Характеристика парорідинної суміші

В умовах кипіння розчину в кип'ятильних трубах парорідинна суміш, що утворюється, на відміну від однофазної системи інакше визначає гідродинаміку і теплообмін процесу.

Витратними характеристиками парорідинної суміші є масова витрата G (в кг/с) і питома масова витрата G _УД [в кг/(с м²) ], що називається масовою швидкістю. Масова витрата складається з витрат пари D і рідини G _Ж, т. е. G = DG _Ж, а питома масова витрата

 

G _УД = G / F,

де F – площа поперечного переріза труби, м².

Відношення масового змісту пари в парорідинній суміші до її масової кількості називають масовим паросодержанием х = D / G. Тоді масовий зміст рідини в парорідинній суміші 1 – х = G _Ж / G.

Об'ємна витрата парорідинної суміші V (в м³/с) залежить від щільності фаз і визначається вираженням

 

V = V _П+ V _Ж= (D / ρ _п) + (G _Ж / ρ _ж) (4.41)

 

де ρ _п и ρ _ж – щільність пари і рідини, кг/м³.

Істинний склад парорідинної суміші визначається об'ємним паросодержанием φ, що виражає долю об'єму пари в суміші. Щільність парорідинної суміші можна розрахувати по формулі

 

ρ _см = ρ _ж (1 – φ) + ρ _п φ ≈ ρ _ж (1 – φ) (4.42)

 

тому що ρ _п «ρ _ж.

Величини φ, а отже, і ρсм змінюються по висоті кип'ятильної труби пропорційно кількості тепла, підведеного до киплячої рідини, тому при розрахунку ρ _см беруть середнє значення φ.

 

Швидкість циркуляції при випарюванні

Під швидкістю циркуляції w (в м/с) розуміють швидкість розчину на вході в кип'ятильні труби. Належна швидкість розчину в кип'ятильних трубах покращує тепловіддачу від нагрітої стінки труби до розчину, значно знижує відкладення накипу на них і підвищує продуктивність випарного апарату по випарованій воді.

Кратністю циркуляції К _Ц називають відношення кількості розчину G (в кг/с), циркулюючого в контурі випарного апарату, до кількості випарованої в нім води W (в кг/с), тобто К _Ц = G / W.

Схема природної циркуляції розчину представлена на мал. 4.10 у вигляді циркуляційного контура, що складається з опускної ділянки, виконаної у вигляді циркуляційної труби 1 діаметром близько 500 мм, і підйомної ділянки у вигляді кип'ятильних труб 2 діаметром 30мм. Природна циркуляція розчину в цьому контурі виникає внаслідок різниці щільності некиплячого розчину ρ _р в циркуляційній трубі і парорідинній суміші ρ _см в кип'ятильних трубах.

Швидкість циркуляції w (в м/с)

 

w = √2 g H [1 – (ρ _см / ρ _p)] / (4.43)

 

З цієї формули видно, що швидкість циркуляції збільшується із зростанням висоти шару Н киплячого розчину, зі зменшенням щільності парорідинної суміші ρ _см і зі зменшенням гідравлічного опору в контурі .

Швидкість циркуляції пов'язана з питомою витратою суміші G _УД залежністю

 

G = ρ _ж w (4.44)

 

звідки можна визначити орієнтовне значення w (в м/с).