膜式除氧器的冷態(tài)試驗(yàn)研究簡(jiǎn)述

1、膜式除氧氧器的冷冷態(tài)試驗(yàn)驗(yàn)研究摘要要：本文文介紹了了膜式除除氧器的的基本結(jié)結(jié)構(gòu)、工工作原理理及工作作過(guò)程，對(duì)膜式式除氧器器的重要要組成部部件旋流流的冷態(tài)態(tài)試驗(yàn)過(guò)過(guò)程進(jìn)行行了說(shuō)明明，并給給出了試試驗(yàn)結(jié)果果。關(guān)鍵詞詞：膜式式除氧器器旋流流管冷冷態(tài)試驗(yàn)驗(yàn)隨隨著城市市集中供供熱的迅迅速發(fā)展展和科學(xué)學(xué)技術(shù)的的不斷進(jìn)進(jìn)步，尤尤其對(duì)于于熱電聯(lián)聯(lián)產(chǎn)企業(yè)業(yè)，高參參數(shù)大容容量的蒸蒸汽鍋爐爐及發(fā)電電機(jī)組對(duì)對(duì)于熱力力除氧器器的技術(shù)術(shù)性能要要求越來(lái)來(lái)越高。為了提提高除氧氧器的工工作效率率，使除除氧水中中的含氧氧量趨于于零，提提高運(yùn)行行的經(jīng)濟(jì)濟(jì)性和安安全性，對(duì)熱力力膜式除除氧器的的深入研研究工作作很有必必要。以以下是針針

2、對(duì)熱力力膜式除除氧器的的冷態(tài)試試驗(yàn)的研研究方法法的闡述述。一、膜膜式除氧氧器簡(jiǎn)述述11、膜式式除氧器器結(jié)構(gòu)膜式式除氧器器是近幾幾年才發(fā)發(fā)展起來(lái)來(lái)的一種種新型除除氧器，它是集集射流、旋流和和泡沫為為一體的的高級(jí)除除氧器，具有淋淋水密度度大，提提升溫度度高，進(jìn)進(jìn)水、出出水含氧氧濃度差差大，排排汽量小小及全滑滑壓等特特點(diǎn)，適適于補(bǔ)水水率高，進(jìn)水含含氧高，水溫低低的大型型鍋爐和和機(jī)組。膜式除除氧器設(shè)設(shè)有二級(jí)級(jí)除氧裝裝置，第第一級(jí)是是起膜器器組，作作為主要要除氧部部件；第第二級(jí)是是填料層層，作為為深度除除氧。一級(jí)級(jí)除氧過(guò)過(guò)程由起起膜器組組完成。起膜器器組由旋旋流管、連通管管和隔板板組成。旋流管管壁上部部

3、設(shè)有進(jìn)進(jìn)水孔，軟化水水首先由由入口進(jìn)進(jìn)入水室室，再?gòu)膹乃彝ㄍㄟ^(guò)旋流流管壁上上部的小小孔進(jìn)入入內(nèi)壁，形成射射流及旋旋轉(zhuǎn)水膜膜，旋流流管壁的的下端設(shè)設(shè)有蒸汽汽震蕩破破膜孔，它具有有提前加加熱泡沸沸和控制制水膜形形成的作作用（P一般般取0.020.003Mppa）。除氧器器內(nèi)裝有有常用、排汽和和排水三三種旋流流管，連連通管的的作用是是使積存存在隔板板上部的的積水沿沿管內(nèi)旋旋流附管管壁流下下，管內(nèi)內(nèi)中空，可以將將滯留在在隔板底底部的氣氣體排出出。二級(jí)級(jí)除氧過(guò)過(guò)程由不不銹鋼形填料料和網(wǎng)波波填料組組成。形填料料的作用用是進(jìn)行行水的二二次分配配，安裝裝在汽液液網(wǎng)上面面。網(wǎng)波波填料是是用0.100.4mmm

