Методика Уральского государственного технического университета (УГТУ)
Аналогично методике КТЗ, базируется на определении коэффициента теплопередачи в конденсаторе по формуле (4.5). Отличие заключается в методике определения коэффициента теплоотдачи от конденсирующегося пара к стенке трубки (в методике КТЗ – αсм) Структура выражения для определения коэффициента теплоотдачи с паровой стороны имеет вид , (4.8) где - коэффициент теплоотдачи по Нуссельту (3.11); Фw, Фi, Фε, Фf, Фк- факторы, учитывающие соответственно скорость пара, натекание конденсата, содержание воздуха в паре, параметры вибрации трубок, компоновку трубного пучка. Фактор, учитывающий влияние на коэффициент теплоотдачи скорости течения пара, определяется согласно зависимости ВТИ Фw = 28,З·П0.08·Nu-0.58 , (4.9) где П определяется так же, как в формуле (4.7), но скорость пара рассчитывается по площади горловины конденсатора. Согласно современным представлениям и опытным данным ВТИ, КТЗ и ИТФ СО РАН , фактор натекания конденсата для регенеративных конденсаторов с развитой поверхностью теплообмена из рассмотрения исключен (Фi=1). Фактор, учитывающий влияние на коэффициент теплоотдачи содержания в паре воздуха, определяется на основе зависимости (аппроксимация данных, ранее обобщенных С.С. Кутателадзе) Фε = 1-4,716·ε0.477 , (4.10) Фактор, учитывающий влияние на коэффициент теплоотдачи параметров вибрации трубок конденсатора, определяется согласно обобщенной зависимости УГТУ , (4.11) где Рr, К - число Прандтля и число фазового перехода конденсата соответственно; - вибрационное число Рейнольдса; А , f - амплитуда, м, частота, Гц, колебаний трубки соответственно; - коэффициент кинематической вязкости конденсата; Фактор, учитывающий компоновку трубного пучка конденсатора, определяется согласно обобщенной зависимости УГТУ где ; ; tн - температура насыщения пара; t1в - температура воды на входе в конденсатор; К* - коэффициент компактности трубного пучка; А - средняя ширина ленты компоновки трубного пучка; S1, S2 - шаги разбивки трубок; Р - относительный периметр трубного пучка; Ртр.д - периметр трубной доски; Ртр.п - периметр трубного пучка. В таблице 4.2 представлены характеристики серийных конденсаторов, необходимые для расчета по методикам УГТУ и КТЗ. Таблица 4.2. Исходные данные для расчета конденсаторов по методикам УГТУ и КТЗ
На рисунке 4.2 в качестве примера представлены результаты расчетов ряда конденсаторов паровых турбин по вышеприведенным методикам. Как видно из рисунка, можно считать, что согласование опытных и расчетных данных вполне удовлетворительное. Однако тепловой расчет конденсатора не сводится только к определению коэффициента теплопередачи в нем. Основной характеристикой работы конденсатора является величина создаваемого им разрежения или абсолютного давления в конденсаторе. Кроме того, при вычислении коэффициента теплопередачи в конденсаторе по двум последним методикам необходимо знать среднюю температуру охлаждающей воды, по которой вычисляется коэффициент теплоотдачи с водяной стороны, а также разницу температур между паром и водой для определения коэффициента теплоотдачи с паровой стороны. Все эти температуры также должны определяться в результате теплового расчета, поэтому полный тепловой расчет конденсатора требует применения итерационных методов, когда предварительно задаются, а затем уточняются некоторые необходимые для расчета величины (например, конечная температура охлаждающей воды). Рассмотрим последовательность поверочного теплового расчета конденсатора. В результате расчета необходимо определить давление в конденсаторе, нагрев охлаждающей воды и недогрев воды до температуры насыщения пара при давлении в конденсаторе. В качестве исходных данных задаются следующие основные величины: расход пара в конденсатор, т/ч , Gп; расход охлаждающей воды, т/ч , Gв; температура воды на входе в конденсатор,°С, t1в; поверхность