24 引言
节
能
ENERGY CONSERVATION
锅炉停炉后的持续供汽能力计算
张文杰，刘鑫，牟兴森
2017年第4期（总第415期）
（1.大连理工大学能源与动力学院海水淡化辽宁省重点实验室，辽宁大连116024；
2.中国船舶重工集团公司第七一九研究所，湖北武汉430064）
摘要：建立了锅炉汽包的物理与数学模型，采用VisualBasic对研究对象进行编程计算。探讨了锅炉停炉后的闪蒸供汽特性随初始水位和初始压力的安化规律以及压降速率对供汽特性的影响。研究结果表明：汽包内初始压力越高，水位下降越快。在闪蕉过程中存在临界水位并对汽包内的最终压力和最终水温影响较大。当初始压力为5.72MPa、4.97MPa和4.12MPa时，对应临界水位为160mm、 140mm和120mm。初始压力史化时，闪蒸效率随初始水位的变化规律不同。闪蒸后供汽时间与初始压力和初始水位密切相关。压降速率不会对最终水位、压力、水温和供汽时间等参数产生较大影响。关键调：锅炉汽包；闪蒸；供汽特性；数值计算
中图分类号：TK211文献标识码：A文章编号：10047948(2017)04-0024-06 doi;103969/j. issn. 1004 7948. 2017. 04. 006
过热液膜的显热转化为闪蒸蒸汽的汽化潜热，因此，静态闪蒸成为研究闪蒸现象的起点。
锅炉在工作的过程中会出现主锅炉紧急停炉的故障工况。在主锅炉停炉后，汽包内存水会因为压力的变化出现闪蒸而生成蒸汽，对热用户持续供气。对其中的闪蒸过程开展研究有助于实现锅炉紧急停炉时对用汽设备的持续供汽，并充分利用系统中的余热。在工业生产领域中，闪蒸是一种常见的现象[1]。由于闪蒸具有较好的分离效果和较强的能质转化等特点，在工业生产中被广泛应用，例如食品工业中冷却浓缩、海水淡化中的盐水分离2)、微电子原件表面的金属层的沉积、新型盐化工、航天部件冷却、火电厂和其他工业工程热力系统中低温废热的回收与利用等。
闪蒸过程中，液膜内部与汽液界面处发生的是个包含动量、质量传递和能量转化的复杂的多相流动与传热过程，此过程伴有气泡的成核、生长、聚集、破裂和气液界面剧烈波动、闪蒸蒸汽对液相的携带、液相中晶体析出等多种物理现象，这使得闪蒸现象的热力学和动力学特性十分复杂。静态闪蒸是最基本的闪蒸形式，其液膜在水平方向上保持静止，静态闪蒸过程中气泡的成核、长大、聚集和破裂，以及膜液位的下降从现象上完整展示了内蒸相变的原始过程；而液膜温度和闪蒸腔压力的瞬态变化则揭示了闪蒸过程中能量转换的基本机理，即
万方数据
从20世纪70年代开始，Miyatakel"利用实验探讨了液体温度对闪蒸的影响，提出了闪蒸蒸发量与液膜温度的实验关联式。Aokii4以航天飞机闪蒸冷却过程为研究对象，对低压喷射闪蒸进行了换热性能理论分析，并与实验结果进行对比，得到最大换热系数随过热度成正比的规律。Kim[5]认为闪蒸过程中存在3个临界参数，分别是临界闪蒸时间、临界初始液膜高度和临界初始水温，液膜高度对不平衡温差的影响也会受到临界温度的影响。 Sauryl]通过实验探究发现闪蒸蒸发量与过热度成正比，并且得出广闪蒸蒸发量和过热度的经验关系式。后期研究了液膜高度和压降速率对闪蒸的影响，发现随着压降速率的增加，不平衡分数也迅速增加，同时在压降速率一定的情况下，不平衡分数随着液膜高度的增加而增加。Ikegamia(7)等针对喷雾方向对喷雾闪蒸性能的影响开展了实验研究，研究发现闪蒸的不平衡分数随着喷雾离开喷嘴的距离增加而减小。Cipollina8)等搭建了以海水为工质的多级闪蒸单元，并给出针对不平衡温差随级间温差、流经孔板压差、雷诺数以及海水液膜高度的影响规律。结果分析表明，不平衡温差随级间温差呈现单调递减的规律，随流经板孔压差及雷诺数的增大而减小，随盐水高度增加而减小。郭迎