Исследование рабочего процесса в высокотемпературном пленочном контактном нагревателе морской воды судовой парогенераторной установки

Отличительной особенностью крупных рыбопромысловых судов является большой расход пара на турбогенераторы, технологическое, оборудование, опреснительные установки, различные общесудовые и хозяйственные потребители, Праиз-^ водцтельность опреснительных установок на таких судах составляет (300*500) т/сут пресной вода. На приготовление такого количества пресной вода расходуется около 10 МВт тепловой мощности и соответствующее количество топлива. Для уменьшения расхода, топлива на больших рыбопромысловых су/-дах Л. И. Сень предложил использовать парогенераторные установки, работающее по разомкнутому пароконденсатному циклу на термоумягченной морской воде /1/. На^рис. 1 приведена, структурная, тепловая схема парогенератарной устанавки на: морской воде.^ Подкисление в контактном пленочном теплообменнике 2, термическое умягчение морской вода в аппарате.^6 при. температуре (200*250) °С определяют условия безнакипного режима работа парогенератора 8 при температуре насыщения 150 °C /2/. Удаление из морской вода вместе с выпарам кислорода и других растворенных газов позволяет снизить скорость коррозии парогенерирующей поверхности до допустимых значений. Для предотвращения выпадения в осадок NctCL в парогенераторе. 8 поддерживаемся допустимая соленость воды. После промывки пар поступает в пароперегреватель 9, а из него к потребителям по трубопровод/ Ю. Образовавшийся конденсат направляется в систему пресной воды. В установ.

— - * - «V ках такого типа топливо экономится за счет отсутствия расходов теплоты на предварительную дистилляцию морской воды.

Рис. 1. Структурная тепловая схема, парогенераторной установки на морской воде.

1 «насос, 2 — контактный пленочный подкислитель, 3 — на-^ сос высокого, давления, 4 — теплообменник, 5 — высокотемпературный контактный пленочный нагреватель, 6 — реактор-деаэратор, 7 — фильтр, 8 — парогенератор, 9 — пароперегреватель, 10 — трубопровод, к потребителям.

— 7-.. .

Работоспособность парогенераторных установок на морской воде зависит от надежности, высокотемпературного нагревателя- 5, к которому предъявляется основное требованиебезнакипный процесс нагрева морской вода до температуры (200*250) °С. Эта проблема успешно решается! прж использо-^ вании пленочного контактного теплообменного аппарата, разработанного на кафеле судовых турбинных силовых установок Дальневосточного ордена Трудрвого Красного Знамени политехнического института им. В. В. Куйбышева. /1/, Для такого типа, нагревателя наиболее доступным высокотемпературным теплоносителем в настоящее время является пар, вырабатываемий обычными парогенераторами. Рабочие процессы тепло-обменного аппарата при контактномнагреве морской вода паром в настоящее время на изучены. В литературе отсутствуют опытные данные, позволяюддае оценить правомерность принятых допущений при теоретическом исследовании контактного нагрева ламинарной пленки жидкости паром: /3/. Достигнутые результаты исследования процессов нагрева пленки жидкости со. стороны стенки, конденсации пара внутри труб и на холодных струях жидкости не могут быть использованы, поскольку отличаются технологически от контактногонагрева стекающей пленки пресной и морской вода паром.

Для исследования рабочего процесса высокотемпературного контактного пленочного нагревателя морской вода была спроектирована и изготовлена на ТЭЦ-2 орденов Ленина и Трудрвого Красного Знамени Дальзавода. имени 50-летия СССР экспериментальная установка. Вода на нагрев направлялась из системы обеспечения, технологических и хозяйственных потребителей пресной водой производственного цеха и из бухты.

— 8- *.

Золотой РогЯпонского моря, Пар^ с давлением ?0 4 МПа поступал в нагреватель от парогенераторов ТЭЦ-2.

В работе выполнено экспериментальное исследование рабочего процесса^ контактного нагрева насыщенным паром пленки пресной и морской воды, стекающей по вертикальной поверхности в трубах диаметром 76, 75,5 и 13,3 мм. Получено распределение температуры вязкого подслоя по длине пробега пленки при. течении греющега пара со скоростью ^ 5 м/с.

