Циркуляция_воды_что_это

Циркуляция_воды_что_это

Циркуляция

Сайт СТУДОПЕДИЯ проводит ОПРОС! Прими участие 🙂 — нам важно ваше мнение.

Надёжная работа парового котла возможна при условии непрерывного отвода теплоты, передаваемой газами поверхности нагрева. Теплота отводится нагреваемой средой, т.е. водой, паром или пароводяной смесью. Хороший отвод теплоты нагреваемой средой обеспечивается при правильной организации циркуляции.

Циркуляция– многократное движение воды по замкнутому контуру.

Контур циркуляции – замкнутая система непрерывного движения воды и пароводяной смеси по трубам, подключённым к паровому и водяным коллекторам котла.

Непрерывное движение воды и пароводяной смеси в циркуляционном контуре водотрубного котла осуществляется вследствие разности их плотностей (естественная циркуляция) или с помощью циркуляционных насосов (принудительная циркуляция).

Контуры циркуляции бывают независимыми и смешанными. У независимого контура циркуляции опускные трубы обслуживают только свой контур, а у смешанного – опускные трубы питают водой подъёмные трубы нескольких контуров.

Рис. 6.1 Водотрубный котёл с двумя независимыми контурами

В водотрубном паровом котле (рис. 6.1) вода из пароводяного коллектора 4 по опускным трубам 2 и 5, наиболее удалённым от топки и получающим меньше теплоты, поступает в водяные коллекторы 1 и 7. Опускные трубы 5 являются обогреваемыми, 2 – необогреваемыми. Первые получают теплоту, идущую на подогрев воды, а вторые теплоту практически не получают. Трубы 6 конвективного пучка и трубы 3 экрана, воспринимающие больше теплоты, являются подъёмными – по ним движется в коллектор 4 образующаяся пароводяная смесь. В пароводяном коллекторе происходит разделение пара и воды, смешение питательной воды с котловой и организация поступления воды в опускные трубы. У большинства котлов все конвективные пучки труб подъёмные, а опускные необогреваемые трубы размещаются за первым рядом бокового экрана или в воздушных коробах фронта котла, т.е. вне топки.

Во вспомогательном огнетрубном котле и утилизационном газотрубном котле, относящихся к котлам с неорганизованной циркуляцией, процесс циркуляции осуществляется благодаря восходящим потокам на участках поверхностей нагрева наиболее обогреваемых и нисходящим потокам – на необогреваемых или слабообогреваемых участках.

Расход воды через циркуляционный контур превышает количество образующегося в нём пара.

Кратность циркуляции – отношение расхода циркулирующей воды к паропроизводительности контура:

kц = .

Кратность циркуляции показывает, сколько раз должна пройти по контуру определённая масса воды, чтобы полностью превратиться в пар.

kц = 20 – 70 в ГК

kц = 20 – 40 в ВК

kц = 2 – 10 в УК с принудительной циркуляцией.

Движущий напор циркуляции – разность масс столбов воды и пароводяной смеси соответственно в опускных и подъёмных трубах контура.

Рис. 6.2 Контур циркуляции:

  1. Пароводяной коллектор.
  2. Опускные трубы.
  3. Водяной коллектор.
  4. Подъёмные трубы.

Высота подъёмной трубы складывается из экономайзерного участка hэ (рис. 6.2), в котором вода, поступающая из водяного коллектора, доводится до кипения, и участка hп, называемого высотой паросодержащей части. На участке hп происходит парообразование и восходящее движение пароводяной смеси. Движущий напор зависит от высоты паросодержащей части и разности плотностей воды и пароводяной смеси, находящихся практически при одинаковой температуре.

Полезный напор циркуляции – разность между значениями движущего напора и сопротивлений движению в подъёмных трубах.

Скорость циркуляции – скорость входа воды в подъёмные трубы контура [т/ч]. В зависимости от расположения пучков труб по отношению к источнику теплоты значения скорости циркуляции составляют 0,3 – 1,5 м/с.

Застой циркуляции – замедление или прекращение движения пароводяной смеси вверх. Это явление возникает в случае неравномерного обогрева или загрязнения парообразующих труб, расположенных в одном ряду. При застое циркуляции в менее нагретых трубах образуется свободный уровень воды. По участку труб, расположенному выше свободного уровня, будет медленно двигаться пар, а не пароводяная смесь. Нормального отвода теплоты от стенки обогреваемой трубы не будет и произойдёт аварийный перегрев металла.

