MeRSZ online
okoskönyvtár
Több száz tankönyv egy helyen.
Online. Bárhol. Bármikor.
Kazánok
2., javított kiadás
3.3.1.2. Előgőzölés csőben
Csőben történő áramlásnál a hőközlés következtében elpárolgó gőz különböző – korábban már bemutatott – áramlási formák kialakulására vezet. A hőátadás folyamatát a gőz- és a folyadékfázis nagysága, a határréteg összetétele befolyásolja. Folyadék elpárolgása, csőben történő függőleges áramlás, egyenletes fűtés esetén, Collier [3.1] nyomán, a 3.9. ábra alapján vizsgálható.
Harvard
(): . : .
: /hivatkozas/m713kaz_2053/#m713kaz_2053 ()
Chicago
. . . : .
(: /hivatkozas/m713kaz_2053/#m713kaz_2053)
APA
(). . .
(: /hivatkozas/m713kaz_2053/#m713kaz_2053)
-
A csőbe folyadék lép be (A), hőmérséklete alacsonyabb a telítési hőmérsékletnél, de a falhőmérséklet sem érte el a telítési hőmérsékletet. A hőátadás, nyomásveszteség kényszerített folyadékáramlásra számítható.
-
Miután a folyadékfázis átlagos hőmérséklete a telítési hőmérsékletet elérte, a csővel közölt összes hő a folyadék elgőzölögtetésére fordítódik. A maghőmérséklet még ebben a tartományban is a telítési hőmérséklet alatt maradhat. Ezt a C szakaszt az intenzív gőzképződés szakaszának nevezzük, a keletkezett gőzbuborékok különállóan áramlanak.
-
A gőztartalom növekedése következtében a buborékok egyesülnek, és tömlős áramlás alakul ki (D szakasz). A gőzképződés még a falon, buborékos forrással történik.
-
A kialakult nagyméretű gőzdugók egybekapcsolódnak, és gyűrűs áramlás alakul ki (E szakasz). A gőzképződés a továbbiakban a film belső felületéről történik. Erre a szakaszra nem jellemző a belső felületről történő cseppelragadás. A folyadékfilm felé a hőátadás kényszerített konvekcióval történik.
-
A film elvékonyodása következtében a hőfelvétel egyre intenzívebbé válik, továbbá a folyadék- és gőzfázis közti sebességkülönbség következtében a film belső felületéről megkezdődik a cseppelragadás (F szakasz). A film hőfelvétele kényszerített konvekcióval történik, míg a felület ki nem szárad (dry-out jelenség).
-
A kiszáradás miatt a csőfal-hőmérséklet ugrásszerűen megnő. A csőben a folyadék a korábban elragadott cseppekben van (G szakasz). Ezek hőmérséklete is megemelkedhet a telítési hőmérséklet fölé, így túlhevült cseppek keletkezhetnek. A folyadékcseppek elpárolgása következtében a falhőmérséklet kismértékben csökkenhet. Ezt a párolgást folyadékhiányos forrásnak nevezik. Az átlaghőmérséklet fokozatosan túllépi a telítési hőmérsékletet.
-
A folyadékcseppek teljes elpárolgása után (H szakasz) a fal-, az átlagos, illetve a maghőmérséklet is fokozatosan emelkedik, a teljes keresztmetszetet kitöltő gőzfázis túlhevül. Az áramlás jellege ismét egyfázisú áramlás, ennek megfelelően a hőátadás és a nyomásveszteség is számítható.
-
A B és G szakaszok között az áramlás kétfázisú, ebben a szakaszban a legrosszabb hőátadási tényező a felület kiszáradásakor, a dry-out (DO) pontban áll elő. Ennek következménye a falhőmérséklet ugrásszerű növekedése. A kiszáradás nem egyszerre következik be, hanem azt megelőzően a csőfelületen, rövid szakaszon instabil filmelgőzölés alakul ki, így a csőfelületnek ez a része nemcsak magas hőmérsékletnek, hanem erős hőmérséklet-ingadozásnak is ki van téve. Stabil filmelgőzölés, illetve a felület kiszáradása csak akkor áll elő, ha a felületi hőmérséklet a kritikus értéket elérte.
A csőfal kiszáradása és a fellépő magas hőmérséklet következtében a cső is meghibásodhat. Filmelgőzölés és ennek következtében magas hőmérséklet nem csak az előbbiekben leírt viszonylag nagy gőztartalom esetén fordulhat elő. Kis gőztartalomnál is előáll, ha a hőterhelés igen nagy [5].
