Тепловые схемы котельных с водогрейными котлами, страница 4

где Gi—количество газа, раство­ренного в воде, мг/л;

ψi — коэффициент весовой ра­створимости газа в воде, мг/л-ат, при парциальном абсолютном давлении Ра-газа над водой, равном 1 ат;

pi — парциальное давление дан­ногогаза над водой, кГ/см².

   Как показал опыт, при одном и том же давлении газа над водой ко­эффициент растворимости этого га­за зависит от температур воды и газа –t

  В котельных установках основ­ной задачей является удаление из воды, попадающей затем в тракт котла или теплосети, кислорода и газа, которые при повышенных температурах вызывают сильную коррозию оборудования и трубопро­водов.

Однако даже такой нейтральный газ, как азот, который не вызывает коррозии оборудования,  должен быть удален в деаэраторе в связи с тем, что он является некон­денсирующимся газом. Накапли­ваясь в трубах или межтрубном пространстве    теплопередающих устройств, он мешает теплообмену и резко снижает коэффициент теп­лопередачи в аппаратах.

  Существует определенная зави­симость коэффициента растворимо­сти -ψ_г от температуры как для кис­лорода, так и для воздуха. Для кислорода наименьшая величина tг лежит в пределах 100—120° С.

Известно, что по закону Дальтона давление смеси газов над по­верхностью жидкости равно сумме парциальных давлений отдельных газов, входящих в смесь, чем и объясняется начальное содержание как кислорода, так и воздуха в ис­ходной воде.

Если мы рассмотрим водоем, на поверхность которого действует атмосферное давление сухого воз­духа, абсолютная величина которо­го составляет:

где p_о и р_N —парциальные давле­ния кислорода и азота, входящих в состав воздуха,

то, имея в виду, что в сухом воздухе содержится 21% О₂, и 79% N₂, получим:

p_о =0.21 -1,033 =0.217 am,

и

 р_N =0,79 * 1,033=0,816 am.

    Если давление соответствующе­го газа в воде меньше давления его над водой, то происходит насыще­ние воды газом, т. е. абсорбция га­за если же давление газа в воде больше, чем давление его над во­дой, происходит выделение газа из воды, т. е. десорбция его. На этом и основана деаэрация воды в спе­циальных устройствах.

    Если проанализировать формулу закона Генри с точки зрения того, при каких условиях количество дан­ного газа в жидкости будет равно нулю, то окажется, что коэффици­ент весовой растворимости, изменя­ясь в зависимости от температуры воды, имеет максимальные и мини­мальные значения, но нигде не ста­новится равным нулю. Следова­тельно, за счет -ψ_г правая часть уравнения (6-1) не может превра­титься в нуль.

  Остается  предположить,  что Gi=0 лишь тогда, когда парциаль­ное давление данного газа над во­дой  становится равным   нулю, т. е. когда этого газа (например, кислорода) над водой нет.

  Если парциальное   давление кислорода над водой будет равно нулю, то после наступления равно­весного состояния его давление и в воде будет равно нулю, т. е. его не будет и в воде.

   За счет чего же давление кисло­рода над водой станет равным ну­лю? Очевидно, за счет того, что все пространство над водой будет за­полнено каким-то иным газом, вы­теснившим кислород, но в то же время не ухудшающим качества во­ды, т. е. не насыщающим ее каким-либо другим вредным газом. Та­ким газом  в рассматриваемом случае может быть только водяной пар, который займет все простран­ство над водой и вытеснит воздух с кислородом из этого околоводного пространства

  Создается равновесное состояние для пара и воды, которое означает, что число молекул, выделяющихся из воды в виде пара, равно числу молекул, попадающих в воду из па­рового пространства.

  Так как кислород, выделивший­ся из воды в замкнутом объеме деаэратора, необходимо системати­чески удалять, то часть пара (так называемый выпар) отводится из колонки деаэратора вместе с кисло­родом (воздухом). Этот пар затем конденсируется в охладителе выпара.

  Из изложенного выше вытекают известные положения, которые не­обходимо соблюдать при эксплуа­тации деаэраторов:

  1. В деаэраторах должно быть обеспечено устойчивое кипение во­ды, при котором над поверхностью воды создается плотное паровое об­лако. При этом обеспечивается условие для почти полного выделе­ния кислорода (или воздуха).

  Недогрев воды до температуры кипения сильно увеличивает оста­точное   содержание   кислорода в деаэрированной воде. Так, при расчетной температуре воды в ва­куумном деаэраторе 60—80° С недогрев ее до температуры кипения лишь на 1°С (или соответствующее этому снижение вакуума) увеличит остаточное содержание кислорода на 0,05—0,09 мк/л. Соответствую­щий недогрев при тех же расчетных температурах на 2° С увеличит со­держание кислорода в деаэриро­ванной воде уже на 0,1—0,2 мг/л.

   2. Необходимо непрерывно отво­дить паровоздушную смесьиз го­ловки деаэратора. Учитывая неиз­бежную потерю части пара с выпаром, следует подавать в деаэра­тор пар в больших количествах, чем это требуется для нагрева воды до температуры кипения. Избыточное количество пара принимается из условия выпара 2—3 кг пара на 1 т деаэрируемой воды.

   3. Желательно   осуществление в головке деаэратора противотока пара и воды, при котором улучшаются условия массообмена между ними.

  Кипение воды в деаэраторе мо­жет быть достигнуто за счет нагре­ва воды в нем при абсолютном давлении 1,033 ат паром, посту­пающим в колонку (деаэраторы ат­мосферного типа), или за счет по­нижения давления ниже атмосфер­ного с целью самовскипания воды в деаэраторе (вакуумный способ при температуре воды ниже 100° С). Теоретических основ деаэрации и основных условий, обеспечиваю­щих качественное протекание про­цесса, это не меняет.

  Во втором случае необходимо выполнение ряда дополнительных условий, при которых процесс ва­куумной деаэрации протекает удов­летворительно.

К ним относятся:

   1) соблюдение   герметичности всей системы деаэратора и трубо­проводов, находящихся под вакуу­мом, с тем чтобы довести до мини­мума присосы воздуха в систему;

   2) обеспечение    наименьшего гидравлического сопротивления на всасе эжекторов или насосов, со­здающих вакуум в деаэраторе; при этом создаваемый эжекторами или насосами вакуум полнее используется в деаэраторе;

   3) подача на эжекторы рабочей жидкости (воды) в количестве и с давлением, определяемыми расче­том эжекторов,