Подякувати Студентському архіву довільною сумою
Admin
26.02.2023 12:38
Дякуємо, що користуєтесь нашим архівом!
ДЕАЕРАЦІЯ ЖИВИЛЬНОЇ ВОДИ НА ЕЛЕКТРОСТАНЦІЯХ
Інформація про навчальний заклад
ВУЗ:
Національний технічний університет України Київський політехнічний інститут
Інститут:
Не вказано
Факультет:
ЗІ
Кафедра:
Не вказано
Інформація про роботу
Рік:
2024
Тип роботи:
Звіт до лабораторної роботи
Предмет:
Фізика
Частина тексту файла (без зображень, графіків і формул):
НАЦІОНАЛЬНИЙ ТЕХНІЧНИЙ УНІВЕРСИТЕТ УКРАЇНИ
“КИЇВСЬКИЙ ПОЛІТЕХНІЧНИЙ ІНСТИТУТ
імені ІГОРЯ СІКОРСЬКОГО”
ЗВІТ
з лабораторної роботи №3
з навчальної дисципліни “Основи фізики традиційних та альтернативних джерел енергії”
Тема:
ДЕАЕРАЦІЯ ЖИВИЛЬНОЇ ВОДИ НА ЕЛЕКТРОСТАНЦІЯХ
Варіант 17
Варіант №17:
/
Теоретичні відомості
Розчинені у живильній воді агресивні гази (кисень і вуглекислий газ) можуть спричиняти корозію енергетичного обладнання, яка посилюється з підвищенням температури та тиску води.
Для захисту від газової корозії на АЕС і ТЕС застосовують деаерацію (видалення розчиненого повітря) і дегазацію (видалення агресивних газів).
Розчинені у воді гази можна поділити на ті, що хімічно взаємодіють із водою (CO2, NH3, Cl2) і ті, що не взаємодіють (N2, O2, H2). Ці ж гази поділяються також на корозійно-активні (O2, CO2, Cl2) та інертні (N2, H2). Основною метою видалення з теплоносія розчинених у ньому газів є запобігання корозії обладнання.
Джерела потрапляння газів у живильну воду:
- природні домішки;
- утворюються в процесі водопідготовки;
- потрапляють у вакуумній частині АЕС і ТЕС разом з присосами повітря.
Процеси виділення газів із води (десорбція) і розчинення газів у воді (абсорбція) описуються загальними законами масопередачі в системі рідина - газ і протікають доти, доки не буде досягнуто рівноваги, яка залежить від температури, тиску й концентрацій в обох фазах.
В умовах рівноваги процеси десорбції та абсорбції описуються законом Генрі, який стверджує, що за даної температури концентрація розчиненого газу в рідині пропорційна парціальному тиску цього газу над рідиною
СГ = kГ pГ (3.1)
де СГ – концентрація розчиненого газу, kГ – коефіцієнт абсорбції газу (характеризує об'єм газу, що розчиняється за стандартних умов в одиниці об'єму розчину), pГ – парціальний тиск газу над водою.
З рівняння випливає, що для здійснення масообміну між водою і газом, парціальний тиск у газовій фазі має або зменшуватися, або збільшуватися залежно від необхідного напрямку масообміну. Якщо газ взаємодіє з водою (CO2, NH3), то фізично розчинена частина газу має бути пов'язана як із законом Генрі, так і з тією частиною газу, яка утворює іонні форми відповідно до закону діючих мас.
Зазвичай, вода перебуває в контакті не з одним газом, а з сумішшю газів, наприклад, з повітрям. Парціальний тиск газу в суміші визначається законом Дальтона, який говорить, що повний тиск газової суміші дорівнює сумі парціальних тисків газів, що складають суміш. Тобто кожен газ у суміші поводиться так, як якщо б він один заповнював увесь об’єм:
?
0
=
?
1
+
?
2
+
?
3
+.. .+
?
?
(3.2)
?
0
=
?
?
2
?
+
?
?
2
+
?
??
2
+
?
??
2
+… (3.3)
Таким чином, щоб досягти вивільнення газів з рідини, можливі два шляхи:
1) pГ = 0 – створення розрідження над водою;
2)
?
0
=
?
?
2
?
– підвищення тиску води та нагрівання до температури насичення.