A 3.10. ábrán (b) látható esetben a cső magrészét folyadékfázis tölti ki. A határrétegben az intenzív buborékos forrás következtében a buborékréteg eltávolodik a faltól, a folyadékréteg egy pillanatra megáll a fűtőfelületen. Nagy hőterhelésnél ez heves elgőzölgésre vezet, így a felületen gőzfilm alakul ki. Ily módon a buborékos forrás filmelgőzöléssé alakul át, és a falhőmérséklet ugrásszerűen megnő. Ezt a folyamatot az amerikai irodalomban „Departure from Nucleate Boiling” (DNB) vagy „Burnout” kifejezéssel jelölik. Az utóbbi arra utal, hogy nagy hőterhelés esetén a fűtőfelület mintegy „átég”.
A kétféle esetet összehasonlítva megállapítható, hogy a csőfelület kiszáradása (DO) kis hőterheléseknél is előfordulhat nagy gőztartalom (hosszú, fűtött szakasz) esetén. A buborékos forrás átváltása filmelgőzölgésre (DNB) csak nagy hőterhelés esetén fordul elő, és nem előfeltétele a nagy gőztartalom.
Harvard
(): . : .
: /hivatkozas/m713kaz_2060/#m713kaz_2060 ()
Chicago
. . . : .
(: /hivatkozas/m713kaz_2060/#m713kaz_2060)
APA
(). . .
(: /hivatkozas/m713kaz_2060/#m713kaz_2060)
3.10. ábra. Csőfal kiszáradása, kritikus hőfluxus [5]. a) Kis gőztartalomnál. b) Nagy gőztartalomnál. c) A kritikus hőterhelés-gőztartalom kapcsolata: I – DNB Departure from Nucleate Boiling (hidrodinamikus forráskrízis, filmelgőzölgés), II – Dryout (DO, termokinetikus forráskrízis, felület kiszáradása), III – DCB Deposition Controlled Burnout, oporsényie (lecsapódással korlátozott átégés)
Ebből adódóan a DNB-jelenséggel rendszerint csak nyomott vizes reaktoroknál, a DO-jelenséggel kazánoknál, forraló reaktoroknál is lehet találkozni. Az előbbiek mellett kazánoknál még egy tartományt – a lecsapódással korlátozott átégés – (Deposition Controled Burnout, DCB; oroszul: oporsényie) jelenségét is megkülönböztetjük (3.10. ábra, (c) III). Ekkor a fal hűtését a gyűrűs áramlás tartományában a gőzmagba átlépett (gőzben szétszórt) vízcseppek csőfalnak ütközése biztosítja. Mivel ily módon csak nagyon kis hőmennyiség adható át, a kritikus hőfluxus ebben a tartományban a legkisebb. Az orosz szakirodalom az I. (DNB) tartományt hidrodinamikus forráskrízisnek nevezi [3.3], mivel elkerülése döntően a csőbeli áramlási viszonyoktól függ. A II. (DO) tartomány termokinetikus forráskrízis elnevezése a forrásos hőátadás anyagátadási folyamatainak lényeges szerepére utal.
Harvard
(): . : .
: /hivatkozas/m713kaz_2063/#m713kaz_2063 ()
Chicago
. . . : .
(: /hivatkozas/m713kaz_2063/#m713kaz_2063)
APA
(). . .
(: /hivatkozas/m713kaz_2063/#m713kaz_2063)
3.11. ábra. A kritikus hőfluxus, a gőztartalom, az áramlási formák kapcsolata [3.1]
A 3.9. ábra kapcsán ismertetett szakaszok csak akkor fordulnak elő, ha alacsony a hőterhelés. Növekvő hőterhelés az áramlási formák változására vezet, ezeket a 3.11. ábra mutatja. A hőterhelésből a hőátadási tényező az egyenlőség alapján számítható, nagysága állandó hőterhelés esetére a 3.12. ábra 1. görbéjén látható.
Harvard
(): . : .
: /hivatkozas/m713kaz_2066/#m713kaz_2066 ()
Chicago
. . . : .
(: /hivatkozas/m713kaz_2066/#m713kaz_2066)
APA
(). . .
(: /hivatkozas/m713kaz_2066/#m713kaz_2066)
3.12. ábra. A hőátadási tényező, a gőztartalom, a hőfluxus kapcsolata [3.1]
A hőátadási tényező változásából látható, hogy tiszta folyadékfázisban (A) a felületi hőmérséklet növekedésével a hőátadási tényező kismértékben nő. A buborékos forrás szakaszaiban (C, D) a hőátadási tényező állandó. A gyűrűs áramlás tartományában (E, F) a falon kényszerített konvekciós áramlás van, másrészt a gyűrű belső felületén is párolog a közeg, emiatt javul. A DO pontban a hőátadási tényező hirtelen lecsökken, a folyadékcseppek elpárolgásakor, illetve a gőz túlhevülésekor a sebesség növekedése következtében is nő kismértékben.
