Gőzképződés
Gőzképződés
A gőzkazán állandó gőznyomáson működik. Különböző típusú gőzgenerátorok különböző nyomástartományban vannak. Ebben a tekintetben fontos tudni, hogyan függ a forró víz entalpiája, a párologtató látens hője, a telített és túlhevített gőz entalpiája nyomáson. A kritikus (pKr = 22,13 MPa) nyomás növelésével a forró víz entalpiája folyamatosan növekszik. Ennek következtében a kazánban fellépő nyomásnövekedéssel a felmelegedés, amelyben a víz előmelegszik, megnő. A növekvő nyomással történő párologtatás látens hője folyamatosan csökken és kritikus nyomáson nulla. Ez azt jelzi, hogy csökkenthető a fűtőfelületek területe, ahol a forró vízből telített gőz keletkezik. A száraz telített gőz entalpiája növekvő nyomáson 3,3 MPa-ra nő, majd csökken. Ezért telített gőz előállítása esetén helytelen a nyomást a 3,3 MPa-nál nagyobb mértékben növelni.
A kazán megbízhatóságára gyakorolt jelentős hatás forrási folyamat, ami azt jelenti, hogy gőzt alakítanak ki a folyadék térfogata belül. A kazánban lévő víz forráspontja összetett és különös. Amint a kazán fűtési felületén lévő víz hőmérséklete eléri a telítettségi hőmérsékletet, forralás indul, amely nyugodt jelleggel rendelkezik. Ebben az esetben a folyamat olyan folyadékrétegekben kezdődik, amelyek érintkezésbe kerülnek a fűtőfelület belső falával. Ahogy a falhőmérséklet nő, az aktív forráspontok száma nő és a forrási folyamat intenzívebb lesz. A gőzbuborékok fokozatosan elszakadnak a felületről, és a vízréteg áthaladva növelik a térfogatot. Ezt azzal magyarázza, hogy a forró folyadék térfogatának hőmérséklete némileg magasabb, mint a telítési hőmérséklet (a kísérleti értékek szerint 0,2-0,4 ° C).
A kemence kényszerítésekor a falhőmérséklet és a telítettségi hőmérséklet különbsége nő. Ugyanakkor a telítési hőmérséklet állandó nyomáson a gőzfejlesztőben változatlan marad. A fal- és forrásvíz-hőmérséklet különbségének növekedése a forró víz által a fűtőfelület falától eltávolított hőmennyiség növekedését eredményezi. Végül a kazán által előállított gőz mennyisége nő. Azonban a hő eltávolítása a növekvő hőmérsékleti fejen keresztül a fal és a forró víz között megnöveli egy bizonyos határértéket, miután meghaladta azt, amely csökkenni kezd.
A hőmérsékleti fej, amelynél a fűtési felületről a forró folyadékig terjedő hő eléri a maximális értéket, általában az első kritikus értéknek nevezzük. A forráspontot az első kritikus érték eléréséig buborékként nevezik.
A kazánok fűtési felületeiben a hőmérsékletet nem szabad túllépni az első kritikus érték felett, hogy megakadályozzák a fűtőfelület meghibásodását.
A kazán fűtési felületei általában olyan csövekből készülnek, amelyekben a fent említett tényezőkön kívül a folyadéksebesség vagy a gőz-víz keveréke, valamint a gőzök és folyadékok fázisainak eloszlása a csövekben befolyásolják a forralás fejlődését.
Amikor a folyadék függőleges csövekben mozog, a következő áramlási rendszereket különböztetjük meg: buborék, héj, rúd és emulzió.
A függőleges csövekben lévő buborékáramlás mérsékelt gőz-tartalma és a gőz-víz keverék alacsony áramlási sebessége figyelhető meg. A gőz buborékjai kicsiek és egyenletesen oszlanak el a cső keresztmetszetén. Vízszintes csövek buborékáram esetén a gőz buborékok a cső felső részében és az alsó részen lévő vízben helyezkednek el.
A héjáramlási rendszert akkor figyelik meg, amikor a patak gőz-tartalma nő. Ezt a rendszert a kis buborékok egyesítésével nagy kagylóvá alakítják, amelyek hasonlítanak a kagylókra.
A rudat úgy jellemzi, hogy a cső közepén mozgó szilárd gőzpálca jelen van, szilárd gyűrűs fóliával, amely a cső belső részével szomszédos.
Magas gőzzel és magas nyomással emulziós üzemmód figyelhető meg. A vízfilm nagy részét a gőz buborékjai szakítják meg és cseppecskék formájában hordják le. A cső belső falán vékony vízfilm marad.
Vízszintes csövekben alacsony sebességnél az áramlás rétegzett. A cső tetején gőz mozog, amelynek sűrűsége kisebb, mint a víz, és az alsó rész - a víz nagy része.
Alacsony nyomás esetén a jelenlegi lövedékszabályozás figyelhető meg. A nyomás 3-4 MPa-ra történő növelése után egy hüvely-buborékba és 10 MPa nyomás alá kerül egy buborékba, amely bizonyos körülmények között egy rúdhoz, majd egy emulzióhoz vezethet.
A csövekben a forrási folyamat a telítési hőmérsékletnél alacsonyabb vízhőmérsékleten is megtörténhet. Ez egy intenzív hőellátással figyelhető meg, amikor a falhőmérséklet magasabb a telítési hőmérsékletnél, és a folyadék vékony (határ) rétegében forrázódik. Azonban a fal térségében lévő gőz keletkezése, amely a patak magjába esik, gyorsan lecsapódik. Ezt a forrást a határréteg forrása vagy fűtetlen folyadék forrásának nevezik.
A forrási folyamat vizsgálata során kimutatták, hogy a buborék-rendszer esetében a hőátvitel nagy intenzitása és a nagy hőáramlások eltávolítása az egység felületéről jellemző, de nem haladja meg a hőmérsékleti vezető első kritikus értékét.