охлаждения, м2, F; наружный и внутренний диаметр трубок, м, dн , dвн, материал трубок; количество трубок, N; число ходов воды, z. Очевидно, что приведенный перечень исходных данных является неполным, и к нему необходимо добавить ряд величин в зависимости от выбранной методики расчета конденсатора. Для расчета по интегральным методикам (ВТИ и ИТО США) необходимо принять значение коэффициента состояния а. Рекомендуется принимать следующие значения коэффициента состояния: при прямоточном водоснабжении и слабо минерализованной воде 0,85...0,90; при оборотном водоснабжении с прудом-охладителем 0,80...0,85; при оборотном водоснабжении и повышенной карбонатной жесткости 0,75...0,80; при непрерывной очистке трубок и любом качестве воды 0,85...0,90. Для расчета по методике КТЗ необходимо знать содержание воздуха в паре, величину периметра узкого сечения Sузк, а также скорость пара в горловине конденсатора. Величина Sузк вычисляется по чертежу разбивки отверстий трубной доски конденсатора, для чего по чертежу подсчитывается количество просветов между трубками по периферии трубного пучка и затем умножается на величину шага "в свету", т.е на разность между величиной шага разбивки и наружным диаметром трубки. Обычно величина Sузк находится в пределах 6,5... 12,0 м. Скорость пара в горловине конденсатора можно определить, если предварительно задаться величиной давления пара в конденсаторе. Тогда скорость пара определится по зависимости , (4.13) где ρп - плотность насыщенного пара, определяемая по давлению в конденсаторе, кг/м3; fгорл - площадь горловины выхлопного патрубка турбины, м2. Для расчета по методике УГТУ кроме содержания воздуха в паре и скорости пара в горловине конденсатора необходимо знать параметры вибрации трубок в пучке (амплитуду и частоту колебаний), а также параметры компоновки трубного пучка: коэффициент компактности К*, и относительный периметр Р, которые вычисляются по чертежу трубной доски. Давление в конденсаторе определяется по таблицам теплофизических свойств воды и водяного пара как функция температуры насыщения пара tн. Температура насыщения, в свою очередь, равна сумме выходной температуры воды и недогрева: Недогрев воды до температуры насыщения можно вычислить по формуле: (4.13-а) , если известна температура t2в и вычислен коэффициент теплопередачи К.
Если для расчета коэффициента теплопередачи выбираются методики ВТИ или ИТО США, то значение К можно вычислить по имеющимся исходным данным с помощью формул (4.1) - (4.2) или (4.3). Для расчета коэффициента теплопередачи по методикам КТЗ или УГТУ необходимо знать величину t2в, через которую затем можно вычислить и среднюю температуру воды , и температуру стенки трубок поверхности теплообмена tcт , и температуру пленки конденсата tпл, необходимые для расчета коэффициентов теплоотдачи с водяной и паровой стороны. Таким образом, все неопределенности в расчете замыкаются на определении температуры воды на выходе из конденсатора. В практике турбостроительных заводов для предварительных расчетов, а также при построении нормативных характеристик конденсаторов принято задавать разность теплосодержаний пара и конденсата Δhк , величина которой принимается следующей: для турбин ТЭС с начальными давлениями пара 9,0 ... 16,0 МПа, не имеющих промежуточного перегрева -2200 ... 2250 кДж/кг; для турбин ТЭС с начальными давлениями пара 23,5 МПа с промежуточным перегревом - 2300 ... 2350 кДж/кг; для турбин АЭС с давлением насыщенного пара 6,0 ... 7,0 МПа и с промежуточным перегревом - 2200 ... 2250 кДж/кг. Имея значение Δhк , по уравнению теплового баланса для конденсатора можно подсчитать температуру воды на выходе: , (4.14) где ηпот = 0,97 ... 0,99- потери теплоты в окружающую среду. Далее, если расчет конденсатора производится по методикам ВТИ или ИТО США, остается только подсчитать значение температуры насыщения tн и по полученной температуре определить давление в конденсаторе рк. Если же расчет производится по методикам КТЗ или УГТУ, в качестве следующего шага необходимо задаться величиной температуры насыщения tн и дальше вести расчет итерационным методом по следующему алгоритму: 1.Вычисляется среднелогарифмическая разность температур по формуле
