Wyznaczanie spadku ciśnienia w parowniku kotła z naturalnym obiegiem wody

W wielu procesach przemysłowych występują dwie fazy przepływu. W przemyśle energetycznym faza zmiany procesu (wrzenie, kondensacja) zachodzi najczęściej w parowniku i kondensatorze. Na dwie fazy przepływu wpływa wiele zjawisk, takich jak różna struktura przepływu, określony kształt bąbli i kropli itd. Można zatem stosować różne podejścia do określania spadku ciśnienia dla przepływu dwufazowego. Podczas modelowania zjawiska przepływu dwufazowego muszą być rozważane trzy zjawiska charakteryzujące spadek ciśnienia: spadek ciśnienia statycznego, pędu oraz spadek ciśnienia związany z tarciem. W artykule porównano następujące modele tarciowego spadku ciśnienia: homogeniczny model przepływu, modele Lockharta-Martinellego, Friedela, Chisholma oraz graficzną metodę Martinellego-Nelsona. Przedstawionych modeli matematycznych użyto do obliczenia spadku ciśnienia w parowniku kotła OP-210. Na podstawie pomiarów obliczono dla tych modeli strumień ciepła. Stwierdzono, że spadek ciśnienia tarciowego otrzymany na podstawie przedstawionych modeli ma zbliżoną wartość. Udział strat tarcia w całkowitym spadku ciśnienia jest niewielki. Można to wytłumaczyć niską jakością pary (poniżej 0,1), podczas gdy przepływ dwufazowy występuje w pionowych rurach parownika.

Pełny tekst (pdf)

1. Dziubiński M., Prywer J.: Mechanika płynów dwufazowych, WNT, Warszawa 2009.
2. Grądziel S.: Modelowanie zjawisk przepływowo-cieplnych zachodzących w parowniku kotła z naturalną cyrkulacją, Wydawn. Politechniki Krakowskiej, Kraków 2012.
3. Hetsroni G. (red.): Handbook of Multiphase System, McGraw-Hill Book Company, New York 1982.
4. Hewitt G., Shires G., Bott T.: Process heat transfer, CRC Press, Begell House, New York 1994.
5. Ocłoń P., Nowak M., Łopata S.: Simplified numerical study of evaporation processes inside vertical tubes, J. Thermal Sci., 23 (2014), 177-186.
6. Ocłoń P., Nowak M., Majewski K.: Numerical simulation of water evaporation inside vertical circular tubes, AIP Conf. Proc., 1558 (2013), 2419-2422.
7. Ocłoń P., Nowak M., Węglowski B., Nabagło T., Cisek P., Jaremkiewicz M., Majewski K.: Determination of the temperature fields in a fluid and a solid domain during the water evaporation precesses in vertical tubes, J. Appl. Comp. Sci., 22 (2014), 111-135.
8. Orłowski P.: Kotły parowe. Konstrukcja i obliczenia, WNT, Warszawa 1979.
9. Taler J. (red.): Procesy cieplne i przepływowe w dużych kotłach energetycznych. Modelowanie i monitoring, PWN, Warszawa 2011.
10. Thome J.: Wolverine Tube Engineering Data Book III, Wolverine Tube, 2004-2010.
11. Zima W., Grądziel S.: Simulation of transient processesin heating surfaces of power boilers, LAP LAMBERT Academic Publishing, 2013