Gerse Károly

Kazánok

2., javított kiadás


3.1. A gőzképződés alapvető folyamatai [3.1]

A gőzképződés legegyszerűbb folyamata a buborékos forrás, ahol a közeg molekulái a folyadékfázisból gőzfázisba átlépve gömbalakot vesznek fel. A gömbalakot a molekulákat körülvevő folyadék felületi feszültsége biztosítja. A hajtóerő a folyadékréteg túlhevülése. A gömbbeli nyomás és a folyadéknyomás között a Laplace-féle összefüggés szerint
 
(3.1)
 
különbség van. Az előző képletben
 
a telítési hőmérséklethez tartozó folyadéknyomás [N/m2],
nyomás a gőzbuborék belsejében [N/m2],
a folyadék felületi feszültsége [N/m],
a buborék sugara [m].
 
3.1. ábra. A gőzképződés nyomás- és hőmérsékletviszonyai [3.2]. 1: gőzmolekula, 2: gőzfázis, 3: gőzbuborék. a nyomáskülönbségnek megfelelő telítési hőmérséklet-különbség, a nyomáskülönbségnek megfelelő telítésihőmérséklet-különbség
 
A valóságban a molekulák több molekulából álló gőzbuborékba lépnek át. A 3.1. ábrán (a) 1-gyel jelölt – éppen fázishatáron lévő – molekulára a fázishatár alakjától függően a gőz- és folyadékfázis oldaláról különböző erők hatnak. Görbült fázishatárnál (3.1. ábra (b)) a folyadékoldalon több molekula van. Ezek a sík fázishatáron ébredőnél nagyobb erőt fejtenek ki a fázishatáron lévő molekulákra. Így ahhoz, hogy a molekula a folyadékfázisból a gőzfázisba lépjen, nagyobb nyomásra (energiára) van szükség [3.2]. Ezt a többletnyomást Thomson összefüggése alapján lehet meghatározni.
 
(3.2)
 
ahol
18 kg/kmol, a vízgőz molekulasúlya,
8314,51 Nm/kmolK, univerzális gázállandó.
 
A sík fázishatárhoz viszonyított többletnyomás a (3.2) kifejezés átrendezésével: . A többletenergia biztosítására a folyadékot hőmérséklettel (3.1. ábra) túl kell hevíteni. A (3.1) egyenlet szerinti nyomáskülönbségből és értékéből
 
(3.3)
 
A számításokhoz elsősorban a hőmérséklet-különbség () értéke szükséges. Ennek meghatározásához az előbbi, (3.3) összefüggés a Clausius–Clapeyron-egyenlet felhasználásával átalakítható (a képletekben a közeg párolgáshője [kJ/kg]):
 
(3.4)
 
Mivel és , így és a (3.4) képlet alakra egyszerűsíthető. A változókat szétválasztva és -től -ig integrálva:
 
(3.5)
 
Ebből a hőmérséklet-különbség a (3.3) egyenlet, illetve és 1 figyelembevételével:
 
(3.6)
 
Az összefüggések – elfogadható hibával – a 0,01 << 1 tartományban adnak eredményt. Segítségükkel adott érdességi viszonyok () esetén a forrás megindulásához vagy fennmaradásához szükséges hőmérséklet-különbségek kiszámíthatók. A képletekből látható, hogy a forrás nem indulhat = 0 sugárról, a gőzbuborékok keletkezéséhez meghatározott méretű ( túlhevítéstől függő) gőzképződési középpontokra van szükség.

Kazánok

Tartalomjegyzék


Kiadó: Akadémiai Kiadó

Online megjelenés éve: 2020

ISBN: 978 963 454 492 0

Háztartásokban, ipari üzemekben, erőművekben széleskörűen alkalmaznak tüzelőanyag elégetésével vagy más módon bevezetett hőmennyiség hőhordozó közeggel történő hasznosítására szolgáló berendezéseket: kazánokat. A könyv ezek tervezésének, üzemeltetésének, vizsgálatának szerteágazó konstrukciós, hőtechnikai, áramlástani, szilárdságtani, vegyészeti és más ismereteit foglalja össze, az egyetemi oktatásban és a gyakorlati életben is hasznosítható módon. Az elméletet élő gyakorlattal ötvözve elsősorban erőműi, ipari, távhőszolgáltató kazánokkal foglalkozik, de a folyamatokra, szerkezeti kialakításra, gyakorlati viselkedésre vonatkozó utalások kisebb berendezéseknél is alkalmazhatók.

Hivatkozás: https://mersz.hu/gerse-kazanok//

BibTeXEndNoteMendeleyZotero

Kivonat
fullscreenclose
printsave