Характеристики конденсационных установок.

В начале рассмотрим влияние нагрузки турбины на работу конденсатора.

Вакуум в конденсаторах турбин существенно влияет на экономичность их работы. Давление Рк определяется температурой конденсации отработавшего пара t_к, которая для любого режима работы конденсатора определяется из соотношения:

t_к = t_1ц + Dt_ц + J_к (8.15)

где Dt_ц - повышение температуры циркуляционной воды в конденсаторе;

J_к – недогрев охлаждающей воды до температуры насыщения конденсирующегося пара;

J_к = t_к – t_2ц = t_к – t_1ц - Dt_ц

Чтобы установить зависимость температуры t_к от режима работы конденсатора рассмотрим уравнения теплового баланса и теплообмена в конденсаторе. Из уравнения теплового баланса имеем :

Q_к = c_в ´Dt_ц ´G_ц = D_к ´q_к , (8.16)

ткуда

Dt_ц = (D_к´ q_к ) / (c_в´ G_ц ) ,

где q_к = h_к – h_кв - теплота конденсации пара ;

с_в – удельная теплоёмкость циркуляционной воды;

h_к, h_кв – соответственно, энтальпия пара на входе в конденсатор и энтальпия конденсата;

Из уравнения теплообмена в конденсаторе имеем:

Q_к = k ´F_к ´Dt_ср.лог, (8.17)

где Dt_ср.лог - среднелогарифмический температурный напор,

а также Dt_б = t_к - t_1ц = Dt_ц + J_к ,

и Dt_м = t_к – t_2ц = J_к .

Подставляя это в уравнение теплового баланса (8.16) с учётом уравнения теплообмена (8.17) получим :

(8.18)

После ряда преобразований можно получить :

(8.19)

Введя обозначение :

получим

t_к – t_1ц = A´D_к .

В значительном диапазоне нагрузок турбины расход циркуляционной воды поддерживается постоянным. В таком случае можно считать, что коэффициент теплопередачи в конденсаторе k также не изменяется и A=const . В таком случае

(8.20)

откуда следует, что при поддержании постоянной температуры циркуляционной воды на входе в конденсатор температура конденсации пара в конденсаторе изменяется пропорционально пропуску D_к пара в конденсатор, и с уменьшением D_к вакуум в конденсаторе углубляется.

Если расход циркуляционной воды через конденсатор изменяется, чтобы определить изменение вакуума в конденсаторе по формуле (8.15) можно для определения коэффициента теплопередачи в конденсаторе использовать формулу Л. Д. Бермана (ВТИ):

(8.21)

Здесь a » 0.75 - коэффициент , учитывающий загрязнение трубок конденсатора;

Ф_z – поправочный множитель , учитывающий влияние числа ходов воды в конденсаторе (приближенно Ф_z » 1.0);

Ф_d - поправочный множитель, учитывающий влияние паровой нагрузки конденсатора (приближенно можно принять Ф_d»1.0).

Скорость воды в трубках конденсатора подсчитывается по формуле :

(8.22)

где n – общее количество трубок в конденсаторе

z – число ходов охлаждающей воды в конденсаторе.

Показатель степени «x» в формуле Бермана подсчитывается по формуле

x = 0.12 a (1 + 0.15 t_1ц ) .

Рассмотрим теперь нормативные характеристики конденсаторов турбин.

Важной характеристикой конденсаторов турбин является кратность охлаждения:

m = G_ц / D_к (8.23)

Эта величина выбирается технико-экономическими расчётами.

Экономически оптимальная величина кратности охлаждения составляет:

1. для многоходовых конденсаторов m = 35 – 60;

2. для одноходовых конденсаторов m = 90 – 110.

Совершенство теплообмена в конденсаторах характеризуется минимальным температурным напором J_к: чем лучше воздушная плотность конденсатора, чем лучше рабо

тает эжектор, чем чище трубки конденсатора, тем меньше J_к. Оптимальное значение J_к можно оценить по формуле Щегляева:

(8.24)

где E = 5 – 7 .

В условиях эксплуатации турбоустановок используются нормативные характеристики конденсаторов. Они чаще всего бывают двух типов:

1) p_к = f₁ ( D_к ) и

2) J_к = f₂ ( D_к ) .

Нормативные характеристики конденсаторов определяются путём испытаний. Эти характеристики позволяют контролировать работу конденсаторов турбин в эксплуатации.

В качестве примера первая из них представлена на рис. 8.5 .

На рис. 8.5 показана зависимость давления в горловине конденсатора турбины К–300–240 ХТЗ от расхода пара в него при различной температуре охлаждающей воды на входе в конденсатор при её минимальном расходе .

Часто характеристику, показанную на рис.8.5 строят в других координатах – в виде зависимости температурного напора от расхода пара в конденсатор и температуры охлаждающей воды при номинальном её расходе. Пример такой характеристики для турбины К–300–240 ХТЗ показан на рис.8.6. Если температурный напор в условиях эксплуатации оказывается большим, чем следует из нормативной характеристики, то это свидетельствует об ухудшении работы конденсатора вследствие загрязнения охлаждающей поверхности трубок, увеличения присосов воздуха или ухудшении работы отсасывающих устройств.

Рис.8.5 Изменение вакуума в конденсаторе от нагрузки

Рис. 8.6 Изменение температурного напора в конденсаторе от нагрузки конденсатора и температуры охлаждающей воды.