Подобряване на вакуумните обезвъздушители
В допълнение, опитът на експлоатация на вакуумните деаератори показва, че по време на работа дегазационната характеристика на деаератора може да се промени с постоянна температура и хидродинамични параметри на режима на работа на деаератора. В този случай оптималното нагряване на водата в обезвъздушителя може както да се увеличи, така и да намалее. Причината, довела до промяната в характеристиките на дегазация, като правило остава неизвестна, тъй като теоретичните разпоредби за термична деаерация не оценяват това явление [2].
Въпросът за промяната на дегазационните характеристики на деаератора с постоянна температура и хидродинамични параметри в отворената преса беше обсъден за първи път в [3], където беше изразена гледната точка, че причината за промяната в дегазационните характеристики на деаератора с постоянна температура и хидродинамични параметри на работния режим е промяната в кавитационната якост на обезвъздушената вода. Това свойство на водата характеризира условията, при които газовите мехурчета се появяват и растат във вода и е разгледано подробно в специална литература, например в [4]. Според теорията за кавитацията интензивността на отделянето на разтворени газове от водата поради образуването на мехурчета зависи от силата на кавитация на водата. Колкото по-ниска е кавитационната якост на водата (в някои източници тя се нарича „обемна сила на водата“), толкова по-интензивно се отделят газове от нея поради образуването на мехурчета и следователно, толкова по-малко е минимално необходимото нагряване на водата в обезвъздушителя.
От теорията за кавитацията [4] е известно, че силата на кавитация на водата зависи от много фактори, например от механични микроскопични примеси в течност, от присъствието на разтворени соли в течност, от обработката на водата под налягане, от ефектът на космическите лъчи върху хидродинамичното състояние на потока (върху турбулентността) и др. При определяне на дегазационните характеристики на обезвъздушителя факторите, влияещи върху силата на кавитация на обезвъздушената вода, като правило не се вземат предвид, и следователно силата на кавитация на обезвъздушената вода също не се взема под внимание. Силата на кавитация на различни предмети обаче може да бъде различна.
Фигура: 2. Схема на реконструираните обезвъздушители DV-400 и DV-800:
1 - калъф; 2, 3, 4, 5 - плоча; 6 - разклонителна тръба за подаване на недеаерация на вода; 7 - входяща тръба за отоплителна вода; 8 - изходяща тръба за обезвъздушена вода; 9 - разклонителна тръба за отвеждане на некондензиращи се газове; 10 - турбулизираща решетка; 11 - направляващо острие; 12 - дюза
Освен това силата на кавитация на водата може да се промени по време на работа на обезвъздушителя. В тази връзка се променя и дегазационната характеристика на обезвъздушителя. Промяна в характеристиките на дегазация по време на работа може да доведе до влошаване на качеството на деаерацията или до необосновано високо нагряване на вода в деаератора, което е икономически неизгодно.
Напоследък, при подобряването на процесите на обезвъздушаване, се наблюдава тенденция към увеличаване на интензивността на процеса на обезвъздушаване поради намаляване на силата на кавитация на обезвъздушената вода. Например ултразвуковото третиране на обезвъздушената вода [5] подобрява качеството на обезвъздушаването. Отбелязва се също така, че с увеличаване на хлоридите в обезвъздушената вода качеството на обезвъздушаването се подобрява, което вероятно е свързано и с намаляване на кавитационната якост на обезвъздушената вода.
Намаляване на кавитационната якост на обезвъздушената вода възниква и в обезвъздушител (широко използван в топлоенергетиката), разработен въз основа на изобретението [6]. Отличителна черта на този деаератор е, че в дюзата е монтирана дюза за подаване на обезвъздушена вода към деаератора. В дюзата водата се ускорява до високи скорости и става турбулентна, в резултат на което силата на кавитация на обезвъздушената вода намалява и интензивността на отделянето на газ от обезвъздушената вода поради образуването на мехурчета се увеличава.
Този деаератор обаче има значителен недостатък, който е, че се изисква да се създаде повишено налягане на обезвъздушената вода пред него. Този недостатък е елиминиран в обезвъздушителя, показан на фиг. 2, в която за увеличаване на турбулентността на потока на обезвъздушената вода в дюза 6 са монтирани турбулентни решетки 10, спирални водещи лопатки 11 и дюза 12. Този обезвъздушител се основава на изобретението [7]. В разработения обезвъздушител потокът на обезвъздушената вода, преминаващ през дюза 6, се турбулизира от решетката 10, усуква се спирално от лопатките 11 и след това навлиза в дюзата 12. Когато попадне в дюзата, налягането в потока на водата намалява, докато газовете се отделят интензивно от обезвъздушената вода поради образуването на мехурчета ... Когато напуска дюза 12 под действието на центробежни сили, завихрящият се поток се разпада на малки капчици, които след това, движейки се в отделението за пара, се нагряват от пара; докато от капките, поради дифузия, газовете се отделят интензивно.
Разклонителната тръба 6 с монтирана в нея решетка 10, лопатките 11 и дюзата 12 играят ролята на дюза, ефективността на която зависи от качеството на обезвъздушаването на водата.
Необходимо условие за разпадането на водния поток на малки капчици при излизане от дюзата е увеличаване на тангенциалния компонент на скоростта на потока на течността в напречното сечение на потока от централната ос към периферията. Това условие може да бъде постигнато чрез избор на оптимален ъгъл на завъртане на водещата лопатка.
За да определим ъгъла на усукване на направляващата лопатка, нека определим математическия модел на потока, завихрен от спиралните лопатки. За това нека поставим закона за усукване на лопатките
