Експериментальне дослідження дроселювання твердопаливних прямоточних парових котлів

Анотація

Об'єктом дослідження цієї роботи є термофізичні процеси кипіння води в вузьких каналах та її фазовий перехід при змінному тепловому потоці та витраті пари. Використання традиційних парових барабанних котлів стає більш проблематичним, як з точки зору безпечної експлуатації, так і енергоефективності. Цю проблему можна частково вирішити за допомогою використання прямоточних парових котлів на твердому паливі. Метою дослідження є визначення основних режимів роботи парового котла зі змінним питомим тепловим потоком та змінною витратою пари протягом часу необхідної якості. Основним завданням прямоточних теплообмінників є виробництво пари належної якості: насиченої, сухої або перегрітої. Тип палива, що використовується, має значний вплив на це завдання. У випадку твердого палива цей процес ускладнюється через кілька причин: калорійність палива, його вологість, інерційність камери згоряння та пристрою для завантаження. Система для контролю генерації пари певної якості була експериментально протестована шляхом поділу прямотрубного теплообмінника на дві частини за допомогою дросельної шайби: з перегрітою водою на вхідному перерізі теплообмінника та паро-рідинною водою на виході котла. Система контролю стежила за перепадом тиску через дросельну шайбу в залежності від витрати пари, а зворотний зв'язок базувався на температурі пари. Дослідження показало, що при незначній зміні витрати пари та низькій частоті, можна підтримувати тиск на виході теплообмінника постійним. Обмеження зовнішніх впливів на фізичну картину випаровування води у прямотрубному випарнику та використання пропорційно-інтегрально-диференціального (PID) контролера дозволили спростити систему контролю прямотрубного парового котла при різних витратах пари з відносно стабільним тиском на виході теплообмінника.