На защиту представляется:

— анализ, установок, вырабатывающих пар и пресную воду;

— методока. исследования высокотемпературного контактного нагрева пленки жида ости паром.-.

— результаты экспериментального исследования процесса теплообмена^ при контактном нагреве пленки преснрй и морской воды паром при плотностях орошения (7,2*45)"10″ «^ м^/с в диапазоне давлений Р =(0,1*3,3) МПа;

— прстановка и решение задачи по определению режимных параметров рабочих сред и габарита нагревателя;

— методика расчета высокотемпературного нагрева минерализованной воды насыщенным паром в пленочных контактных теплообменных аппаратах.

Работа выполнена в соответствии с логической схемой исследования, приведенной на рис. 2.

— 9- л————' ——.

Основные направления использования, морской вода в судовых энергетических установках.

Охлаждение теплового оборудования -", ' л.-с-— Парогенераторные установки на морской воде Питание испа-* догелей i.

Основнай элемент • высокотемпературный нагреватель морской вада Классификация^ тепловых схем парогенераторных установок на морской воде Анализ тепловых схем паро"-и водопроизвй** дящих установок Оснавные характеристики пленочного течения Контактный нагрев паром стекающей пленки морской воды Процессы тепломассообмена в пленочных аппаратах.

Экспериментальная установка, рабочие учаатки, методика исследования, погрешность опытав.

Результаты экспериментальногоисследования: температура вязкрг©подслоя, коэффициент теплоотдачи, усло~ вия формирования накипных^ отложений на орошаемой поверхности контактного нагревателя, метода исключения накипаобразования в^ высокотемпературном нагревателе морской вода.

Методика расчета высокотемпературного контактного^ пленочного, нагревателя, примеры расчета., рекомендации к проектированию и эксплуатации нагревателя установки термического умягчения.

Рис. 2. Логическая схема исследования.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

.

1* В работе проведено исследование эффективности традиционных парогенератарных установок с опреснителями и двух-контурной парогенераторной установкой на морской воде.

2. Поставлена и решена задача о контактном нагреве паром вертикальных стекающих пленок жидкости.

Выполнены, экспериментальные исследования рабочего процесса высокотемпературного нагревателя парогенераторной установки на морской воде, — в диапазоне давлений Р= (0,1* *3,3) МПа.

4. Порчены опытные данные для. процесса^ теплообмена при контактном нагреве паром пленки^пресной и морской води на^ рабочих участках дааметром^ 13, р- 75 «5 .и 76 мм, для ламинарного режима 100*500, турбулентного /&euro-е = 600*1200, Ъ?» вх =(0,2*5) м/с.

5. Результаты экспериментов обобщены эмпирическими зависимостями для относительной температуры нагре. ва вязкого, подслоя 6&-п и. коэффициента теплоотдачи .

6. Получено распределение температур по толщине сливаемого слоя над переливной кромкой.

7″ Результаты, экспериментального исследования контактного нагрева паром пленки вода согласуются: с теоретическими разработками /3, 27/ и известными решениями подобных процессов /37,, Э8, 76/.

8. Опытным путем установлено: рабочий процесс высоко-. ... • «температурного контактного пленочного нагревателя морской.

-/заводы наиболее эффективен на начальных участках пробега.

СИ/7р (60*100) мм пленки воды в трубах диаметром 18,3;

75,5 и 76 мм при давлении Р = (0, 1*3,3) МПа и /£е = 100*.

4−500. На этой длине передается практически (75*90) % всей теплоты, воспринимаемой пленкой вода.

9. Экспериментально установлено: рабочий процесс высо-^ котемпературного нагревателя на воде бухты Золотой Рог Японского моря наиболее надежен на начальных участках.

45*50) мм. На^ этой длине отсутствуют видимые следа отложений и температура вязкого подслоя стекающей пленки морской вода достигает Г вгц = (76 — 5) С при нагреве морской вода.

