Гидродинамика струйных деаэраторов

Результаты экспериментальных исследований и визуальных наблюдений, выполненных ВТИ на промышленных деаэрационных установках, позволили выявить три основных гидродинамических режима работы деаэрационных колонок струйного типа с пятью дырчатыми тарелками:

1. При небольшой скорости парового потока имеет место струйный режим течения жидкости. Вода распределяется на струи, которые падают вертикально, вытекая из отверстий дырчатых тарелок. При длинах струй 300 — 500 мм они имеют сплошной характер и не распадаются на капли. Поверхность контакта фаз определяется в этом случае суммарной поверхностью струй воды, которая зависит от диаметра и числа отверстий истечения, длины струи и уровня воды на тарелке. При этом не наблюдается заметного срыва паром капель воды с падающих струй.

Дальнейшее увеличение скорости парового потока при сохранении струйного режима приводит к небольшому отклонению струй, прилегающих к центральным отверстиям третьей и пятой тарелок. В этих местах скорость парового потока является наибольшей.

2. Увеличение скорости парового потока (более 5 м/сек при атмосферном давлении) приводит к струйно-капельному режиму течения жидкости в колонке. За счет динамического воздействия парового потока на первом этапе происходит заметное отклонение струй от вертикали, сопровождающееся срывом мелких капель и увеличением поверхности контакта фаз по сравнению с чисто струйным режимом течения. При дальнейшем увеличении скорости пара или, что то же самое, при постоянном давлении гидравлической нагрузки происходит заметный срыв капель с падающих струй, сопровождающийся существенным увеличением поверхности контакта фаз.

3. Увеличение тепловой нагрузки ведет к распаду струй на капли и увлечению их паровым потоком. При повороте парового потока происходит частичная сепарация воды и увеличение вследствие этого уровня на третьей и четвертой тарелках, а также подвисание воды в углах под первой и третьей тарелками.

При определенных скоростях парового потока происходит также вторичное дробление капель, сопровождающееся увеличением рециркуляции деаэрированной воды и резким увеличением поверхности контакта фаз.

Дальнейшее повышение скорости парового потока при водит к тому, что значительная часть деаэрируемой воды увлекается паром в верхнюю часть колонки. При этом происходит переполнение тарелок и перелив воды через борт. В отдельных местах поперечного сечения колонки скапливающаяся вода периодически падает вниз, что сопровождается мгновенной конденсацией значительного расхода пара местным понижением давления и сильными гидравлическими ударами. Одновременно происходит резкое понижение температуры выпара и, в конечном итоге, затопление водой данного и вышележащего отсеков. Давление в колонке при этом сильно колеблется. Наступает режим захлебывания колонки сопровождающийся обращенным движением воды из деаэратора по трубопроводу выпара. Работа деаэрационной колонки при таком режиме может привести к ее механическому повреждению. Следует отметить, что нарушение гидродинамически устойчивой работы колонки может происходить и при загрязнении отверстий в тарелке, что приводит к ее переполнению и переливу воды через борт.

Для предотвращения перелива воды через борт тарелки деаэратора необходимо, кроме ограничении скорости парового потока, обеспечить требуемую высоту борта дырчатой тарелки. Рекомендуется высоту бортов принимать в зависимости от уровня воды на нижней тарелке деаэратора при его максимальной нагрузке.