Procesul de vaporizare

3x puncte

categorie: Fizica

nota: 8.16

nivel: Liceu

Vaporizarea apei īn cazan este strāns legată īn fluxul de căldură care trece prin peretele ţevilor vaporizatoare. Acesta este determinat de diferenţa de temperatură īntre peretele ţevii şi apa care circulă īn interiorul ei, precum şi de rezistenţa faţă de schimbul termic global prin perete. Coeficientul de convecţie termică[...]
DOWNLOAD REFERAT

Preview referat: Procesul de vaporizare

Vaporizarea apei īn cazan este strāns legată īn fluxul de căldură care trece prin peretele ţevilor vaporizatoare. Acesta este determinat de diferenţa de temperatură īntre peretele ţevii şi apa care circulă īn interiorul ei, precum şi de rezistenţa faţă de schimbul termic global prin perete. Coeficientul de convecţie termică, de la peretele interior al ţevilor de apă de fierbere, este unul din factori. Se depinde de modul de vaporizare. Acestea pt fi caracterizate grafic ca īn figura 2 pentru un tub īncălzit prin care curge agentul termic.
Fiecare punct al graficului reprezintă un anumit regim de funcţionare al tubului. Īn abscisă este trecută diferenţa de temperatură, tp - tj īntre perete şi agentul termic.
La diferenţa de temperatură, cărora le corespunde un flux termic. La diferenţa de temperatură cărora le corespund fluxurile termice, de pe porţiunea A-B a curbei reprezentativ aparatului de căldură este prea mic pentru a se realiza vaporizarea apei.
Fluxurile termice reprezentate prin punctele de pe porţiunea B-S produc un fenomen de fierbere locală.
Pe pereţii tubului se formează bule de vapori, care se condensează.
Fluxurile termice corespunzătoare porţiunii S-C sunt suficient de mari pentru a produce bule de vapori, respectiv vaporizarea īn īntreaga masă a apei.
Vaporizarea descrisă numită globular este caracterizată printr-un coeficient de transfer termic foarte ridicat. Din acest motiv diferenţa de temperatură īntre perete şi fluid este mică. Cānd fluidul termic este mai mare, bulele de vapori de pe peretele tubului formează o particulă de abur coeficient de transfer termic scăzut. Pentru porţiunea C-D fiecare are un caracter de tranziţie. Punctul C se numeşte punctul de deviere de la vaporizarea globală, iar punctul D, īn care fierberea devine net. Temperatura peretelui tubului creşte foarte repede. Īntre punctele D-E vaporizarea peliculară este nestabilă, iar pentru punctele situate după E este stabilă. Se subliniază faptul că īn figura 2 se corectează natura fierberii īn funcţie de mărimea fluidului termic.
Se observă că la vaporizarea peliculară, temperatura peretelui ţevii este ridicată şi astfel materialul este puternic solicitat.


Este posibil ca la creşterea fluxului termic peste linia de calcul, solicitarea să crească pānă la o valoare care să determine fisurarea ţevii.
Fisurarea īn zona C D E nestabilă este de asemenea periculoasă prin variaţia oscilatorie a solicitării care are ca efect determinarea stratului protector de magneziu de pe suprafaţa interioară a ţevii. Cazanele de abur la care circulă numai o parte din apa dea-lungul suprafeţei de īncălzire se transformă īn apă, iar restul īn abur, iar restul de recirculat, se numeşte cazane cu circulaţie multiplă. Dacă īntreaga cantitate se transformă īn abur, atunci cazanul se numeşte cu circulaţie unică sau cu străbatere forţată.
La cazanele cu circulaţie multiplă se realizează prin concepţie o vaporizare globulară. La cazanele cu străbatere forţată se produce īn ultima parte a vaporizatorului, vaporizarea de natură peliculară.




























Circulaţia apei




Debitul de abur īn suprafeţele de vaporizare ale cazanului este īnlocuit īn permanenţă cu un debit egal de apă. Circulaţia apei prin elementul suprafeţei de īncălzire a apei este naturală sau forţată. Circulaţia naturală este produsă de diferenţa de cantitate īntre fluidele cuprinse īn două ramuri de circulaţie, iar circulaţia forţată este produsă īn ajutorul unei pompe.
Debitul de apa G, care circulă prin elementele suprafeţei de vaporizare se compune din debitul introdus īn cazan şi de debitul de apă recirculat.
Raportul īntre debitul de apă G, şi debitul de apă D, produse se numeşte multiplu de circulaţie, n:

N = G : D

Multiplu de circulaţie are valori de 10-40 īn cazanele de circulaţie naturală de 4-12 īn cazanele cu străbatere forţată şi 1 īn cazanele cu străbatere forţată. Īn figura 3 este prezentată schema simplificată a circulaţiei apei īntr-un cazan de abur cu circulaţie naturală. Circuitul se compune dintr-un tambur cazan superior 1 şi un tambur sau colector inferior 3, legate īntre ele prin ţevile de urcare 4 şi de coborāre 2.
Pentru generalizare se propune ca atāt prin ţevile de urcare cāt şi prin cele de coborāre trece un flux termic. Ţevile de urcare primesc un flux qu iar cele de coborāre de un flux qc, qu  qc īn construcţiile moderne qc = 0 .
Īn ţevile de urcare densitatea amestecului apă-vapori, apă-qu este mai mică decāt densitatea apei din ţevile de coborāre Pc datorită acestei diferenţe de densitate se creează o circulaţie caracteristică prin mărimea p = H[pc-pu]xg , numită presiunea de circulaţie a conturului, H fiind īnălţimea conturului, iar G fiind acceleraţia gravităţii.








