Дросселирование

Дросселирование, как термодинамический пр-сс, определяется как пр-сс снижения давления, не сопровождающийся отводом энергии, не в виде теплоты не в виде работы. В реальных условиях дросселирования осуществляется с минимальными потерями. Эти потери оказывают разрушающие воздействие на устройства, но так как они минимальны и растянуты во времени, то их не замечают.

Но данный пр-сс имеет 2 отрицательных момента:

1. потеря работоспособности потока (эксергия).

2. наличие дополнительного гидравлического сопротивления.

(сравнить 2 пр-са жидкости – изоэнтропийный и изоэнтальпийный).

Схема 1.

Схема 2.

ЧП – частотный преобразователь.

схема 3.

Максимальные потери на клапане, регулирующие потери. На клапане обычно 50-70% расход жидкости, следовательно, клапан д.б. выбран таким образом, чтобы его работающий диапазон находился выше. Выбор клапанов должен производиться после расчета гидравлической схемы, а выбор нагнетателей после расчета гидравлической схемы и выбора клапанов.

1-3 – процесс в турбине.

1-2 – на клапане дросселирование.

При построении функциональных схем управления тепло-технологическими пр-ми необходимо исключать по максимуму или уменьшать пр-сс дросселирования. При этом всегда необходимо составлять дополнительные материальные издержки с получаемой экономией энергии, а, следовательно, и т-ва. Третьим необходимым пр-сом, который необходимо учитывать при разработке сис-м управления, явл-ся теплообмен.

В действительности, чтобы получить температуру Т1 рабочего тела, температура горячего источника д.б. больше на некоторую величину ∆Т1, т.е. температурный напор или движущая сила пр-са теплообмена. Соответственно температура холодного источника д.б. ∆Т2, чтобы происходил теплообмен со стороны холодного источника, чем больше ∆Т1 и ∆Т2, тем больше необратимость пр-са, тем больше потери работоспособности (эксергии) исходной энергии.

.

Всегда сложно выбрать оптимальный вариант ввиду того, что для уменьшения необратимости пр-са, следует уменьшать напор, но при это соответственно увеличивать поверхность теплообмена. Данное положение можно проиллюстрировать схемой.

Схема отображает водогрейный котел.

.

Таким образом, при рассмотрении вопросов регулирования тепловой нагрузки для снижения необратимости пр-са теплообмена, следует стремиться к уменьшению ∆Т, что может достигаться либо установкой дополнительных поверхностей теплообмена, либо ступенчатым использованием энергии.

Характерным примером является многокорпусная выпарная установка.

Целью теплового расчета явл-ся определением расхода греющего пара на 1 кг выпарной воды. Для примера рассмотрим расчет прямоточной ВУ 3-х корпусной по методике Тищенко. Индексом 0 будет обозначаться пар-ры которые соответствуют исходному р-ру т.е. не концентрированные. Индексы 1,2,3, соответствуют номерам корпусов.

Исходные данные:

в0, в1, в2, в3,% - концентрация,

с0, c1, c2, c3, кДж/кг*с,

t0, t1, t2, t3, ºC – т-ры кипения р-ров,

i1′, i2′, i3 ′, кДж/кг, - энтальпия греющего пара,

i1″, i2″, i3 ″, - энтальпия вторичного пара,

ν1, ν2, ν3, ºC т-ра вторичного пара,

τ1, τ2, τ3, кДж/кг энтальпия конденсата греющего пара,

ω1, ω2, ω3, кг/кг – кол-во выпаренной воды на 1 кг выпаренного р-ра,

ε1, ε2, ε3, кг/кг – отбор экстра пара,

d1, кг/кг удельный расход греющего пара поступающего в аппарат, отнесенная к 1 кг исходного пара,

R, кг/кг – кол-во мятого пара.

Экстра пар – это отбор пара из выпора.

Мятый пар – представляет собой отработанный пар поступающий от какого-либо постороннего источника.

В схеме предусмотрено частичное использование теплоты конденсата предыдущего корпуса последующим за счет установки расширительных сосудов, в которых происходит самовскипание конденсата с образованием пара. При практических расчетах этот перепуск пара через расширительные сосуды не учитывается, а считается что конденсат каскадно перепускается непосредственно их одного корпуса в другой.

Условия расчета теплового баланса:

1. Не учитываются потери тепла пов-тью аппарата.

2. Не учитываются потери тепла, связанные с откачкой или продувкой из аппарата паровоздушной смеси и конденсирующихся газов.

Все вышеуказанные потери приближенно оцениваются после определения тепловой нагрузки и пов-ти для каждого корпуса в отдельности. Для хорошо изолированных аппаратов потери составляют 3-5 %. Большее значение потерь принимается для 1-го корпуса.