Диссертация (1025184), страница 8
Текст из файла (страница 8)
При несовпадении результата необходимо корректироватьтемпературу воды на выходе из нижней части градирни и делать перерасчетдо получения заданной температуры воды на входе в градирню.Gw , TwнGв , Tвк , кGw , TwнGв , Tвк , кGw , TwкGw , TwкGв , Tвн , нРисунок 2.6. Схема расчетаградирни с одной подачей воздуха.Gв, Tвн , н2Gв н, Tв , н2Рисунок 2.7. Схема расчетаградирни с промежуточной подачейвоздуха.2.4 Результаты теоретических расчетов моделиРезультаты теоретических расчетов представлены в виде графиковниже. График на Рисунке 2.8 показывает значение предельной температурыводы при повторении циклов пропускании объема воды через проточную48часть аппарата в зависимости от давления воздуха и температуруохлажденной воды за один цикл охлаждения в зависимости от давлениявоздуха.ГрафикнаРисунке2.9представляетсобойзависимостьтемпературы охлажденной воды от площади орошения при различныхдавлениях атмосферного воздуха.
Начальная температура воды составлялаТемпература воды на выходе, Twк, °С38-40°С. Температура воздуха на входе 24-25°С и влажность 50-65%.26,52625,52524,52423,52322,52221,52120,52019,51918,518Предельное охлаждение водыОхлаждение за один проход300400500600700800Степень разряжения воздуха в вооохладителе, Р, мм рт.ст.Рисунок 2.8. График зависимости конечной температуры воды на выходе изводоохладителя от степени разрежения воздуха.49Температура воды на выходе, Tкw, °C40P=750P=650P=550P=450P=3503530252015051015202530Площадь орошения, м2Рисунок 2.9.
График зависимости конечной температуры воды от площадиорошения при различных давлениях воздуха Р, мм рт.ст.Сравнение работы градирни в условиях высокогорного размещения сградирней работающей на высоте уровня моря представлены графиком наРисунке 2.10 ниже. Расчет проводился для диапазона высот 0 до 3000метров, что соответствует давлению воздуха в пределах 760 – 535 мм рт.ст.Параметры расчетов длядвух вариантовоставалисьнеизменными:температура воды на входе в градирню Twн=40°С, температура воздуха навходе в градирню Tвн=25,6°С, влажность воздуха υн=60%. В ходе расчетапринято, что температура и влажность воздуха с ростом высоты не меняется.Переменной величиной является давление воздуха, которое жестко связано свысотой над уровнем моря (Рисунок 2.11.) барометрической формулой [9575]:h h0 p p 0 exp Mg,RT гдеморя;(2.25)p0=760 мм рт.ст.
― стандартное атмосферное давление на уровне50М=0,0289644 кг/мол ― молярная масса сухого воздуха;g=9,80665 м/с2 ― ускорение свободного падения;h0 - высота на уровнем моря, м;h - высота над уровнем моря, м;Т=288,15 К ― температура воздуха на уровне моря;R=8,31447 Дж/(мол·К) ― универсальная газовая постоянная.Температура воды на выходе из градирни, °С28,828,728,628,528,428,328,228,12827,9050010001500200025003000Высота размещения градирни над уровнем моря, мРисунок 2.10. Зависимость температуры воды на выходе из градирни отвысоты размещения над уровнем моря.Давление воздуха р, мм рт.ст.5180075070065060055050045040005001000150020002500300035004000Высота над уровнем моря h, мРисунок 2.11.
Зависимость давления воздуха от высоты надуровнем моря.Для анализа результатов расчета воспользуемся уравнением тепловогокоэффициента полезного действия градирни [6]:Twн Twк н 100%,Tw Tм.т.(2.26)Если сравнивать градирню, размещенную на уровне моря, с градирней,размещенной на высоте 3000 м и работающей при тех же параметрах, то привысокогорном размещении тепловой к.п.д.
градирни увеличится на 3,9%.Последнее эквивалентно уменьшению площадь оросителя на 12 %, еслиохлаждать воду на высоте 3000 до температуры воды, соответствующейклассическому варианту.Помимо влияния давления воздуха на процесс охлаждения воды, спомощью предлагаемой модели можно оценить влияние относительной52влажности входящего воздуха на температуру охлажденной воды.
Результатрасчета представлен в виде графика на Рисунке 2.12.Температура воды на выходе из градирни, Тwк, ˚С2726252423222120190%20%40%60%80%100%Относительная влажность воздуха на входе в градирнюРисунок 2.12. График зависимости температуры воды на выходе из градирниот относительной влажности воздуха, подаваемого в рабочую зону градирни.Важным параметрам работы любой градирни является относительныйрасход воздуха λ=Gв/Gw.
Для большинства градирен он находится вдиапазоне от 0,5 до 2. На Рисунке 2.13 продемонстрирована зависимостьтемпературы охлажденной воды от относительного расхода воздуха приразличных давлениях воздуха. Из графика видно, что наиболее эффективноезначение относительного расхода воздуха лежит в диапазоне 1÷2.53Температура охлажденной воды, Тwк, ˚С35P=75033P=60031P=50029P=40027P=30025232119171500,511,522,533,54Относительный расход воздуха, λРисунок 2.13. График зависимости температуры охлажденной воды ототносительного расхода воздуха при различных давленияхвоздуха, Р, мм рт.ст.2.5 Выводы по главе 21. Разработана аналитическаямодель описание процесса охлажденияводы в безнасадочной градирне с учетом разреженности воздуха2.