4、的扁扁不銹鋼鋼制成的的圓筒形形扁網(wǎng)帶帶，卷制制成一定定尺寸和和形狀，固定在在框架內(nèi)內(nèi)。此外外，還設(shè)設(shè)有一些些輔助裝裝置，凝凝結(jié)水管管路引至至除氧水水室，當(dāng)當(dāng)鍋爐疏疏水啟動(dòng)動(dòng)時(shí)，軟軟化水引引至凝結(jié)結(jié)水管路路，混合合后一并并進(jìn)入水水室。高高壓加熱熱器疏水水中的溶溶解氧接接近于零零，直接接送入網(wǎng)網(wǎng)波填料料上部。在除氧氧水箱的的上部接接有排汽汽管直接接引向除除氧器的的水膜裙裙間，加加熱蒸汽汽管引至至除氧器器的最底底層。在在除氧器器頂部至至凝汽器器頭部之之間設(shè)有有排汽管管，作為為除氧器器啟動(dòng)時(shí)時(shí)負(fù)壓運(yùn)運(yùn)行使用用。在除除氧水箱箱內(nèi)設(shè)有有再沸騰騰管，供供除氧器器啟動(dòng)時(shí)時(shí)加熱除除氧水使使用。2、膜式除除氧器除

5、除氧機(jī)理理膜膜式除氧氧器采用用熱力除除氧方法法，無(wú)論論其結(jié)構(gòu)構(gòu)如何變變化，其其除氧原原理都是是建立在在亨利定定律和道道爾頓定定律基礎(chǔ)礎(chǔ)上的。亨亨利定律律指出：在一定定溫度下下，當(dāng)氣氣、液兩兩相達(dá)到到平衡時(shí)時(shí)，單位位體積水水中溶解解的氣體體量與水水面上該該氣體的的分壓力力成正比比，即：C=EEP式式中C氣體體在水中中的溶解解量kmmol/m3PP平平衡時(shí)水水面上該該氣體的的分壓力力N/mm2E氣體的的溶解系系數(shù)kmmol/(m33N/m3)，其值值隨溫度度的升高高而降低低如如果用某某種方法法降低液液面上該該氣體的的分壓力力，使氣氣體在液液面上的的實(shí)際分分壓力小小于平衡衡壓力，即形成成了不平平衡壓

6、差差P，該該氣體就就會(huì)在不不平衡壓壓差作用用下，由由水中離離析出來(lái)來(lái)，直至至達(dá)到新新的平衡衡。如果果能夠不不斷地從從液面上上把該氣氣體除掉掉，破壞壞其平衡衡的建立立，這種種過(guò)程就就繼續(xù)進(jìn)進(jìn)行，直直到把水水中氣體體全部除除去。道爾爾頓定律律指出：混合氣氣體的全全壓力等等于各組組成氣體體的分壓壓力之和和，所以以在水面面上的分分壓力為為：P=PjPs式式中：PPj溶于水水中的各各種氣體體的分壓壓力Pss水水蒸汽的的分壓力力在在定壓下下將水加加熱至沸沸點(diǎn)，使使蒸汽的的分壓力力幾乎等等于液面面上的全全壓力，其它氣氣體的分分壓力趨趨于零（把由水水中逸出出的氣體體及時(shí)排排出），這樣可可保證使使溶于水水中的氣

7、氣體從水水中全部部逸出而而被除去去。綜上所所述，熱熱力除氧氧必須同同時(shí)具備備兩個(gè)條條件：（11）快速速將水加加熱到相相應(yīng)壓力力下的飽飽和溫度度的傳熱熱條件。（2）把把氣體從從水中迅迅速全部部離析出出來(lái)的傳傳質(zhì)條件件。二、旋旋流管冷冷態(tài)試驗(yàn)驗(yàn)及結(jié)果果分析1、旋流管管冷態(tài)試試驗(yàn)的目目的旋流管管是膜式式除氧器器的主要要部件，除氧器器的除氧氧效果和和運(yùn)行穩(wěn)穩(wěn)定性與與旋流管管結(jié)構(gòu)及及噴淋特特性是密密切相關(guān)關(guān)的，所所以掌握握旋流管管的噴淋淋特性及及傳熱機(jī)機(jī)理，對(duì)對(duì)于合理理的設(shè)計(jì)計(jì)和選用用旋流管管，提高高除氧器器的工作作效率具具有重要要意義。旋旋流管焊焊接在除除氧器的的水室中中，凝結(jié)結(jié)水和補(bǔ)補(bǔ)給水進(jìn)進(jìn)入除氧

