Модернизация экспериментального стенда для исследования эффективности паросепарацион-ных устройств судовых паровых котлов и опреснительных установок

ВВЕДЕНИЕ

В судовых и стационарных паровых котлах и опреснительных установках, а также в испарителях ТЭС первичное отделение крупнодисперсной влаги, уносимой с «зеркала испарения» паром, происходит в паровом пространстве над уровнем испаряемой воды. Окончательная, тонкая очистка пара происходит обычно в жалюзийных или сетчатых сепараторах. В связи с тем, что в настоящее время отсутствуют строгая теория сепарации капельной влаги в этих устройствах и достаточно надежная методика их расчета, является актуальным проведение исследований влияния режимных и конструктивных параметров жалюзийных и сетчатых сепараторов на эффективность тонкой очистки пара на специально разработанных для этой цели экспериментальных установках [1, 2].
Анализ конструкций ранее применявшихся стендов показывает, что большинство из них имеет существенные недостатки, влияющие на достоверность полученных данных. Кроме того, выбор их схем зависит от методики исследований. С учетом поставленной задачи была разработана схема экспериментального пароводяного стенда, который планируется установить в лаборатории судовых энергетических установок кафедры СЭУ и ТЭ ФГБОУ ВО КГТУ (ул. Калязинская). На кафедре СЭУ и ТЭ ФГБОУ ВО КГТУ ранее уже проводились исследования эффективности работы погруженного парораспределительного щита при барботажном кипении воды на экспериментальном стенде [3]. Однако, его конструкция проектировалась для иных задач, поэтому для проведения исследований эффективности жалюзийных и сетчатых сепараторов на новом стенде необходимо:
1. Увеличить производительность испарителя по дистилляту.
2. Проверить основные геометрические характеристики испарителя, экспериментального участка, произвести расчет нового погруженного парораспределительного щита.
3. Разработать новые конденсатор, конструкция которого обеспечит отсутствие подсоса охлаждающей воды в полость конденсации.

ОСНОВНАЯ ЧАСТЬ

Экспериментальный стенд будет состоять из барботажного испарителя сечением 230×230 и экспериментального участка, представляющего собой поворот на 90^о и камеру, где размещается исследуемый вертикальный сепаратор. Пар, вырабатываемый испарителем, проходит поворот, сепарационную камеру и конденсируется в новом змеевиковом конденсаторе с площадью поверхности теплообмена 0,0417 м². Конденсатор состоит из шестнадцати, параллельно подключённых охлаждающей воде змеевиков, которые изготавливаются из медных труб D_У 10. Концы змеевиков выводятся из полости конденсации с помощью сальниковых уплотнений, что обеспечивает отсутствие подсоса охлаждающей воды в полость конденсации и исключает погрешности измерения влажности пара по солевой методике, которая будет использоваться в исследованиях. Коллекторы подвода и отвода охлаждающей воды изготавливаются из медных труб D_У 250. Пар в кондесатор входит через патрубок D_У 50. Внутри конденсатора устанавливается парораспределительный конус.
Конструкция конденсатора, изготавливаемая из нержавеющей стали, приведена на сборочном чертеже в приложении к настоящему отчету.
Обогрев стенда должен производиться электрическими тэнами общей мощностью 50 КВт, или горячей водой с температурой 90 ⁰С от вспомогательного котла. На рисунке 1П (см. приложение 1) представлена схема экспериментального стенда с обогревом горячей водой. В этом случае вместо электрического испарителя устанавливается греющая батарея с диаметром трубок 16 мм и камера испарения с погруженным дырчатым щитом. Циркуляция рассола в греющей батарее осуществляется насосом ЭПН-5. Расчет конструктивных характеристик стенда приводится в приложении 1.
Исследуемые горизонтальные сепараторы устанавливаются на высоте H_по= 0,435 м в повороте после съемной секции. Исследуемые вертикальные каплеуловители располагаются после поворота в сепарационной камере. Исследуемые горизонтальные сепараторы устанавливаются в повороте перед сепарационной камерой. Конструкция стенда позволяет во время проведения одного опыта одновременно производить замеры влажности пара на входе в конденсатор после сепарационной камеры - w_к , на входе в сепарационную камеру после поворота - w_с , на входе в поворот перед сепарационной камерой - w_п и на выходе из испарителя - w_и .
Определение эффективности работы сепараторов производится по значениям начальной и конечной влажности пара которые измеряются по солевой методике через коэффициент уноса иона натрия и количество влаги, стекающей по стенкам стенда в специальные ловушки секций, поворота и сепарационной камеры за время проведения