Опрокидывание циркуляции – явление, при котором в подъёмных трубах, получающих по сравнению с другими трубами ряда меньше теплоты, происходит выделение пара и его подъём с одновременным опусканием воды. Причины и последствия опрокидывания те же, что и при застое циркуляции.

В горизонтальных трубах и трубах с небольшим уклоном к горизонту возможно расслоение пароводяной смеси. При движении пароводяной смеси с небольшой скоростью пар, имеющий меньшую плотность, чем вода, поднимается и отделяется от воды, в результате чего возникает раздельное движение по трубе воды и пара. Это приводит к перегреву участков труб, омываемых паром. Расслоение пароводяной смеси усиливается с увеличением диаметра труб, снижением скорости движения среды, повышением давления пара.

Кавитация – явление, при котором во входном сечении опускной трубы происходит парообразование. Оно может наступить, если статическое давление в этом сечении окажется меньше давления в пароводяном коллекторе. При кавитации нарушается нормальное поступление воды в опускные трубы, следовательно, и в подъёмные. Образующиеся паровые пузырьки и их конденсация вызывают в трубах гидравлические удары, которые могут быть причиной образования трещин в трубах. Для предотвращения кавитации следует поддерживать уровень воды в пароводяном коллекторе не менее чем на 50 ммвыше верхней кромки входного сечения опускных труб.

Читайте также:  Сетевой_фильтр_повер_куб

С целью обеспечения надёжной циркуляции необходимо содержать в чистоте поверхности нагрева, не допускать резких колебаний давления пара, поддерживать нормальный уровень воды в пароводяном коллекторе, особенно при качке, а также не допускать модернизационных мероприятий без предварительной оценки надёжности циркуляции для нового варианта котла.

Дата добавления: 2015-06-27 ; Просмотров: 6773 ; Нарушение авторских прав?

Нам важно ваше мнение! Был ли полезен опубликованный материал? Да | Нет

Циркуляция воды что это

Циркуляцией воды называется движение воды по замкнутому контуру. В состав контура циркуляции, в общем случае, входят такие конструктивные элементы котлов, как барабаны, коллекторы, обогреваемые и необогреваемые трубы поверхностей нагрева. Вода может проходить по контуру многократно либо однократно, двигаясь через поверхности нагрева от входа к выходу.

В зависимости от причин, которые вызывают движение воды циркуляция подразделяется на естественную и принудительную.

Естественная циркуляция осуществляется в паровых котлах, так как движущий напор в контуре создается разностью плотностей воды и пара. При этом каждый кг воды может постепенно превращаться в пар, многократно проходя через контур, либо превращаться в пар за один проход через поверхность нагрева.

Принудительная циркуляция воды производится с помощью насоса. Она применяется в водогрейных котлах и водяных экономайзерах и является прямоточной.

При любом виде циркуляции и способах ее организации вода и пар, образующийся в контуре, должны надежно охлаждать металл, что необходимо для безаварийной работы котлов.

Естественная циркуляция воды в паровых котлах. Рассмотрим принцип действия естественной циркуляции на примере контура циркуляции бокового экрана топки (рис. 10).

Рис. 10. Схема простейшего контура естественной циркуляции:

1 – коллектор; 2 – опускная труба; 3 – верхний барабан; 4 – экранные (подъемные ) трубы.

Питательная вода вводится в верхний барабан котла 3. Из него вода опускается по опускной трубе 2 и входит в коллектор 1. На этом участке контура теплота к воде не подводится (труба теплоизолирована шамотной стенкой) и температура воды остается ниже температуры насыщения при данном давлении пара в котле.

Из коллектора вода поступает в обогреваемые трубы экрана 4 и, поднимаясь по ним, нагревается до кипения, кипит и частично превращается в пар. Образовавшаяся пароводяная смесь вводится в барабан, где разделяется на воду и пар. Пар покидает котел, а вода смешивается с питательной водой и вновь поступает в контур циркуляции.

Участок подъемных труб, где вода нагревается до кипения, называется экономайзерным, а содержащий пар – паросодержащим. Высота последнего в несколько раз превышает высоту экономайзерного участка.

На экономайзерном участке вода движется с постоянной скоростью, а на паросодержащем участке она постоянно возрастает, так как количество образующегося пара в подъемных трубах непрерывно увеличивается. Скорость, которую вода имеет на экономайзерном участке, называется скоростью циркуляции. По причине своего постоянства скорость циркуляции является одной их важных характеристик естественной циркуляции. Ее величина составляет, примерно, 0,5 – 1,5 м/с.