2.Определяется средняя температура воды по зависимости 3. По формуле (3.18) рассчитывается коэффициент теплоотдачи с водяной стороны αв. 4. Температура стенки трубок поверхности охлаждения конденсатора определится из соотношения , (4.15) 5. По формулам (4.6) или (4.8) рассчитывается коэффициент теплоотдачи с паровой стороны . 6. По зависимости (4.5) рассчитывается значение коэффициента теплопередачи К. 7. Рассчитывается величина недогрева воды до температуры насыщения 8. Находится новое значение температуры насыщения tн = t2в +δt и проверяется условие , где ε - заданная точность расчета, обычно 0,5... 1%. Если условие выполняется, расчет переходит к п.9, если нет - расчет повторяется с п.2 с новым значением температуры насыщения до достижения требуемой точности. 9. По величине температуры насыщения определяется давление в конденсаторе рк. Важнейшим вопросом конструкторского расчета конденсатора является определение площади поверхности теплообмена. Для определения требуемой поверхности охлаждения, количества и длины трубок конденсатора должны быть заданы следующие величины: номинальный расход пара в конденсатор, т/ч номинальный расход охлаждающей воды, т/ч ; температура воды на входе в конденсатор, °С t1в давление в конденсаторе, кПа рк; разность теплосодержаний пара и конденсата, кДж/кг Δhк; число ходов воды z; материал трубок Расчет величины поверхности охлаждения необходимо вести в такой последовательности : 1. Найти температуру насыщения пара tн (по заданному давлению рк). 2. По формуле (4.14) подсчитать значение температуры воды на выходе из конденсатора t2в 3. Вычислить среднелогарифмическую разность температур . 4. Рассчитать коэффициент теплопередачи К по любой из рассмотренных методик его расчета. 5. Требуемую для заданных условий поверхность охлаждения определить по формуле , (4,16) 6. Принять соответствующую условиям водоснабжения и материалу трубок величину скорости воды w . 7. Рассчитать количество трубок поверхности охлаждения конденсатора N. 8. Длину трубок определить по известным площади поверхности и количеству трубок: Полученные расчетные величины l и F требуют дальнейшего уточнения с учетом размеров трубной доски, компоновочных факторов, гидравлических характеристик и т.д. Выбор методики расчета конденсатора определяется имеющимся набором исходных данных и целью расчета. Методика ВТИ дает возможность рассчитать характеристики работы конденсатора по его интегральным режимным параметрам, что весьма удобно, особенно на этапе предварительных оценок и при проектных расчетах. Если же при расчете необходимо учесть влияние отдельных факторов (содержание воздуха в паре, скорость пара, вибрацию трубок или компоновочные соотношения), для этой цели более удобны методики КТЗ или УГТУ. Именно эти методики наилучшим образом согласуются с обобщенными результатами многочисленных испытаний натурных конденсаторов ПТУ в условиях эксплуатации.
Популярное: Личность ребенка как объект и субъект в образовательной технологии: В настоящее время в России идет становление новой системы образования, ориентированного на вхождение... Почему стероиды повышают давление?: Основных причин три... Как распознать напряжение: Говоря о мышечном напряжении, мы в первую очередь имеем в виду мускулы, прикрепленные к костям ... ©2015-2024 megaobuchalka.ru Все материалы представленные на сайте исключительно с целью ознакомления читателями и не преследуют коммерческих целей или нарушение авторских прав. (1763)
|
Почему 1285321 студент выбрали МегаОбучалку... Система поиска информации Мобильная версия сайта Удобная навигация Нет шокирующей рекламы |