Подтверждено, что пределом охлаждения воды в градирне являетсятемпература воздуха по мокрому термометру.3. Установлено, что относительный расход воздуха наиболее эффективенв диапазоне значений 0,8-2.4. Разработана методика расчета процессов тепло- и массообмена,учитывающая температуру поверхности капли.5. Теоретически показано влияние пониженного давления воздуха наглубину охлаждения воды в градирне.54Глава 3. Описание экспериментальной установки иметодики проведения испытаний.
Оценка погрешностиизмерительных приборов3.1 Описание экспериментальной установкиДля моделирования и изучения режимов работы градирни в условияхразреженного воздуха на кафедре «Техника низких температур им. П.Л.Капицы» Университета Машиностроения была собрана экспериментальнаяустановка, схема которой представлена на Рисунок 3.1. Основная задачаустановки – исследование процесса охлаждения оборотной воды вбезнасадочной градирне под воздействием мягкого вакуума и определенияпараметров, влияющих на интенсивность процесса.
На Рисунке 3.2представлена фотография экспериментальной установки.551. Вакуумный насос-компрессор2. Водоохладитель3. Воздуховод4. Счетчик расхода воздуха5. Вихревой водяной насос6. Форсунка7. Вакуумметр8. Счетчик расхода воды9. Бак для сбора воды10. Дополнительный водяной насос11.Цифровойприемникпреобразователь термопар12.
Термопарный датчик температур13. Отделитель влагиРисунок 3.1. Схема экспериментальной установки.56Рисунок 3.2. Внешний вид экспериментальной установки.Установка состоит из водоохладителя 2, представляющего собойцилиндрический сосуд с внутренним диаметром 400 мм, и емкостью 150литров, выполненный из алюминия. Высота рабочей зоны водоохладителясоставляет 1 м. Днище водоохладителя эллиптическое, оснащено сливнымотверстием для отвода охлажденной воды, в нижней части боковойповерхности предусмотрено отверстие для воздуховода 3. Водоохладительчерез резиновую прокладку герметично закрывается прозрачной крышкой изорганического стекла, в которую встроена форсунка 6, вакуумметр 7. Вкрышке предусмотрен патрубок для откачки воздуха из водоохладителя.
Кпатрубку через запорный вентиль присоединяется вакуумный насоскомпрессор 1.57Для создания разряжения в водоохладителе, установка оснащенаводокольцевым вакуумным насосом ВВН-6. Водокольцевые вакуумныенасосы характеризуются отсутствием смазки в рабочей плоскости насоса,что благоприятствует их широкому распространению в химическойпромышленности. Они относятся к типу «мокрых» насосов и могутоткачивать смесь воздуха с водяным паром. По конструкции и условиямэксплуатации водокольцевые насосы проще, чем другие типы насосовобъемного принципа действия. В конструкции насоса не предусмотреныклапаны и распределительные устройства, что делает их почти незасоряемыми.
Недостатком является большой расход мощности вследствиенеобходимости перемещения не только паров воды, содержащейся воткачиваемом воздухе, но и воды, находящейся в рабочей полости насоса.Максимальный коэффициент полезного действия насосов данного типасоставляет 48-52% [76].Вакуумныйводокольцевойнасосвключаетвсебянасосиэлектродвигатель, расположенный на совмещенной раме и соединенныхмуфтой, защищенной кожухом [77]. Принцип действия насоса: привращении колеса с лопастями (Рисунком 3.3) в корпусе создается водяноекольцо. Колесо эксцентрично относительно обечайки корпуса и поэтомулопатки то опускаются в водяное кольцо до ступицы, то практическивыходят из него, за счет чего между лопатками образуется свободная отводы область. При выходе лопаток из кольца из-за увеличения свободногообъема в камере между ними поступает воздух через входное окно,расположенное в дисках лобовин. Далее, при повороте колеса воздух вкамере сжимается водяным кольцом, приближающимся к ступице и, присовмещении с нагнетательным окном в диске, вытесняется из него [77].Теплота, выделяющаяся при сжатии воздуха и жидкостном трении,повышает температуру воды в кольце.
Для поддержания рабочего режима ипредотвращения перегрева насоса в него постоянно подается свежая вода изводопроводнойсети.Отепленнаяизбыточнаяводавытесняетсяв58нагнетательное окно вместе со сжатым воздухом. Из насоса смесь воздуха иводы поступает в отделить воды, где основная масса воды отделяется отвоздуха и сливается в канализацию. [77]Основные детали насоса:1. Вал2. Подшипник3. Крышка сальника4. Корпус5. Рабочее колесо6. Набивка сальника7.
Втулка защитная8. Корпус подшипника9. Водоотделитель10. Окно нагнетания11. Водяное кольцо12. Окно всасыванияРисунок 3.3. Схема водокольцевого вакуумного насоса.НиженаРисунке3.4представленафотографияводокольцевого насоса.Рисунок 3.4. Внешний вид насоса ВВН-6.используемого59Производительность насоса ВВН-6 представлена на Рисунке 3.5.Производительность насоса приведена к условиям всасывания. Такжепредставлена эффективная мощность в зависимости от создаваемоговакуума при подаче воды 10-12 л/мин. [70]Рисунок 3.5.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