• л. БН + среднего состава, близкого к океаническому, С" вт =(140 5) °С при наличии разбавления термоумягченной исходаой вода до Сса++= 12 мг. экв/л перед подачей в пленку. Выше этих температур (вп } на длине пробега пленки (?С/7/р>50 мм)^ начинается интенсивное отложение накипи. При нагреве сырой во-5Н. л да и &-П1 > (76 ^5) С отложения представляют собой айоваит при наличии рециркуляции с концентрацией кальция на входе в нагреватель Сса++ = 14*10 мг*экв/л,.

БН + О * ~ ¦ ъпг > (140 ~ 5) С айоваит не обнаружен, накипь состоит изангидрита С1су 50^, брусита. не более 1%т.

10. Разработана инженерная методика расчета и рекомендации к проектированию и эксплуатации высокотемпературного^ контактного нагревателя морской вода парогенераторной установки.

11. Результаты работа внедрены на двух предприятиях г. Владивостока. Методика расчета высокотемпературного нагревателя применялась при разработке рабочего проекта реконструкции двухконтурного парогенератора «Шмидт-Гартман» в свя.

— 1&2- ¦. —.. зи с перево дом на питание^ второго контура морской водой, при проектировании опытных парогенераторных установок на морской воде., для совершенствования учебного процесса, что подтвержу дено пятью актами внедрения.

Основные материалы диссертации опубликованы в работах:

1. Расчет, параметров СЭУ на ЦВМ. (Учебное пособие),-Владавосток: Дальневосточный государственный университет, 1976, — 107 с. Авт.: Сень Л. И., Ефимов В. В., Воронов В. И., Йльяшенко Н.Г.

2. Воронов В. И., Дьяченко Б. А., Подсушный A.M. Экспериментальная установка для исследования высокотемпературного нагрева морской воды и шламообразования. — Тезисы докладов ХХ1У научно-технической конференции,-Владивосток: Дальневосточный политехнический институт, 1977, с. 63−64.

3. Воронов В «И. Схемы парогенераторных^установок на морской воде. Тезисы докладов XX1У научно-технической кон-ференщи,-Владивосток: Дальневосточный политехнический институт, 1977, с. 75−76.

4. Воронов В. И,^,. Сень Л. И., Подсушный A.M. Рабочие^па-^ раметры установки термического умягчения морской вода. Тезисы докладов ХХУ юбилейной научной конференции. — Владивосток: Дальневосточный политехнический институт^ 1978, с. 59−60.

5. Основы проектирования парогенераторов, работающих на морской воде. (Учебное пособие) Владивосток: Дальневосточный государственный университет, 1978″ - 72 с. Авт.": Сень.

Л.И., Лысенко Л. В., Минаев А. Н., Пермяков В. В", Йльяшенко Н. Г", Воронов В. И".

6. Сень Л. И., Воронов В. И., Подсушный A.M. 0 целесообразности применения на судах парогенераторов на морской во.. — -/95-. де. -Jll.- Судостроение, > № 5, 1979, с" 22−24. л.

7″ Воронов В"И. Анализ тепловых схем парогенераторных установок на морской воде дая рыбообрабатывающих судов. Те-* зисн докладов краевой научно-технической конференции «Наука и технический прогресс в рыбной промышленности», Владивос^ ток t Дальневосточный технический институт рыбной промышленности и хозяйства, 1979. с. 139−141. i... 9 «г — - ¦ + Jk — - ¦ ¦¦ л. * a.. • *w.

8. Воронов В. И. Выссжотемпературный нагреватель парогенератора на морской воде. В межвузовском сборнике: Судовые энергетические установки. — Владивосток: Д31Ш, ДЗГУ, 1980, с. 41−45.

9. Воронов В. И., Лапин A.M. Процесс теплообмена при контактном нагреве паром сливаемого слоя жидкости. Тезисы докладов 1У Всесоюзной конференции «Проблемы научных исследований в области изучения и освоения Мирового океана». В сб. «Комплексные проблемы энерготехнологического использования морской воды» «Часть I. — Владивосток.: Дальневосточный политехнический институт, 1983, с. 168−170.