膜式除氧器的冷态试验研究简述

1、膜式除氧氧器的冷冷态试验验研究摘要要：本文文介绍了了膜式除除氧器的的基本结结构、工工作原理理及工作作过程，对膜式式除氧器器的重要要组成部部件旋流流的冷态态试验过过程进行行了说明明，并给给出了试试验结果果。关键词词：膜式式除氧器器旋流流管冷冷态试验验随随着城市市集中供供热的迅迅速发展展和科学学技术的的不断进进步，尤尤其对于于热电联联产企业业，高参参数大容容量的蒸蒸汽锅炉炉及发电电机组对对于热力力除氧器器的技术术性能要要求越来来越高。为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趋于于零，提提高运行行的经济济性和安安全性，对热力力膜式除除氧器的的深入研研究工作作很有必必要。以以下是针针

2、对热力力膜式除除氧器的的冷态试试验的研研究方法法的阐述述。一、膜膜式除氧氧器简述述11、膜式式除氧器器结构膜式式除氧器器是近几几年才发发展起来来的一种种新型除除氧器，它是集集射流、旋流和和泡沫为为一体的的高级除除氧器，具有淋淋水密度度大，提提升温度度高，进进水、出出水含氧氧浓度差差大，排排汽量小小及全滑滑压等特特点，适适于补水水率高，进水含含氧高，水温低低的大型型锅炉和和机组。膜式除除氧器设设有二级级除氧装装置，第第一级是是起膜器器组，作作为主要要除氧部部件；第第二级是是填料层层，作为为深度除除氧。一级级除氧过过程由起起膜器组组完成。起膜器器组由旋旋流管、连通管管和隔板板组成。旋流管管壁上部部

3、设有进进水孔，软化水水首先由由入口进进入水室室，再从从水室通通过旋流流管壁上上部的小小孔进入入内壁，形成射射流及旋旋转水膜膜，旋流流管壁的的下端设设有蒸汽汽震荡破破膜孔，它具有有提前加加热泡沸沸和控制制水膜形形成的作作用（P一般般取0.020.003Mppa）。除氧器器内装有有常用、排汽和和排水三三种旋流流管，连连通管的的作用是是使积存存在隔板板上部的的积水沿沿管内旋旋流附管管壁流下下，管内内中空，可以将将滞留在在隔板底底部的气气体排出出。二级级除氧过过程由不不锈钢形填料料和网波波填料组组成。形填料料的作用用是进行行水的二二次分配配，安装装在汽液液网上面面。网波波填料是是用0.100.4mmm

4、的扁扁不锈钢钢制成的的圆筒形形扁网带带，卷制制成一定定尺寸和和形状，固定在在框架内内。此外外，还设设有一些些辅助装装置，凝凝结水管管路引至至除氧水水室，当当锅炉疏疏水启动动时，软软化水引引至凝结结水管路路，混合合后一并并进入水水室。高高压加热热器疏水水中的溶溶解氧接接近于零零，直接接送入网网波填料料上部。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间，加加热蒸汽汽管引至至除氧器器的最底底层。在在除氧器器顶部至至凝汽器器头部之之间设有有排汽管管，作为为除氧器器启动时时负压运运行使用用。在除除氧水箱箱内设有有再沸腾腾管，供供除氧器器启动时时加热除除氧水使使用。2、膜式除除氧器除

5、除氧机理理膜膜式除氧氧器采用用热力除除氧方法法，无论论其结构构如何变变化，其其除氧原原理都是是建立在在亨利定定律和道道尔顿定定律基础础上的。亨亨利定律律指出：在一定定温度下下，当气气、液两两相达到到平衡时时，单位位体积水水中溶解解的气体体量与水水面上该该气体的的分压力力成正比比，即：C=EEP式式中C气体体在水中中的溶解解量kmmol/m3PP平平衡时水水面上该该气体的的分压力力N/mm2E气体的的溶解系系数kmmol/(m33N/m3)，其值值随温度度的升高高而降低低如如果用某某种方法法降低液液面上该该气体的的分压力力，使气气体在液液面上的的实际分分压力小小于平衡衡压力，即形成成了不平平衡压

