膜式除氧器的冷態(tài)試驗研究簡述

1、膜式除氧氧器的冷冷態(tài)試驗驗研究摘要要：本文文介紹了了膜式除除氧器的的基本結結構、工工作原理理及工作作過程，對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)試驗過過程進行行了說明明，并給給出了試試驗結果果。關鍵詞詞：膜式式除氧器器旋流流管冷冷態(tài)試驗驗隨隨著城市市集中供供熱的迅迅速發(fā)展展和科學學技術的的不斷進進步，尤尤其對于于熱電聯(lián)聯(lián)產企業(yè)業(yè)，高參參數(shù)大容容量的蒸蒸汽鍋爐爐及發(fā)電電機組對對于熱力力除氧器器的技術術性能要要求越來來越高。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，提提高運行行的經濟濟性和安安全性，對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、對熱力力膜式除除氧器的的冷態(tài)試試驗的研研究方法法的闡述述。一、膜膜式除氧氧器簡述述11、膜式式除氧器器結構膜式式除氧器器是近幾幾年才發(fā)發(fā)展起來來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除除氧器，具有淋淋水密度度大，提提升溫度度高，進進水、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，適適于補水水率高，進水含含氧高，水溫低低的大型型鍋爐和和機組。膜式除除氧器設設有二級級除氧裝裝置，第第一級是是起膜器器組，作作為主要要除氧部部件；第第二級是是填料層層，作為為深度除除氧。一級級除氧過過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、設有進進水孔，軟化水水首先由由入口進進入水室室，再從從水室通通過旋流流管壁上上部的小小孔進入入內壁，形成射射流及旋旋轉水膜膜，旋流流管壁的的下端設設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旋旋流附管管壁流下下，管內內中空，可以將將滯留在在隔板底底部的氣氣體排出出。二級級除氧過過程由不不銹鋼形填料料和網波波填料組組成。形填料料的作用用是進行行水的二二次分配配，安裝裝在汽液液網上面面。網波波填料是是用0.100.4mmm

4、的扁扁不銹鋼鋼制成的的圓筒形形扁網帶帶，卷制制成一定定尺寸和和形狀，固定在在框架內內。此外外，還設設有一些些輔助裝裝置，凝凝結水管管路引至至除氧水水室，當當鍋爐疏疏水啟動動時，軟軟化水引引至凝結結水管路路，混合合后一并并進入水水室。高高壓加熱熱器疏水水中的溶溶解氧接接近于零零，直接接送入網網波填料料上部。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有有排汽管管，作為為除氧器器啟動時時負壓運運行使用用。在除除氧水箱箱內設有有再沸騰騰管，供供除氧器器啟動時時加熱除除氧水使使用。2、膜式除除氧器除

5、除氧機理理膜膜式除氧氧器采用用熱力除除氧方法法，無論論其結構構如何變變化，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礎上的。亨亨利定律律指出：在一定定溫度下下，當氣氣、液兩兩相達到到平衡時時，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，該該氣體就就會在不不平衡壓壓差作用用下，由由水中離離析出來來，直至至達到新新的平衡衡。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，這種種過程就就繼續(xù)進進行，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，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具備備兩個條條件：（11）快速速將水加加熱到相相應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的傳傳質條件件。二、旋旋流管冷冷態(tài)試驗驗及結果果分析1、旋流管管冷態(tài)試試驗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行穩(wěn)穩(wěn)定性與與旋流管管結構及及噴淋特特性是密密切相關關的，所所以掌握握旋流管管的噴淋淋特性及及傳熱機機理，對對于合理理的設計計和選用用旋流管管，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，凝結結水和補補給水進進入除氧

8、氧器的水水室后，在水室室和旋流流管內的的壓差作作用下，水通過過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壁，沿管內內壁旋轉轉流動而而下，在在管內壁壁形成高高速旋轉轉流動的的薄水膜膜，當水水由旋流流管下口口噴出時時，形成成錐形水水膜裙。由于射射流和旋旋流的作作用，使使水膜流流動處于于湍流狀狀態(tài)，強強化了水水汽之間間的傳熱熱傳質過過程，水水膜裙增增大了傳傳熱面積積，強化化了傳熱熱傳質，同時，水形成成膜狀有有利于氧氧的擴散散和析出出，加速速除氧過過程的進進行。液膜膜在旋流流管內的的流動是是大波動動的自由由表面流流動，旋旋轉液膜膜的雷諾諾數(shù)、速速度、厚厚度以及及湍流度度等對于于水、汽汽

9、間的傳傳熱傳質質都有很很大影響響，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，對對旋流管管進行冷冷態(tài)模型型試驗很很有必要要。2、試試驗裝置置及測試試儀器的的選擇冷態(tài)態(tài)模型試試驗的測測試系統(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（1）熱線風風速儀的的校準在校校準過程程中，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準速度，并以此此標準速速度確定定在測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應關系。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的的變化關關系詳見見表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應的的最大速速度，結結果列于于表2。（2）旋旋流管的的冷態(tài)試試驗過程程為為測得旋旋流管管管壁上射射流的直直徑d和和傾角對對液

11、膜流流場的影影響，對對4個10884.5的旋旋流管（小管）和11335的旋旋流管（大管）進行冷冷態(tài)試驗驗。旋流流管的結結構如圖圖2所示示。旋流管管的特性性數(shù)據見見表3。流流速的測測試采用用熱線風風速儀進進行，沿沿著旋流流管的半半周邊布布置5個個測點，對應不不同的工工況（流流量一定定），每每個測點點采樣22次，該該測點的的速度取取為2次次采樣的的平均值值。（3）試驗數(shù)數(shù)據處理理由由于水在在旋流管管內的流流動是旋旋轉的薄薄膜流動動，在出出口邊55個測點點上的速速度是不不均勻的的，因此此，僅從從5個測測點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)據處理理過程中中，把每每一工況況下

12、5個個測點的的統(tǒng)計平平均值作作為該工工況下的的當量速速度，以以Vd表表示。設某某一測點點的速度度為Vii，不不均勻度度為Tuuri,Vi=(Vii1VVi2)/2,Tuuri=(TTurii1Turri2)/2VVi1,Vi22某測測點在某某一工況況下的兩兩次采樣樣速度Tuuri11，Tuuri22某某測點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)管內內液膜流流動的當當量直徑徑為：DDei=(4Di)/(DD)=

13、44i雷諾諾數(shù)為：Reii=(VVdDeei)/=44iVVd/在在此數(shù)據據處理基基礎上，根據熱熱線風速速儀的采采樣數(shù)據據，使用用SVFFER繪繪圖軟件件，繪出出每個旋旋流管的的當量速速度，不不均勻度度、水室室壓強、液膜厚厚度及液液膜流動動的雷諾諾數(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、試驗結結果分析析根根據對旋旋流管流流態(tài)的觀觀察和對對測試結結果的分分析，可可得出如如下結論論：（1）當流量量相同時時，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）通過過調整水水室壓力力，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）由由于旋流流管內形形成的旋旋轉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，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時比流量量小時低低，大流流量狀態(tài)態(tài)產生的的旋膜比比較穩(wěn)定定。對于于小管，=440，=88時效效果最好好。對于于大管，=556，=88時效效果最好好。三、結結論通過對對膜式除除氧器旋旋流管冷冷態(tài)試驗驗結果的的分析，得出如如下結論論：1、液液體在旋旋流管內內的流動動是大波波動的自自由表面面流動，雷諾數(shù)數(shù)的大小小決定液液體的流流動