Общие понятия

Рисунок 10.1 - Схема движения пароводяной смеси в обогреваемой (а) и не обогреваемой (б) трубах

В технике встречается много случаев движения многофазных (чаще двухфазных) сред: аэрозолей, суспензий, эмульсий. Когда многофазная среда теряет сплошность, существенно изменяются и другие свойства: плотность и вязкость. Движение многофазных сред осуществляется в таких процессах и устройствах, как трубопроводный транспорт пылеобразных твердых частиц в газовом потоке (пневмотранспорт), движение твердых и жидких частиц во взвешенном слое (печи взвешенного слоя, циклонные печи), устройства для подъема капельной жидкости на большую высоту за счет энергии, содержащейся в смешиваемом с ней газом (эрлифты, газлифты), и др. Для промтеплоэнергетика особый интерес представляет движение пароводяных смесей в испарительных поверхностях паровых котлов, бойлерах, системах испарительного охлаждения.

В паровых котлах движение пароводяной смеси наблюдается на обогревательных участках испарительных труб, где по ходу смеси паросодержание увеличивается, и на необогреваемых участках труб, где паросодержание постоянно (рис. 10.1). Вязкую капельную жидкость (воду) считают несжимаемой; в пароводяной смеси, в которой температура воды и пара практически одинакова и давление почти неизменно, явление сжимаемости также можно не учитывать. При указанных допущениях поток пароводяной смеси характеризуется следующими величинами:

- массовым паросодержанием

, (10.1)

где i - энтальпия пароводяной смеси в рассматриваемом сечении, кДж/кг;

i¢ - энтальпия воды (жидкости) на линии насыщения, кДж/кг;

r - теплота парообразования, кДж/кг;

- плотностью воды r¢ и пара r¢¢, которые зависят от давления (p) и температуры (Т) и находятся по термодинамическим таблицам, кг/м³;

- условной (по отношению к воде) скоростью

(м/с), (10.2)

где G - массовый расход пароводяной смеси, кг/с;

F - площадь сечения испарительных труб, м²;

- объемным паросодержанием

. (10.3)