MeRSZ online
okoskönyvtár
Több száz tankönyv egy helyen.
Online. Bárhol. Bármikor.
Kazánok
2., javított kiadás
3.3.3. Aláhűtött buborékos forrás
Az elgőzölögtető csőbe belépő folyadék hőmérséklete általában kisebb a telítési hőmérsékletnél. A falhőmérséklet a csőbeli hőátadásból adódóan nagyobb lehet a telítési hőmérsékletnél. Ha a falhőmérséklet és a telítési hőmérséklet különbsége,
egy meghatározott értéket elér, a falon megindul a gőzfejlődés, a keletkezett gőzbuborékok azonban a hidegebb magáramlásba átlépve lekondenzálódnak. Az aláhűtött buborékos forrás megindulásához szükséges hőmérséklet-különbséget angol elnevezése alapján -vel (ONB – Onset of Subcooled Nucleate Boiling) jelöljük. Ha a magba bejutó buborékok már nem kondenzálódnak le, teljesen kialakult forrásról beszülünk. Az ilyenkor kialakuló (FDB – Fully Developed Boiling) általában kisebb a -nél.
amiből a falhőmérséklet
Harvard
(): . : .
: /hivatkozas/m713kaz_2090/#m713kaz_2090 ()
Chicago
. . . : .
(: /hivatkozas/m713kaz_2090/#m713kaz_2090)
APA
(). . .
(: /hivatkozas/m713kaz_2090/#m713kaz_2090)
értéke a csőbe való belépésnél nem lehet kisebb a hőterheléstől, anyagjellemzőktől, geometriától függő értéknél, vagy a hőterhelésnek kell egy meghatározott értéknél nagyobbnak lenni:
Így az egyfázisú folyadékáramlás tartományát felülről egyenes határolja (3.14. ábra). A termodinamikai egyensúlynak megfelelő = 0 pont eléréséig (az átlaghőmérsékletnek a telítési hőmérsékletre való emelkedéséig) a folyadéknak
csőhosszúságot kell megtenni ( [m], az aláhűtött csőszakasz hossza, a (3.38) képletből = behelyettesítéssel számítható) (3.15. ábra).
Harvard
(): . : .
: /hivatkozas/m713kaz_2099/#m713kaz_2099 ()
Chicago
. . . : .
(: /hivatkozas/m713kaz_2099/#m713kaz_2099)
APA
(). . .
(: /hivatkozas/m713kaz_2099/#m713kaz_2099)
3.15. ábra. Hőmérséklet-eloszlás a csőhosszúság függvényében, aláhűtött buborékos forrásnál [3.1]
A forrás megindulásához szükséges hőfluxus nagysága, Bowring nyomán, a 3.16. ábra alapján vizsgálható. A folyadék hőmérséklete a csőfalon a
képlettel számítható. Ha ez a hőmérséklet egyenlő vagy nagyobb a buborékos forrásra vonatkozó
értéknél, a forrás megindul. A valóságban a cső tengelyére merőlegesen a hőmérséklet nem egyenletes, a fal felé általában növekszik. Ezt elhanyagolva és az egyensúlyt felírva (3.16. ábra)
amiből kifejezhető a maximális aláhűtöttség, aminél a forrás megindulhat:
Harvard
(): . : .
: /hivatkozas/m713kaz_2109/#m713kaz_2109 ()
Chicago
. . . : .
(: /hivatkozas/m713kaz_2109/#m713kaz_2109)
APA
(). . .
(: /hivatkozas/m713kaz_2109/#m713kaz_2109)
3.16. ábra. A forrás megindulásához szükséges hőfluxus meghatározása [3.1]
-
Rohsenow szerint
-
Davis–Anderson szerint:
ahol
Ez az összefüggés vízre és más folyadékokra is használható.
-
Frost–Dzakovic szerint
-
Orosz szerzők módosították Rohsenow (3.42) képletét [3.3]
-
Oroszországban a buborékos forrásra a CKTI munkája alapján az
-
Jeans–Lottes függőleges csőben felfelé történő vízáramlásra, teljesen kialakult forrásra [3.1]
Harvard
(): . : .
: /hivatkozas/m713kaz_2130/#m713kaz_2130 ()
Chicago
. . . : .
(: /hivatkozas/m713kaz_2130/#m713kaz_2130)
APA
(). . .
(: /hivatkozas/m713kaz_2130/#m713kaz_2130)
3.17. ábra. A forrás megindulásához szükséges hőfluxus telített folyadék esetén [3.1]
-
Thom és társai szerint az előbbi képlet helyett
a kísérleti eredményeket pontosabban adja vissza.
értéket behelyettesítve (3.17. ábra):
kifejezés adódik, amely látszólag független a falhőmérséklettől.
A forrás megindulása után ugrásszerű gőzbuborék-képződés indul meg, aminek gőzdugóképződés, esetleg a felület kiszáradása (Dryout) lesz a következménye (3.18. ábra). A gyakorlatban ilyen jelenséggel nagy vagy kis értékeknél, illetve igen kevés gőzképződési pont esetén (pl. nátrium, kálium hűtőközegek, illetve üveg hőátadó felület) lehet találkozni.
Harvard
(): . : .
: /hivatkozas/m713kaz_2142/#m713kaz_2142 ()
Chicago
. . . : .
(: /hivatkozas/m713kaz_2142/#m713kaz_2142)
APA
(). . .
