ГЛАВА 2
ОПИСАНИЕ ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНОЙ УСТАНОВКИ, МЕТОДИКИ ПРОВЕДЕНИЯ ЭКСПЕРИМЕНТОВ И
ОБРАБОТКИ ОПЫТНЫХ ДАННЫХ
2.1. Описание экспериментальных установок по исследованию тепломассообмена и
гидродинамики при утилизации теплоты отработавшей парогазовой смеси
Согласно задачам исследования, приведенных в главе I, были разработаны и
изготовлены две экспериментальные установки. Экспериментальная установка №-1
для исследования гидродинамических характеристик сетчатых насадок и
газораспределительных устройств в контактном аппарате. На основании
экспериментальных данных, полученных на установке №-1 была создана
полупромышленная установка №-2 с приближением к условиям реальных процессов в
КГПТУ для исследования процессов тепломассообмена и гидрогазодинамики.
Схема экспериментальной установки №-1 представлена на рис.2.1. Холодный воздух
компрессором I подавался в нижнюю часть контактного конденсатора 4, где
располагались подводы различной конструкции 7. Проходя через каналы подводов,
воздух с большей скоростью попадал на насадку 6, орошаемую водой, и выходил в
атмосферу. Расход воздуха регулировался вентилем 2, а его значение
фиксировалось ротаметром 3.
Вода для орошения насадки конденсатора подавалась из водопроводной сети через
вентиль 9 и ороситель 5. Ротаметром 8 контролировался расход воды на
конденсатор.
При исследовании влияния газораспределительного устройства на гидрогазодинамику
конденсатора вода с насадки попадала в межканальное пространство подвода и
через вентиль 10 отводилась в дренаж. В случае проведения исследований
конденсатора без газораспределительного устройства вода с насадки стекала в
нижнюю часть конденсатора и через вентиль 12 отводилась в дренаж.
Для измерения перепада давления на насадке и газораспределительном устройстве
были установлены дифманометры 11 типа ммН-20.
Экспериментальная установка №-2 представлена на рис.2.2. и на фотографии 2.1.
Воздух из окружающей среды засасывался вентилятором I в проточную часть
установки через открытый входной участок трубопровода прямоугольного сечения
170ґ170 мм. Регулирование расхода воздуха осуществлялось с помощью шибера 2.
Далее по ходу движения воздушного потока находится камера сгорания с
диффузионной газовой горелкой 10. Природный газ подводился к установке через
расходомер 13 из магистрали среднего давления. Камера сгорания состояла из
распределительного газового устройства, фронтового устройства и
распределительной решетки для охлаждения фронтового устройства. Запуск горелки
осуществлялся электродуговым способом. Для обеспечения необходимого, по
программе проведения опытов, содержания оксидов азота в продуктах сгорания
предусмотрена регулировка количества подаваемого в горелку воздуха и
температуры газового потока на выходе. Для поддержания заданных концентраций
окислов азота и углерода в продуктах сгорания предусмотрена смесительная камера
8, в которую через расходомер 16 подавался дополнительный воздух. Пар из
электрического котла 19 подавался в паро-раздаточный участок 7.
Паропроизводительность котла изменялась в зависимости от степени погружения в
воду трех электродов, служащих нагревателями. Это позволяло осуществлять
эксплуатацию котла при нагрузке ниже номинальной. В этом случае расход пара
определялся при стабильном режиме работы по показаниям ротаметра 20.
Равномерность распределения пара в потоке продуктов сгорания достигается за
счет подачи его через перфорированную трубу. Образовавшаяся парогазовая смесь
поступала на участок стабилизации 6, где происходила термическая стабилизация
потока. Далее парогазовая смесь поступала в вертикальный прямоточный испаритель
23, который предназначен для охлаждения парогазового потока после горелки за
счет использования части теплоты потока на испарение воды.
Фото 2.1. Экспериментальный стенд № 2.
Установленная в испарителе сетчатая насадка выполнена из чередующихся
гофрированных и плоских сетчатых листов, уложенных вплотную друг к другу и
свернутых в рулон. Угол наклона гофра к вертикали – 10о, высота насадки -250мм.
Для увеличения паросодержания газового потока, на ороситель насосом из бака
подается конденсат с температурой около 30°С. Расход его регулируется вентилем
25 контролируется ротаметром 20 типа РС-5. В случае необходимости, избыток
конденсата, стекающий с насадки в нижнюю часть испарителя отсасывается в бак.
Затем, парогазовая смесь с заданными параметрами из испарителя направлялась в
вертикальный противоточный конденсатор 30 с насадкой, изготовленной из стальной
нержавеющей сетки (размер ячейки в свету 0,5мм, диаметр проволоки 0,2мм), путем
сворачивания в рулон ленты длиной 5м с прикрепленными к ней с шагом 22мм
трубками диаметром 7мм. Оси трубок образуют угол 8° с вертикалью насадки. В
поперечном сечении изготовленной таким образом насадки каналы имеют круглую и
трапециевидную форму, а в объеме насадки они расположены по винтовой линии.
Насадки изготавливались нескольких длин, что дало возможность установить
влияние высоты насадки на тепломассообменные характеристики аппарата.
Подвод парогазовой смеси в конденсатор осуществлялся через
газораспределительное устройство 31, представляющее собой систему щелевых
каналов, установленных в газопроводе и прилегающих к нижнему торцу насадки.
Щелевой подвод был выполнен в виде фланца с профрезерованными щелями и
приваренными коробами прямоугольной формы с закругленными меньшими сторонами
различных геометрических размеров.
Отсасываемая из конденсатора 30 вентилятором I парог