Aplicānd ecuaţia continualităţii se obţine relaţia:

Su x Wu x Pu = Se x Pc

Īn care:
S - secţiunea de trecere m2
W - viteza fluidului n ms
P - densitatea fluidului īn Kgm3
U - indice afectat ramurii urcătoare
C - indice ramurii coborātoare

Pe baza acestei relaţii poate fi dezvoltat calculul vitezelor īn ţevile urcătoare şi īn ţevile coborātoare. Viteza bulelor de abur este mai mare decāt viteza apei. Diferenţa īntre cele două viteze se numeşte viteză relativă, calculul circulaţiei se efectuează ţinānd seama de faptul că amestecul din ţevi este neomogen, fiecare fluid avānd o viteză proprie şi o secţiune proprie. Diferenţa totală de presiune Pst şi scăderea de presiune Pp care i-a naştere din circulaţie:

P = Pst  Pt

Semnul + corespunde ţevilor urcătoare, iar semnul - ţevilor coborātoare. Se trasează diagramele care reprezintă separat pentru ţevile urcătoare şi separarea pentru ţevile coborātoare, diferenţa de presiune j la capetele ţevilor īn funcţie de debitul de apă G ca īn figura 4. Aceste diafragme sunt valabile pentru un anumit debit de abur  la capătul ţevilor.













Vaporizatoare şi transformatoare de abur


Vaporizatoarele sunt aparate utilizate pentru fierberea unor soluţii lichid-solid, fie pentru concentrarea lor, sau chiar depunerea şi eventual, cristalizarea componenţei solide, fie pentru obţinerea lichidului pur.
Īn principiu, vaporizatorul este un schimbător de căldură, cel mai adesea de suprafaţă, īn care căldura cedată de agentul primar este utilizată pentru īncălzirea şi fierberea soluţiei - agentul secundar.
Transformatoarele de abur sunt aparate folosite pentru producerea de abur secundar, la alţi parametri decāt cei ai aburului disponibil. Constructiv şi funcţional sunt asemănătoare vaporizatoarelor, motiv pentru care nu vor fi tratate separat.
Ca agent primar se foloseşte, īn majoritatea cazurilor, aburul, datorită proprietăţilor termice superioare. Atunci cānd sunt necesare temperaturi ridicate, se pot folosi gaze de ardere sau ulei fierbinte.
Agentul secundar este o soluţie lichidă care conţine componenţa care trebuie separată. Īn industria chimică, componenta ce interesează este o substanţă solidă sau lichidă, dizolvată īntr-un solvent oarecare, īn particular, apa; atunci cānd recuperarea solventului nu interesează sau nu este economică, vaporii acestuia sunt evacuaţi īn atmosferă. Īn instalaţiile mari, debitul de vapori de solvent este mare şi evacuare lui īn atmosferă ar duce la pierderi considerabile de căldură; īn această situaţie, ce mai mare parte din căldură conţinută de vaporii secundari (sau, cel puţin, căldura latentă) este recuperată, ei fiind folosiţi ca agent primar pentru o a doua treaptă de vaporizare sau pentru preīncălzirea soluţiei. Īn centralele termoelectrice, instalaţiile de vaporizare sunt folosite pentru distilarea termică a apei de adaos din circuitul apă-abur, īn acest caz, vaporii de apă rezultaţi la ieşirea vaporizatorului sunt condensaţi şi introduşi īn circuitul termic, iar soluţia, cu concentraţie mare de săruri, este evacuată la canal.










Clasificarea instalaţiilor de vaporizare

Funcţie de caracteristicile constructive şi funcţionale, vaporizatoarele şi transformatoarele de abur se pot clasifica īn mai multe moduri.
După presiunea din camera de vaporizare există vaporizatoare cu suprapresiune (presiunea este mai mare decāt cea atmosferică), atmosferice şi cu depresiune (presiunea este sensibil mică decāt cea atmosferică). Cele mai utilizate sunt vaporizatoarele cu suprapresiune sau atmosferice; vaporizatoarele cu depresiune, deşi utilizează mai bine căldura agentului primar şi au un consum termic mai mic, se folosesc numai atunci cānd soluţia se degradează la temperaturi ridicate, deoarece necesită instalaţii complicate pentru crearea şi menţinerea depresiunii.
După regimul de funcţionare deosebim aparate cu acţiune continuă şi aparate cu acţiune alternativă. Vaporizatoarele cu acţiune continuă sunt alimentate neīntrerupt cu soluţie diluată, iar evacuarea soluţiei concentrate şi a vaporilor secundari se face, de asemenea, īn mod continuu. Vaporizatoarele cu acţiune alternativă sunt īncărcate, la īnceputul intervalului de funcţionare, cu soluţie diluată, după care nu se mai introduce soluţie, ci doar se evacuează continuu vaporii secundari; descărcarea soluţiei concentrate se face la
DOWNLOAD REFERAT
« mai multe referate din Fizica

CAUTA REFERAT


TRIMITE REFERAT CERE REFERAT
Referatele si lucrarile oferite de E-referate.ro au scop educativ si orientativ pentru cercetare academica.