(: /hivatkozas/m713kaz_2142/#m713kaz_2142)
3.18. ábra. Gyors gőzfejlődés a folyadék túlhevülése esetén [3.1]
Az aláhűtött buborékos forrás kezdeti, részlegesen kialakult szakaszában a hőfluxus − a 3.16. ábrából láthatóan − a folyadékfázis konvektív hőátadásától és a forrásos hőátadástól is függ. Erre tekintettel Bowring szerint:
-
Bowring – Griffith és társai alapötlete alapján – az alábbi számítási módszer alkalmazását javasolta:
Ez, mint a 3.19. ábrából látszik, a valóságos viszonyok közelítése (tényleges érték helyett átlagértékkel számol):
A forrásos hőátadásra a hőfluxust – Foster és Grief kísérleti adatok elemzésén alapuló javaslata alapján – a 3.16. ábra E pontjánál a
Harvard
(): . : .
: /hivatkozas/m713kaz_2156/#m713kaz_2156 ()
Chicago
. . . : .
(: /hivatkozas/m713kaz_2156/#m713kaz_2156)
APA
(). . .
(: /hivatkozas/m713kaz_2156/#m713kaz_2156)
3.19. ábra. A Bowring-féle modell [3.1]
Ebből a (3.39) képlet alapján
illetve a (3.10) képletből
A két képlet összevonásából meghatározható az aláhűtés mértéke:
amiből következik, hogy
illetve a teljesen kialakult aláhűtött buborékos forrás csőhossz menti helye,
is számítható ([3.25]-ben Griffith feltevése már nem szerepel). értéke a (3.53) képlet és ehhez hasonlóan a (3.41) képlet felhasználásával is kiszámítható:
A buborékok elválása a faltól, Bowring szerint, víz esetén (11 << 138 bar nyomástartományban) értéknél következik be. Bowring módszere gyakorlati alkalmazásánál a arányt a 3.20. ábra alapján kell figyelembe venni. A számításoknál értéke adott, a külső körülményektől (pl. tűztérbeli hőátadás) függ.
Harvard
(): . : .
: /hivatkozas/m713kaz_2173/#m713kaz_2173 ()
Chicago
. . . : .
(: /hivatkozas/m713kaz_2173/#m713kaz_2173)
APA
(). . .
(: /hivatkozas/m713kaz_2173/#m713kaz_2173)
3.20. ábra. A aránya a Bowring-féle modell alkalmazásánál [3.1]
-
-
Kiszámítjuk, hogy a folyadék átlaghőmérséklete hol éri el a telítési hőmérsékletet ((3.38) képlet).
-
Aránypárral megállapítjuk a buborékos forrás megindulásának helyét:
-
-
-
Kiszámítjuk a teljesen kialakult forráshoz megengedett aláhűtés nagyságát ((3.53) képlet).
-
Aránypárral megállapítjuk a teljesen kialakult forrás csőhossz menti helyét:
-
-
-
Megrajzolható a csőhossz menti hőmérséklet-eloszlás.
-
A továbbiakban kialakuló falhőmérséklet a forrásos hőátadásra vonatkozó képletekkel számítható.
-
-
Rohsenow az egyfázisú folyadékáramlás hőátadásának figyelembevételére
-
A buborékos forrás megindulásának pontját Rohsenow–Bergles a
kifejezés használatával javasolja kiszámítani. Az eredő hőfluxust a 3.16. ábra szerinti C és E pontok között a
képlettel javasolják számítani.
-
-
Kiszámítjuk az aláhűtött buborékos forrásra vonatkozó hőfluxust [pl. a (3.43) képlet alkalmazásával].
-
Kiszámítjuk a C pont helyét a Rohsenow-féle (3.56) képlet alkalmazásával.
-
Chen szerint az aláhűtött buborékos forrás hőfluxusa a
képlettel való számítását javasolták, ahol
Az előbbiekből is látható, hogy az aláhűtött buborékos forrás számítására − a hőátadás többi fajtájára vonatkozó eljárásoktól eltérően − a könyv összeállításakor még nem alakult ki egységes módszer. Elég csak az aláhűtött buborékos forrás megkezdődésének hőmérsékletére () utalni. Más érték adódik, ha a számításokat Bowring vagy Rohsenow szerint végezzük.
Harvard
(): . : .
: /hivatkozas/m713kaz_2206/#m713kaz_2206 ()
Chicago
. . . : .
(: /hivatkozas/m713kaz_2206/#m713kaz_2206)
APA
(). . .
(: /hivatkozas/m713kaz_2206/#m713kaz_2206)
3.21. ábra. A hőfluxus változása a felületi hőmérséklet és az áramlási sebesség függvényében [3.1]
A hőfluxus-görbe (3.16. ábra) alakja a folyadéksebességtől is függ, mivel nagysága a tömegáram függvénye. A változások jellegét a 3.21. ábra mutatja. A sebesség növekedésével az aláhűtött buborékos forrás megindulásához egyre nagyobb hőfluxusra van szükség. Oldott gázbuborékok hatását vizsgálva azt találták, hogy a gőzfejlődés gáztartalom esetén a buborékos forráshoz hasonlóan kisebb falhőmérsékletnél megindul, és a forrás fenntartásához is – azonos hőfluxus esetén – kisebb hőmérséklet különbségre van szükség.
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.