6、差差P，该该气体就就会在不不平衡压压差作用用下，由由水中离离析出来来，直至至达到新新的平衡衡。如果果能够不不断地从从液面上上把该气气体除掉掉，破坏坏其平衡衡的建立立，这种种过程就就继续进进行，直直到把水水中气体体全部除除去。道尔尔顿定律律指出：混合气气体的全全压力等等于各组组成气体体的分压压力之和和，所以以在水面面上的分分压力为为：P=PjPs式式中：PPj溶于水水中的各各种气体体的分压压力Pss水水蒸汽的的分压力力在在定压下下将水加加热至沸沸点，使使蒸汽的的分压力力几乎等等于液面面上的全全压力，其它气气体的分分压力趋趋于零（把由水水中逸出出的气体体及时排排出），这样可可保证使使溶于水水中的气

7、气体从水水中全部部逸出而而被除去去。综上所所述，热热力除氧氧必须同同时具备备两个条条件：（11）快速速将水加加热到相相应压力力下的饱饱和温度度的传热热条件。（2）把把气体从从水中迅迅速全部部离析出出来的传传质条件件。二、旋旋流管冷冷态试验验及结果果分析1、旋流管管冷态试试验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运行稳稳定性与与旋流管管结构及及喷淋特特性是密密切相关关的，所所以掌握握旋流管管的喷淋淋特性及及传热机机理，对对于合理理的设计计和选用用旋流管管，提高高除氧器器的工作作效率具具有重要要意义。旋旋流管焊焊接在除除氧器的的水室中中，凝结结水和补补给水进进入除氧

8、氧器的水水室后，在水室室和旋流流管内的的压差作作用下，水通过过旋流管管管壁上上的一批批带有倾倾斜角的的小孔射射入管的的内壁，沿管内内壁旋转转流动而而下，在在管内壁壁形成高高速旋转转流动的的薄水膜膜，当水水由旋流流管下口口喷出时时，形成成锥形水水膜裙。由于射射流和旋旋流的作作用，使使水膜流流动处于于湍流状状态，强强化了水水汽之间间的传热热传质过过程，水水膜裙增增大了传传热面积积，强化化了传热热传质，同时，水形成成膜状有有利于氧氧的扩散散和析出出，加速速除氧过过程的进进行。液膜膜在旋流流管内的的流动是是大波动动的自由由表面流流动，旋旋转液膜膜的雷诺诺数、速速度、厚厚度以及及湍流度度等对于于水、汽汽

9、间的传传热传质质都有很很大影响响，而决决定这些些参数的的重要因因素是旋旋流管管管壁上的的射流孔孔径、倾倾角以及及排列方方式。为为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，对对旋流管管进行冷冷态模型型试验很很有必要要。2、试试验装置置及测试试仪器的的选择冷态态模型试试验的测测试系统统装置如如图1所所示。3、旋流管管的冷态态模型试试验（1）热线风风速仪的的校准在校校准过程程中，以以直径dd=288.4mmm的圆圆管在不不同流量量下水流流的最大大速度作作为校准准速度，并以此此标准速速度确定定在测试试条件下下流体速速度和电电子仪器器输出电电压之间间的响应应关系。圆圆管中水水流的最最大速

10、度度按湍流流理论中中的指数数定律求求得。湍湍流光管管中速度度分布满满足如下下指数方方程：VVx/VVmaxx=(Y/rr0)nn圆圆管中的的平均流流速V为为：V=1/（）VxxdA=2VVmaxx（Y/r0）n（1YY/r00）d(Y/rr0)=2Vmmax/(n11)(nn2)Vmmax=1/22n1)(n22)VV式式中，指指数n随随雷诺数数而变，n及VV/Vmmax随随Re的的变化关关系详见见表1。由由于Ree=vd/，所所以利用用表1可可求出圆圆管中不不同流量量对应的的最大速速度，结结果列于于表2。（2）旋旋流管的的冷态试试验过程程为为测得旋旋流管管管壁上射射流的直直径d和和倾角对对液

