Характеристики пароводяных теплообменников

К пароводяным теплообменникам относятся конденсаторы паровых турбин, сетевые подогреватели теплофикационных турбоустановок, регенеративные подогреватели паротурбинных установок.

На рис. 6 приведена схема конденсатора паровой турбины. Отработавший пар из турбины с расходом Dп, кг/с, при давлении рк конденсируется на наружной поверхности трубок, внутри которых протекает охлаждающая вода с расходом Gв, кг/с. Температура конденсации (насыщения) tн пара определяется давлением в конденсаторе рк, которое в нормальных условиях его работы составляет рк = 3,5¸5 кПа (при этом tн =27¸33 °С). Вода нагревается в трубках конденсатора от температуры tв1 до tв2, при этом в нормальных условиях tв1 =10¸20 °С, а нагрев воды dtв =tв2 - tв1 составляет 8¸12 °С.

 

Рис. 6. Схема конденсатора: 1 – патрубок для выхода воды; 2 – крышка водяных камер; 3 – водяные камеры; 4 – трубные решетки; 5 – корпус конденсатора; 6 – пароприемная горловина; 7 – трубки; 8 –сборник конденсата; 9 – патрубок для подвода воды; 10 – патрубок для удаления воздуха

 

При загрязнении внутренней поверхности трубок конденсатора или при увеличении присосов воздуха в конденсатор, снижается коэффициент теплопередачи от пара к охлаждающей воде k, что при неизменных Dп, Gв и tв1 приводит к увеличению давления в конденсаторе рк и температуры конденсации пара tн. Давление в конденсаторе возрастает также в том случае, если увеличивается температура охлаждающей воды tв1 и (или) уменьшается расход охлаждающей воды Gв. При увеличении давления в конденсаторе уменьшается теплопадение пара в турбине, в результате снижается выработка электрической мощности турбоустановкой.

На рис. 7 показано изменение температур греющего теплоносителя (пара) и нагреваемого теплоносителя (воды) вдоль поверхности нагрева пароводяного теплообменника (в частности, конденсатора).

Рис. 7. Схема изменения температур теплоносителей в конденсаторе.

 

Тепловая нагрузка конденсатора, кВт, определяется выражением

 

(17)

 



где Dп – расход конденсирующегося пара, кг/с; qк » 2150 кДж/кг – теплота, выделяемая при конденсации 1 кг пара; Gв – расход охлаждающей воды, кг/с; св = 4,19 кДж/(кг×К) – теплоемкость воды; расход охлаждающей воды, кг/с; dtв = tв2 - tв1 – нагрев воды в конденсаторе.

Уравнение теплопередачи в конденсаторе:

(18)

 

где k – коэффициент теплопередачи, Вт/(м2×К); F – площадь поверхности теплообмена, м2; - среднелогарифмический температурный напор; Dtmax = tн - tв1 – температурный напор на входе в конденсатор; q = tн - tв2 – температурный напор на выходе в конденсатора (недогрев воды до температуры конденсации).

Вместо уравнения (18) удобно использовать уравнение (10)

 

 

где Wм = св×Gв – водяной эквивалент охлаждающей воды (водяной эквивалент конденсирующегося пара равен бесконечности: Wб = ¥); e – коэффициент эффективности теплообменника, который для пароводяных теплообменников определяется формулой:

(19)

где Ф – параметр, который при неизменной чистоте поверхности теплообмена остается постоянным, и уменьшается при загрязнении поверхности теплообмена или увеличении присосов воздуха; величина Ф для пароводяного теплообменника определяется так:

(20)

Величина q связана с температурным напором Dtmax выражением:

(21)

 

Задача 8.Конденсатор турбины Т-100-130 имеет площадь поверхности теплообмена F = 3110 м2; общее число трубок – n = 5680; внутренний диаметр трубок d = 24 мм; число ходов воды в конденсаторе z = 2 (как на рис. 6).

При номинальном режиме работы конденсатора расход пара в конденсатор составляет Dп = 130 т/ч; скорость воды в трубках конденсатора w = 1,5 м/с; температура охлаждающей воды на входе в конденсатор tв1 = 20 °С; давление в конденсаторе рк = 5 кПа.

Требуется определить тепловую нагрузку конденсатора Q, расход охлаждающей воды Gв, нагрев воды в конденсаторе dtв, средний температурный напор , недогрев воды в конденсаторе q, коэффициент теплопередачи k, Вт/(м2К), и параметр Ф конденсатора при данных условиях работы.