Концентрація газу в повітрі відповідає закону Генрі лише в рівноважних умовах, тому із законів Генрі та Рауля не можна визначити швидкість видалення газів (кінетику процесу). Тим часом від швидкості десорбції залежить кінцевий ефект дегазації, тобто ступінь наближення системи до рівноважного стану.
У загальному кінетика видалення газів описується рівнянням:
−
?
?
г
??
=
?
г
−
?
г
р
?/? (3.4)
де
?
г
– концентрація газу у воді в даний момент часу;
?
г
р
– рівноважна концентрація газу у воді, що відповідає парціальному тиску цього газу над водою, ? – час деаерації, F – площа поверхні розділу фаз.
Таким чином, процес деаерації можна інтенсифікувати наступним чином: збільшуючи площу поверхні розділу фаз F, час контакту τ та коефіцієнт абсорбції k (оскільки він описує не лише інтенсивність поглинання газу водою, але і інтенсивність вивільнення газу з води – десорбції).
Для виконання умови
?
0
=
?
?
2
?
необхідно постійно видаляти вивільнені з води гази для порушення умов динамічної рівноваги.
Парогазова суміш, що видаляється з деаератора називається випаром. Чим більше випару – тим ефективніше працює деаератор. Раціональне значення випару становить Cвипар = 1,5-3 кг/т.
Таким чином, процес деаерації на АЕС і ТЕС проходить в такі 3 етапи:
1. Нагрівання води у всьому об’ємі до температури насичення з утворенням бульбашок пари з розчиненими газами.
2. Дифузія бульбашок газу в поверхню розділу фаз (потребує організації водного режиму).
3. Випар вивільнених газів з простору над водою для порушення динамічної рівноваги і запобігання повторної адсорбції.
Результати роботи
Для першого завдання маємо такі дані:
/
Згідно наданого калькулятору-сайту отримуємо:
/
Внесемо в ексель:
/
/
/
Обчислюємо і отримуємо:
/
Витрату конденсату можна встановити за допомогою матеріального балансу деаератора, який записується як закон збереження маси всіх вхідних та вихідних потоків:
?
0
+
?
вип
=
?
к
+
?
ПВТ
+
?
Д
(3.8)
G
к
=
G
0
+
G
вип
−
G
ПВТ
−
G
Д
(3.9)
Підставивши рівняння 3.9 в рівняння 3.5, можна визначити шукану витрату гріючої пари на деаератор:
/
Після обчислення, отримуємо результат витрати гріючої пари на деаератор:
/
Концентрація газу розчиненого в воді в будь-який момент часу може бути встановлена за рівнянням 3.4.
Таким чином, кінцева концентрація газу розчиненого в воді
?
к
після певного часу деаерації ? може бути визначена:
?
к
=
?
п
?
−? ? ?
В даній роботі необхідно встановити мінімальний час деаерації ?, необхідний для отримання допустимої концентрації кисню в воді СкО2 = 10 мкг/кг від початкового значення СпО2 заданого за умовою.
Площу поверхні розділу фазу слід прийняти F = 3,48 м2, а коефіцієнт абсорбції можна визначити за експериментальними кривими концентрації газів в залежності від температури води (рис. 3.4), або за допомогою табл. 3.1.
Для другого завдання маємо такі вхідні дані:
/
Обраховуємо з формули
?
к
=
?
п
?
−? ? ?
та отримуємо такий результат мінімально необхідного часу деаерації:
/
Побудуємо криву динаміки зміни концентрації кисню в залежності від часу за рівнянням 3.11:
/
/
Динаміка зміни концентрації газів розчинених в воді:
/
Висновок:
В результаті виконання лабораторної роботи було вивчено принцип роботи деаераційної установки електростанції, яка виконує видалення розчинених у живильній воді агресивних газів. Ці гази спричиняють корозію енергетичного обладнання, особливо при підвищених температурах і тиску, що робить процес деаерації необхідним для забезпечення довговічності та надійної роботи обладнання на АЕС і ТЕС. Опановано методику складання теплових балансів підігрівачів змішуючого типу, таких як деаератор, і досліджено кінетику вивільнення газів, що дозволяє більш ефективно контролювати процес дегазації та запобігати негативним наслідкам.
Ділись своїми роботами та отримуй миттєві бонуси!
0%
Оголошення від адміністратора