11、膜流流场的影影响，对对4个10884.5的旋旋流管（小管）和11335的旋旋流管（大管）进行冷冷态试验验。旋流流管的结结构如图图2所示示。旋流管管的特性性数据见见表3。流流速的测测试采用用热线风风速仪进进行，沿沿着旋流流管的半半周边布布置5个个测点，对应不不同的工工况（流流量一定定），每每个测点点采样22次，该该测点的的速度取取为2次次采样的的平均值值。（3）试验数数据处理理由由于水在在旋流管管内的流流动是旋旋转的薄薄膜流动动，在出出口边55个测点点上的速速度是不不均匀的的，因此此，仅从从5个测测点上的的速度分分布很难难判断旋旋流管性性能的好好坏，所所以在数数据处理理过程中中，把每每一工况况下

12、5个个测点的的统计平平均值作作为该工工况下的的当量速速度，以以Vd表表示。设某某一测点点的速度度为Vii，不不均匀度度为Tuuri,Vi=(Vii1VVi2)/2,Tuuri=(TTurii1Turri2)/2VVi1,Vi22某测测点在某某一工况况下的两两次采样样速度Tuuri11，Tuuri22某某测点在在某一工工况下的的两次采采样的不不均匀度度VVd=(ViII)/55Tuuri=(TuuriII)/55假假设液膜膜厚度是是均匀的的，为，则在在某一流流量Qii工况下下的液膜膜厚度为为：ii=Qii/(336000DVVd)管内内液膜流流动的当当量直径径为：DDei=(4Di)/(DD)=

13、44i雷诺诺数为：Reii=(VVdDeei)/=44iVVd/在在此数据据处理基基础上，根据热热线风速速仪的采采样数据据，使用用SVFFER绘绘图软件件，绘出出每个旋旋流管的的当量速速度，不不均匀度度、水室室压强、液膜厚厚度及液液膜流动动的雷诺诺数随压压力的变变化规律律。以下下给出小小管、大大管的流流量、流流速及旋旋膜厚度度的特性性变化曲曲线，如如图3图8所所示。4、试验结结果分析析根根据对旋旋流管流流态的观观察和对对测试结结果的分分析，可可得出如如下结论论：（1）当流量量相同时时，小管管雷诺数数大于大大管雷诺诺数，小小管的水水裙明显显好于大大管的水水裙。因此此，作为为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、角角相组合合，对旋旋膜的流流态有一一定的影影响。在在相同的的水室压压力、相相同的孔孔径和孔孔数的情情况下，随着、角角的不同同，旋流流管的流流量、雷雷诺数、流速和和旋膜厚厚度也不不相同。（3）通过过调整水水室压力力，可以以改善膜膜式除氧氧器旋流流管的流流态。所所以，控控制好旋旋流管水水室内的的压力，是改善善膜式除除氧器除除氧效果果的重要要措施。（4）由由于旋流流管内形形成的旋旋转液膜膜的流速速较大，液膜厚厚度较薄薄，雷诺诺数又大大于湍流流临界雷雷诺数，因此在在热状态态下易于于传热传传质，这这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匀匀度在流流量大时时比流量量小时低低，大流流量状态态产生的的旋膜比比较稳定定。对于于小管，=440，=88时效效果最好好。对于于大管，=556，=88时效效果最好好。三、结结论通过对对膜式除除氧器旋旋流管冷冷态试验验结果的的分析，得出如如下结论论：1、液液体在旋旋流管内内的流动动是大波波动的自自由表面面流动，雷诺数数的大小小决定液液体的流流动