Наличие в контуре участков со средами, имеющие разные плотности, создает в контуре разность давлений или движущий напор циркуляции. Давление в опускных трубах создается столбом воды с плотностью rВ, а в подъемных трубах – столбом воды и пароводяной смеси с плотностью rСМ. Поэтому более плотная среда вытесняет менее плотную и в контуре создается круговое движение воды. Величина движущего напора определяется зависимостью вида:

где hПАР – высота паросодержащего участка подъемных труб; g – ускорение свободного падения.

Из выражения движущего напора следует, что для циркуляции недостаточно иметь среды с разной плотностью. Необходимо также, чтобы паросодержащие трубы располагались вертикально.

За один проход по контуру только часть воды превращается в пар. Поэтому для характеристики интенсивности испарения воды используется понятие кратности циркуляции:

k = М /Д, (7.2)

где М – расход воды через опускную трубу, кг/ч; Д – количество пара, образующегося в обогреваемых трубах, кг/ч.

Таким образом, кратность циркуляции показывает, сколько раз один кг воды должен пройти через контур, чтобы превратиться в пар. Для экранов k = 50 – 70, для конвективных пучков k = 100 – 200.

Величина, обратная кратности циркуляции, характеризует степень сухости влажного пара х = 1/k. Отсюда можно сделать вывод о том, что в экранах образуется пароводяная смесь, содержащая не более 0,02 или 2 % пара. Поэтому даже самые теплонапряженные поверхности нагрева котлов, которыми являются экраны, надежно смачиваются и охлаждаются водой.

В конвективных пучках все трубы обогреваются газами, температура которых при прохождении через пучок непрерывно снижается. Поэтому в кипятильных трубах по ходу движения газов паросодержание также уменьшается, а плотность пароводяной смеси возрастает. Наличие в трубах пучка пароводяной смеси с разной плотностью создает движущий напор, который движит воды по следующей схеме: из верхнего барабана вода поступает в задние трубы пучка и по ним поступает в нижний барабан котла; из барабана вода входит в остальные трубы пучка и вместе с паром поступает в верхний барабан.

Читайте также:  Пырей_ползучий_методы_борьбы

Принудительная циркуляция. Принудительная циркуляция применяется в водогрейных котлах, а также в экономайзерах паровых котлов. Движение воды по трубам поверхностей нагрева производит насос. Вода входит в поверхности нагрева холодной, а покидает ее горячей, совершая в котле прямоточное движение. Кратность циркуляции воды равна единице.

Для создания прямоточного движения воды поверхности нагрева котлов изготавливаются в виде отдельных панелей, которые соединяются между собой последовательно или параллельно. Панель выполняется из одного ряда труб, концы которых замкнуты на нижний (распределительный) и верхний (собирающий) коллекторы. При этом трубы могут иметь как прямую (в основном), так и змеевиковую конфигурацию.

При параллельном подсоединении труб к коллекторам вода проходит по трубам неодинаковыми расходами, что обусловлено различиями в гидравлических сопротивлениях труб и неравномерным обогревом труб газами. Поэтому в отдельные трубы воды поступает меньше, чем это нужно для надежного охлаждения металла. Возможно даже вскипание воды в отдельных трубах, что еще в большей степени уменьшает поступление воды в такие трубы.

Движение воды в трубах может быть как подъемным, так и опускным. Однако во избежание вскипания воды ее скорость принимается не менее 0,5–1 м/с. По тем же причинам перепад давления воды в котлах не должен быть более 0,2 МПа.

Круговорот воды в природе

Круговорот воды в природе – сложный процесс, сопровождающийся изменением агрегатного состояния воды, перемещением ее между экосистемами. Каждый год с поверхности планеты испаряется объем воды, составляющий 500×10 в 3 степени км 3 . Этот же объем в виде жидких и твердых осадков возвращается на Землю. Такая непрерывная циркуляция обеспечивает существование жизни на планете.

Что такое круговорот воды?

Круговорот воды на Земле – природный процесс, представляющий собой беспрерывный водный обмен между атмосферой, литосферой и Мировым океаном. В процессе этого обмена водная масса меняет агрегатное состояние: из жидкой или твердой превращается в газообразную, и обратно. Она в ходе своего перемещения забирает и переносит огромное количество органических соединений и минеральных элементов, необходимых для поддержания жизни на планете.

Наибольший объем водной массы сосредоточен в океанах (97,5%), поэтому большая часть природной жидкости имеет в составе соли. Остальные 2,5% – пресные источники, из них:

  • ледники и вечные снега – 68,9%;
  • грунтовые воды (включая влагу в почвах болотистых местностей и зон вечной мерзлоты) – 30,8%;
  • реки и озера – 0,3%.

