Контактные экономайзеры котлов, страница 14

На основании описанной  модели  была  разработана программа, с помощью которой посредством  числового  итеративного  решения уравнений (1)—(3)  можно определить высоту насадки при данных пограничных условиях. Отклонения расчитаной по этой программе высоты от действительной высоты насадки, полученной в результате экспериментальных исследований с теплоносителем водой, не превышали 20%. Ошибка, отнесенная к температурному режиму, во всех случаях была ниже 1 %.

Описанная математическая модель не учитывает возможность образования тумана в контактных экономайзерах, которая тем вероятнее, чем ниже коэффициент диффузии паров жидкого теплоносителя в газовой фазе. Для минеральных масел этот коэффициент приблизительно в 10 раз ниже коэффициента диффузии водяных паров.

Известно, что при наличии зародышей туманообразование начинается по достижении минимального пересыщения паров. При отсутствии центров конденсации концентрация паров может превысить равновесную в несколько раз. Поскольку в промышленных газах всегда имеются конденсационные ядра, без особой ошибки можно принять, что опасность туманообразования будет присутствовать всегда, когда действительная концентрация паров достигнет равновесной. Исследования показывают, что условия для образования тумана в тепловом пограничном слое могут возникнуть даже тогда, когда нет пресыщения в основном объеме газового потока. Эти условия связаны температурными и концентрационными градиентами и могут быть представлены выражениями

(7)

                      (8)

где r — молярная газовая постоянная [8,31441 Дж/ (моль·К)]; T— абсолютная температура жидкости, К; М_G и M_L—  молекулярная масса газа и жидкости, кг/кмоль; Le, Pr, Sc — числа Льюиса, Прандтля и Шмидта:

ν_G— кинематическая вязкость газа, м²/с; λ_G — коэффициент теплопроводности газа, Вт/(М'К); D_G — коэффициент молекулярной диффузии паров теплоносителя в газовой фазе, м²/с;  и — средние молекулярные массы газа для межфазной поверхности и в основной массе газа, кг/кмоль.

Отсутствие данных о размерах капель тумана, которые образуется в пограничном слое, и о тепло- и массообмене при их испарении в основном объеме насадки не дает возможности в настоящее время создать теоретически обоснованную модель расчета температурных и концентрационных профилей в контактных экономайзерах с учетом туманообразования. В то же время нет никаких теоретических оснований, могущих подсказать порядок ожидаемых эффектов, вызванных туманообразованием. По этой причине вопрос о возможности использования рассматриваемой математической модели контактных экономайзеров, в которых процесс связан с образованием тумана, можно решить только экспериментально.

Эксперимент

Эксперименты были выполнены с использованием контактного экономайзера диаметром 474 мм и насадок трех видов: горизонтальной металлической листовой, керамической блочной «Пчелиная сота» и неупорядоченных керамических колец Рашига 50X50X5 мм.

Т а б л и ц а  1.

Из-за недостаточного коэффициента растекания жидкости в насадке «Пчелиная сота» над ней устанавливали дополнительный слой упорядоченных наклоненных керамических колец, служащих для увеличения равномерности распределения жидкости, подаваемой устройством орошения. Основные характеристики применяемых насадок приводятся в табл. 1. Общая высота насадки во всех случаях была 1200 мм.