8、氧器的水水室后，在水室室和旋流流管內(nèi)的的壓差作作用下，水通過(guò)過(guò)旋流管管管壁上上的一批批帶有傾傾斜角的的小孔射射入管的的內(nèi)壁，沿管內(nèi)內(nèi)壁旋轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)流動(dòng)而而下，在在管內(nèi)壁壁形成高高速旋轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)流動(dòng)的的薄水膜膜，當(dāng)水水由旋流流管下口口噴出時(shí)時(shí)，形成成錐形水水膜裙。由于射射流和旋旋流的作作用，使使水膜流流動(dòng)處于于湍流狀狀態(tài)，強(qiáng)強(qiáng)化了水水汽之間間的傳熱熱傳質(zhì)過(guò)過(guò)程，水水膜裙增增大了傳傳熱面積積，強(qiáng)化化了傳熱熱傳質(zhì)，同時(shí)，水形成成膜狀有有利于氧氧的擴(kuò)散散和析出出，加速速除氧過(guò)過(guò)程的進(jìn)進(jìn)行。液膜膜在旋流流管內(nèi)的的流動(dòng)是是大波動(dòng)動(dòng)的自由由表面流流動(dòng)，旋旋轉(zhuǎn)液膜膜的雷諾諾數(shù)、速速度、厚厚度以及及湍流度度等對(duì)于于水、汽汽

9、間的傳傳熱傳質(zhì)質(zhì)都有很很大影響響，而決決定這些些參數(shù)的的重要因因素是旋旋流管管管壁上的的射流孔孔徑、傾傾角以及及排列方方式。為為了合理理布置射射流孔，使旋流流管取得得最佳的的工作效效果，對(duì)對(duì)旋流管管進(jìn)行冷冷態(tài)模型型試驗(yàn)很很有必要要。2、試試驗(yàn)裝置置及測(cè)試試儀器的的選擇冷態(tài)態(tài)模型試試驗(yàn)的測(cè)測(cè)試系統(tǒng)統(tǒng)裝置如如圖1所所示。3、旋流管管的冷態(tài)態(tài)模型試試驗(yàn)（1）熱線風(fēng)風(fēng)速儀的的校準(zhǔn)在校校準(zhǔn)過(guò)程程中，以以直徑dd=288.4mmm的圓圓管在不不同流量量下水流流的最大大速度作作為校準(zhǔn)準(zhǔn)速度，并以此此標(biāo)準(zhǔn)速速度確定定在測(cè)試試條件下下流體速速度和電電子儀器器輸出電電壓之間間的響應(yīng)應(yīng)關(guān)系。圓圓管中水水流的最最大速

10、度度按湍流流理論中中的指數(shù)數(shù)定律求求得。湍湍流光管管中速度度分布滿滿足如下下指數(shù)方方程：VVx/VVmaxx=(Y/rr0)nn圓圓管中的的平均流流速V為為：V=1/（）VxxdA=2VVmaxx（Y/r0）n（1YY/r00）d(Y/rr0)=2Vmmax/(n11)(nn2)Vmmax=1/22n1)(n22)VV式式中，指指數(shù)n隨隨雷諾數(shù)數(shù)而變，n及VV/Vmmax隨隨Re的的變化關(guān)關(guān)系詳見(jiàn)見(jiàn)表1。由由于Ree=vd/，所所以利用用表1可可求出圓圓管中不不同流量量對(duì)應(yīng)的的最大速速度，結(jié)結(jié)果列于于表2。（2）旋旋流管的的冷態(tài)試試驗(yàn)過(guò)程程為為測(cè)得旋旋流管管管壁上射射流的直直徑d和和傾角對(duì)對(duì)液

11、膜流流場(chǎng)的影影響，對(duì)對(duì)4個(gè)10884.5的旋旋流管（小管）和11335的旋旋流管（大管）進(jìn)行冷冷態(tài)試驗(yàn)驗(yàn)。旋流流管的結(jié)結(jié)構(gòu)如圖圖2所示示。旋流管管的特性性數(shù)據(jù)見(jiàn)見(jiàn)表3。流流速的測(cè)測(cè)試采用用熱線風(fēng)風(fēng)速儀進(jìn)進(jìn)行，沿沿著旋流流管的半半周邊布布置5個(gè)個(gè)測(cè)點(diǎn)，對(duì)應(yīng)不不同的工工況（流流量一定定），每每個(gè)測(cè)點(diǎn)點(diǎn)采樣22次，該該測(cè)點(diǎn)的的速度取取為2次次采樣的的平均值值。（3）試驗(yàn)數(shù)數(shù)據(jù)處理理由由于水在在旋流管管內(nèi)的流流動(dòng)是旋旋轉(zhuǎn)的薄薄膜流動(dòng)動(dòng)，在出出口邊55個(gè)測(cè)點(diǎn)點(diǎn)上的速速度是不不均勻的的，因此此，僅從從5個(gè)測(cè)測(cè)點(diǎn)上的的速度分分布很難難判斷旋旋流管性性能的好好壞，所所以在數(shù)數(shù)據(jù)處理理過(guò)程中中，把每每一工況況下