Вода пребывает в беспрерывном движении, причем ее объем на планете – величина постоянная. Однако нахождение ее в различных агрегатных состояниях меняется в течение истории Земли. Много веков назад водных источников на планете было гораздо меньше, поскольку основная водная масса была сосредоточена в ледниках. Еще 20 тысячелетий назад по ледниковому покрову, разделявшему Берингов пролив, из Аляски можно было свободно перебраться в Азию.

Как происходит круговорот воды?

Процесс сложный, состоит из нескольких этапов. Движущий фактор – солнечное излучение.

В теплый сезон нагретая Солнцем вода принимает газообразное состояние – становится паром. Из испаряющейся водной массы отфильтровываются соли. То есть накапливающийся в атмосфере пар является пресным. По мере поднятия в атмосферные слои пар сталкивается с холодными воздушными потоками, в результате формируются облака. Выпадающие из них осадки наполняют океан.

То есть этапы круговорота воды, если говорить упрощенно, следующие:

  • испарение;
  • концентрирование в атмосфере;
  • выпадение в виде осадков.

Такой процесс наблюдается обычно над океанической поверхностью. Но он сложнее, если облака скапливаются над сушей, и осадки проливаются не в океан, а на земную поверхность. Сточные воды, наполняющие поверхностные и подземные источники, проходят длительный путь к океану. В процессе движения происходит процесс, обратный опреснению пара в атмосфере: реки и подземные водотоки забирают с грунта минеральные частицы, выносят их в моря и океаны. Там вода испаряется, а соли остаются. Так реки поддерживают соленость Мирового океана.

Планетарная циркуляция воды включает несколько процессов, являющихся ее звеньями. Следует подробнее рассмотреть схему мирового круговорота воды:

  1. Испарение – начальное звено круговорота. Нагреваемая солнечным излучением вода переходит из жидкого состояния в газообразное. Пар поднимается в атмосферные слои. Этот процесс происходит на планете непрерывно в разных масштабах: пар образуется над реками, озерами, морями, над всеми водными источниками, даже в результате выделения пота живыми организмами.
  2. Конденсация – 2 этап. Происходит в высоких атмосферных слоях, в результате пар снова обретает жидкое состояние. Частицы пара, столкнувшись с холодными воздушными потоками, рассеивают тепло, формируют водяные капли. Так образуются облака, а также туман.
  3. Осадки – 3 этап. Водяные капли, формирующие облака, постепенно сливаются друг с другом, тяжелеют. Когда достигают определенного размера, выпадают на землю твердыми или жидкими осадками. Из-за высокой скорости падения осадки, приближаясь к земной поверхности, не успевают испаряться. В результате становятся возможными снег, дождь, град.
  4. Стоки в океан – 4 этап. Выпавшие на землю осадки распределяются. Часть впитывается в почву, становится питанием для растительных организмов. Другая часть попадает реки и прочие природные стоки, устремляется обратно в океан.
Читайте также:  Обмотка_на_постоянный_магнит

Основными элементами круговорота воды являются:

  • осадки – выпадение атмосферной влаги на земную поверхность;
  • перехват осадков растительностью – испарение выпавшей влаги с растений, без насыщения почвы и пополнения водных источников;
  • стоки – объекты перемещения воды по земной поверхности;
  • инфильтрация – просачивание воды в почву с сопутствующей фильтрацией;
  • подземные стоки – потоки под землей, находящиеся в аэрационной зоне;
  • испарение – переход воды из жидкого в газообразное состояние;
  • сублимация – переход из твердого в газообразное состояние;
  • отложение – переход из газообразного в твердое состояние;
  • адвекция – горизонтальное движение молекул в любом агрегатном состоянии в атмосферных слоях;
  • конденсация – формирование облачности;
  • испарение – образование пара под влиянием солнечного тепла, движение его с земной поверхности в атмосферу;
  • просачивание – опускание влаги в почву под гравитационным воздействием.

Жидкость, постоянно меняясь, выделяет и поглощает энергию. Живые организмы, в том числе люди, тоже участвуют в круговороте воды, употребляя и выделяя ее, используя для своих нужд. Влияние человека на процесс усиливается, причем имеет преимущественно негативный характер. Круговорот нарушается промышленным использованием воды, сооружением водохранилищ и плотин, осушением болот, введением оросительных систем.

В верхних грунтовых слоях корневая система растений всасывает часть воды, необходимой для метаболизма. Незначительное количество накопившейся в растительных тканях жидкости переходит в организм растительноядных животных и человека. Но большая часть жидкости участвует в процессе транспирации: поступает из почвы в корни, перемещается по каналам в тканях растения, испаряется через листья.