A hőterhelés kismértékű növelésével (2. görbe) minden jellemző szakasz megmarad, de a csőfelület kiszáradása (DO) kisebb gőztartalomnál következik be [3.1]. A hőterhelés további növelésével (3. görbe) a buborékos forrás folyadékhiányos forrásba megy át. A gyűrűs forrás (folyadékfilm a csőfelületen) szakasza elmarad. Így ebben az esetben nem a felület kiszáradása (DO) következik be, hanem DNB lép fel.
Nagyobb hőterhelés esetén a buborékos forrás tartománya lerövidül (4. görbe), a filmforrás (DNB) kisebb gőztartalomnál lép fel. Igen nagy hőterhelés esetén (5. görbe) az aláhűtött buborékos forrás közvetlenül filmelgőzölgésbe (DNB) válthat át.
A folyamat vízszintes csőben is hasonlóan játszódik le. Kis hőterhelés esetén, egyenletesen fűtött csőre, a jellegzetes áramlási formákat a 3.13. ábra mutatja.
Harvard
(): . : .
: /hivatkozas/m713kaz_2072/#m713kaz_2072 ()
Chicago
. . . : .
(: /hivatkozas/m713kaz_2072/#m713kaz_2072)
APA
(). . .
(: /hivatkozas/m713kaz_2072/#m713kaz_2072)
3.13. ábra. Az elgőzölgés folyamata vízszintes csőben
A sűrűségkülönbségből adódóan a gőzbuborékok, gőzdugók a cső felső felébe emelkednek, így kezdetben az átmeneti (a cső alját még összefüggő folyadékfilm nedvesítheti), majd a teljes kiszáradás is a felső cső félen következik be. Miután a folyadék csak a cső alsó felét nedvesíti, nagy alsó-felső alkotó közötti hőmérséklet-különbségek alakulhatnak ki (lásd (2.132) képlet).
Tartalomjegyzék
- Kazánok
- Impresszum
- Előszó a második kiadáshoz
- Bevezetés
- 1. Kazánok általános jellemzői
- 2. Kazántípusok általános ismerte
- 3. Kétfázisú hőátadás, áramlás fűtött felületen
- 3.1. A gőzképződés alapvető folyamatai [3.1]
- 3.2. Forrás végtelen térben [3.1]
- 3.3. Hőátadás és gőzfejlesztés csőben
- 3.4. A kétfázisú közeg áramlásának alapjai
- 3.1. A gőzképződés alapvető folyamatai [3.1]
- 4. Vízoldali folyamatok, vízelőkészítés, gőztisztaság
- 5. Hőtechnikai számítások
- 6. Füstgázoldali folyamatok, légtechnikai számítások
- 7. Gőzkazánok elemeinek szilárdsági számítása
- 8. A gőzkazánok üzemeltetése
- Függelék
- 1. függelék
- 2. függelék
- 3. függelék
- 4. függelék
- 5. függelék
- Szerkezeti anyagok
- a) Szerkezeti anyagok összetétele
- b) Hagyományos lemezanyagok folyáshatára [7.63]
- c) Növelt szilárdságú lemezanyagok folyáshatára [7.63]
- d) Jellemző dobanyagok tartamszilárdsága [7.63]
- e) Kamrák lemezanyagainak tartamszilárdsága [7.63]
- f) Rozsdamentes lemezanyagok folyáshatára [7.65]
- g) Rozsdamentes lemezanyagok tartamszilárdsága [7.65]
- h) Ötvözetlen, gyengén ötvözött csőanyagok folyáshatára [7.70]
- i) Ötvözetlen, gyengén ötvözött csőanyagok tartamszilárdsága [7.70]
- j) Hagyományos csőanyagok folyáshatára [7.70]
- k) Hagyományos csőanyagok tartamszilárdsága [7.70]
- l) Növelt szilárdságú csőanyagok folyáshatára [7.70]
- m) Növelt szilárdságú csőanyagok tartamszilárdsága [7.70]
- n) Rozsdamentes csőanyagok folyáshatára [7.71]
- o) Rozsdamentes csőanyagok tartamszilárdsága [7.71]
- p) Korszerű anyagok folyáshatára [7.30], [7.74, 7.75, 7.76], [7.79, 7.80], [7.83]
- q) Korszerű anyagok tartamszilárdsága [7.25], [7.74, 7.75], [7.79, 7.80, 7.81, 7.82, 7.83]
- a) Szerkezeti anyagok összetétele
- Szerkezeti anyagok
- Irodalom
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
gomb segítségével választhatsz, hogy fejezetről fejezetre lapozva vagy inkább folyamatosan görgetve olvasnád-e a könyvet.