12、5個(gè)個(gè)測(cè)點(diǎn)的的統(tǒng)計(jì)平平均值作作為該工工況下的的當(dāng)量速速度，以以Vd表表示。設(shè)某某一測(cè)點(diǎn)點(diǎn)的速度度為Vii，不不均勻度度為Tuuri,Vi=(Vii1VVi2)/2,Tuuri=(TTurii1Turri2)/2VVi1,Vi22某測(cè)測(cè)點(diǎn)在某某一工況況下的兩兩次采樣樣速度Tuuri11，Tuuri22某某測(cè)點(diǎn)在在某一工工況下的的兩次采采樣的不不均勻度度VVd=(ViII)/55Tuuri=(TuuriII)/55假假設(shè)液膜膜厚度是是均勻的的，為，則在在某一流流量Qii工況下下的液膜膜厚度為為：ii=Qii/(336000DVVd)管內(nèi)內(nèi)液膜流流動(dòng)的當(dāng)當(dāng)量直徑徑為：DDei=(4Di)/(DD)=

13、44i雷諾諾數(shù)為：Reii=(VVdDeei)/=44iVVd/在在此數(shù)據(jù)據(jù)處理基基礎(chǔ)上，根據(jù)熱熱線風(fēng)速速儀的采采樣數(shù)據(jù)據(jù)，使用用SVFFER繪繪圖軟件件，繪出出每個(gè)旋旋流管的的當(dāng)量速速度，不不均勻度度、水室室壓強(qiáng)、液膜厚厚度及液液膜流動(dòng)動(dòng)的雷諾諾數(shù)隨壓壓力的變變化規(guī)律律。以下下給出小小管、大大管的流流量、流流速及旋旋膜厚度度的特性性變化曲曲線，如如圖3圖8所所示。4、試驗(yàn)結(jié)結(jié)果分析析根根據(jù)對(duì)旋旋流管流流態(tài)的觀觀察和對(duì)對(duì)測(cè)試結(jié)結(jié)果的分分析，可可得出如如下結(jié)論論：（1）當(dāng)流量量相同時(shí)時(shí)，小管管雷諾數(shù)數(shù)大于大大管雷諾諾數(shù)，小小管的水水裙明顯顯好于大大管的水水裙。因此此，作為為膜式除除氧器的的旋流管

14、管，小管管的效果果更好。（2）不不同的、角角相組合合，對(duì)旋旋膜的流流態(tài)有一一定的影影響。在在相同的的水室壓壓力、相相同的孔孔徑和孔孔數(shù)的情情況下，隨著、角角的不同同，旋流流管的流流量、雷雷諾數(shù)、流速和和旋膜厚厚度也不不相同。（3）通過(guò)過(guò)調(diào)整水水室壓力力，可以以改善膜膜式除氧氧器旋流流管的流流態(tài)。所所以，控控制好旋旋流管水水室內(nèi)的的壓力，是改善善膜式除除氧器除除氧效果果的重要要措施。（4）由由于旋流流管內(nèi)形形成的旋旋轉(zhuǎn)液膜膜的流速速較大，液膜厚厚度較薄薄，雷諾諾數(shù)又大大于湍流流臨界雷雷諾數(shù)，因此在在熱狀態(tài)態(tài)下易于于傳熱傳傳質(zhì)，這這是膜式式除氧器器工作效效率高的的重要原原因之一一。（5）旋流管管的湍流流不均勻勻度在流流量大時(shí)時(shí)比流量量小時(shí)低低，大流流量狀態(tài)態(tài)產(chǎn)生的的旋膜比比較穩(wěn)定定。對(duì)于于小管，=440，=88時(shí)效效果最好好。對(duì)于于大管，=556，=88時(shí)效效果最好好。三、結(jié)結(jié)論通過(guò)對(duì)對(duì)膜式除除氧器旋旋流管冷冷態(tài)試驗(yàn)驗(yàn)結(jié)果的的分析，得出如如下結(jié)論論：1、液液體在旋旋流管內(nèi)內(nèi)的流動(dòng)動(dòng)是大波波動(dòng)的自自由表面面流動(dòng)，雷諾數(shù)數(shù)的大小小決定液液體的流流動(dòng)