Wyznaczanie spadku ciśnienia w parowniku kotła z naturalnym obiegiem wody

• Autorzy: Majewski K. , Grądziel S.

Identyfikatory

DOI

10.7862/rm.2015.5

Warianty tytułu

EN

Determination of pressure drop in evaporator of natural circulation power boilers

• Języki publikacji: PL

Abstrakty

PL

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.

EN

Two-phase flow occurs in many industrial processes. In power engineering equipment, the phase change process (boiling, condensation) takes place mostly in power boilers evaporator and a condenser. Two-phase flow is affected by many phenomena, like different flow patterns, specific shape of bubbles and droplets, interphase slip, etc. Therefore different approaches in determining the pressure drop for two-phase flow can be applied. The three methods for determining pressure drop must be considered when modelling the two-phase flow phenomena: the static, the momentum and the frictional pressure drops. This paper compares the following models of frictional pressure drop: homogeneous flow model, Lockhart-Martinelli, Friedel and Chisholm models, and Martinelli-Nelson graphical method. Presented mathematical models are used to calculate pressure drop in the evaporator of OP-210 power boiler for which the heat flux was evaluated from measurements. The comparison shows, that the frictional pressure drop obtained from the presented models gives almost the same values. The share of the frictional pressure drop in the total pressure drop is slight. It can be explained by the low steam quality (lower than 0.1), when the two-phase flow occurs in the vertical tubes of evaporator.

Słowa kluczowe

PL

spadek ciśnienia; przepływ dwufazowy; parownik; kocioł energetyczny

EN

pressure drop; two-phase flow; evaporator; power boiler

• Wydawca: Oficyna Wydawnicza Politechniki Rzeszowskiej
• Czasopismo: Zeszyty Naukowe Politechniki Rzeszowskiej. Mechanika
• Rocznik: 2015
• Tom: z. 87 [291], nr 1
• Strony: 45--53
• Opis fizyczny: Bibliogr. 11 poz., rys., tab., wykr.

Twórcy

autor

Majewski K.

• Politechnika Krakowska, al. Jana Pawła II 37, 31-864 Kraków

autor

Grądziel S.

• Politechnika Krakowska

Bibliografia

• [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