Часть воды, не поглощенная растениями, поступает дальше в почвенные слои, становится частью системы грунтовых вод, протекающих сквозь песок, гравий и прочие слагающие породы. На грунтовые источники приходится значимая часть запасов пресных вод на планете. Грунтовый источник рано или поздно соединяется с реками, озерами, другими поверхностными водными объектами. Незначительная часть грунтовых вод опускается в глубоко лежащие минеральные породы, где замуровывается на тысячи лет.

Движется природная вода с неодинаковой скоростью. Поверхностные водные массы перемещаются быстро, а подземные, находящиеся в зоне вечной мерзлоты и в глубинных океанических слоях – медленно. Период полной смены воды в разных природных объектах следующий:

  • в живых организмах – около недели;
  • в атмосфере – полторы недели;
  • в реках – 2 недели;
  • в грунтовых слоях – от месяца до года;
  • в болотах – от года до 10 лет;
  • в озерах и прочих водоемах – около 10 лет;
  • в морях и океанах – 4 тысячи лет;
  • в пещерах и прочих подземных резервуарах – до 10 тысяч лет;
  • в ледниках и зонах вечной мерзлоты – несколько тысяч лет.

Виды круговорота воды

Различают следующие типы процесса:

  • Большой круговорот воды в природе. Испаряющаяся с океанической поверхности влага устремляется в атмосферу, с ветрами переносится к суше, выпадает осадками. Накопившаяся в реках и грунтовых слоях жидкость отправляется обратно в океаны.
  • Малый. Пар, поднимающийся над океаном, не переносится к суше, выпадает осадками над океанической поверхностью.
  • Внутриконтинентальный. Все звенья происходят над сушей. Испарившаяся с земной поверхности влага выпадает осадками на землю.
  • Геологический. Подразумевает беспрерывный взаимный обмен водами между океанами, сушей и литосферой. Отмечается обычно в области тектонических трещин, находящихся на стыке литосферных плит.
  • Глобальный круговорот воды – незамкнутый процесс. Через тектонические трещины из глубин планеты идет приток жидкости в гидросферу. Ежегодное прибавление составляет 0,25 км 3 . В то же время часть молекул водяного пара, скапливающегося в атмосфере, под влиянием солнечного излучения устремляется в космос, расщепившись на кислород и водород.

Значение круговорота воды в природе

Круговорот воды – один из самых значимых природных процессов, он связывает все планетарные оболочки, позволяет им полноценно функционировать. Без распределения воды по земному шару невозможно было бы существование жизни. Благодаря круговороту воды в биосфере переносятся важные для живых организмов минеральные элементы и органические вещества, формируются оптимальные климатические условия.

Роль циркуляции воды на планете заключается в:

  • объединении в единую систему гидросферы, литосферы, биосферы, атмосферы;
  • делении объектов гидросферы на пресные и соленые, подходящие для жизнедеятельности разных видов живых организмов;
  • переносе на значительные расстояния большого объема веществ, необходимых для поддержания жизни;
  • очищении Мирового океана;
  • формировании определенных климатических условий в разных частях планеты;
  • обеспечении водой практически всех территорий земного шара;
  • регулировании уровня речного стока при климатических и погодных изменениях;
  • обеспечении через почву растительных организмов минеральными и органическими элементами.

Научные исследования показывают, что скорость круговорота с каждым годом увеличивается. Это ускорение отрицательно влияет на климатические условия на всей планете. Территории, находящиеся в жарком и сухом климате, становятся еще более засушливыми, а в регионах с влажным климатом растет количество осадков.

Ссылка на основную публикацию
Цена_квадратного_метра_утеплителя
Прайс-лист ВНИМАНИЕ - АКЦИЯ . УТЕПЛЕНИЕ ФАСАДОВ ПОД КЛЮЧ - ЦЕНА ОТ 2000 рублей за 1 м 2 1. Цена...
Цвет_ясень_это_какой_цвет_фото
Ясень: универсальный цвет мебели в доме и 70+ непередаваемо уютных интерьеров Просторная гостиная в стиле рустик с мебелью в оттенке...
Цвета_для_спальни_по_фен_шуй_фото
Спальня по фен-шуй - секреты обустройства Читать шутки относительно восточного учения обустройства жилища можно сколь угодно долго, но оказавшись в...
Цена_мансардной_крыши_под_ключ
Строительство мансарды под ключ Устройство мансардного этажа позволяет расширить жилую площадь и придать строению оригинальный внешний вид. Данный тип чердачного...
Adblock detector