Ответ: Q = 77639 кВт; Gв = 1926 кг/с; dtв = 9,6 °С; = 8,2 °С; q = 4,3 °С; k = 3035 Вт/(м2×К); Ф = 3323 (Вт/К)0,5.

Методика решения.По выражению (17) определяется тепловая нагрузка конденсатора, кВт: Q = Dп×qк, где Dп – расход конденсирующегося пара, кг/с; qк » 2150 кДж/кг.

Находят расход охлаждающей воды через конденсатор, кг/с:

 

 

где rв – плотность воды, кг/м3; d – внутренний диаметр трубок, м.

Из выражения (17) определяется нагрев воды в конденсаторе, К:

 

(22)

 

где св = 4,19 кДж/(кг×К).

Определяется температура воды на выходе из конденсатора:

 

tв2 = tв1 + dtв, °С. (23)

 

По давлению в конденсаторе pк по таблицам для насыщенного пара определяется температура насыщения пара tн, °С.

Температурные напоры на входе и выходе из конденсатора:

Dtmax = tн - tв1; q = tн - tв2. (24)

 

По формуле (18) определяется средний температурный напор, К:

 

 

Из формулы (18) выражается коэффициент теплопередачи:

где Q – тепловая нагрузка, Вт.

По формуле (20) определяется параметр Ф.

Задача 9.Приняв значение параметра Ф = 3500 (Вт/К)0,5 исследовать тепловую работу конденсатора при переменном режиме работы, когда изменяется расход охлаждающей воды: Gв = 1000; 1500; 2000; 2500; 3000 кг/с. Параметры Dп = 130 т/ч; tв1 = 20 °С. Определить давление в конденсаторе pк, кПа, температуру воды на выходе из конденсатора tв2, °С, и недогрев q, К.

 

Методика решения: Рассчитывается переменная величина Wм = св×Gв, где cв = 4910 Дж/(кг×К). По формуле (19) для разных Wм определятся коэффициент эффективности e. Так как тепловая нагрузка конденсатора Q, Вт, не изменяется (Dп = const), то из формулы (10) определяем температурный напор Dtmax:

(25)

Определяем температуру конденсации (насыщения) пара:

 

tн = tв1 + Dtmax. (26)

 

По температуре tн по таблицам определяем давление в конденсаторе рк.

По формуле (22) определяем нагрев воды в конденсаторе dtв. По формуле (23) определяется температура воды на выходе из конденсатора tв2. По формуле (24) определяется недогрев воды в конденсаторе q.

 

Задача 10.Приняв значение параметра Ф = 3500 (Вт/К)0,5 исследовать тепловую работу конденсатора при переменном режиме работы, когда изменяется расход конденсирующегося пара: Dп = 10; 20; 50; 100; 130 т/ч. Параметры Gв = 2000 кг/с; tв1 = 20 °С. Определить тепловую нагрузку конденсатора Q, Вт, давление в конденсаторе pк, кПа, температуру воды на выходе из конденсатора tв2, °С, и недогрев q, К.

 

Методика решения:По выражению (17) определятся переменная тепловая нагрузка конденсатора Q, кВт. Рассчитывается постоянная величина Wм = св×Gв, где cв = 4910 Дж/(кг×К). По формуле (19) для данного Wм определятся коэффициент эффективности теплообменника e. По формуле (25) определяем температурный напор Dtmax. По формуле (26) Определяем температуру конденсации (насыщения) пара tн. По температуре tн по таблицам определяем давление в конденсаторе рк.

По формуле (22) определяем нагрев воды в конденсаторе dtв. По формуле (23) определяется температура воды на выходе из конденсатора tв2. По формуле (24) определяется недогрев воды в конденсаторе q.

 

Задача 11.Приняв значение параметра Ф = 3500 (Вт/К)0,5, исследовать тепловую работу конденсатора при переменном режиме работы, когда изменяется температура охлаждающей воды: tв1 = 5; 10; 20; 25; 30 °C. Параметры Dп = 130 т/ч. Gв = 2000 кг/с. Определить давление в конденсаторе pк, кПа, температуру воды на выходе из конденсатора tв2, °С, и недогрев q, К.






Дата добавления: 2016-06-22; просмотров: 660; ЗАКАЗАТЬ НАПИСАНИЕ РАБОТЫ


Поиск по сайту:

Воспользовавшись поиском можно найти нужную информацию на сайте.

Поделитесь с друзьями:

Считаете данную информацию полезной, тогда расскажите друзьям в соц. сетях.
Poznayka.org - Познайка.Орг - 2016-2017 год. Материал предоставляется для ознакомительных и учебных целей. | Обратная связь
Генерация страницы за: 0.019 сек.