Гидравлический расчет конденсаторов паровых турбин

Гидравлический расчет конденсаторов паровых турбинвключает расчет гидравлическогосопротивления аппарата по водяной стороне и паровогосопротивления на пути движения пара от горловины конденсатора к патрубку отсоса паровоздушной смеси. Величина гидравлического сопротивления играет определяющую роль при выборе циркуляционных насосов, обеспечивающих движение охлаждающей воды через трубную систему аппарата. Паровое сопротивление учитывается в расчете эжекционного устройства и оказывает определяющее влияние на интенсивность теплообмена в конденсаторе.

Гидравлическое сопротивление конденсатора по водяной стороне представляет собой разность давлений охлаждающей воды на входе и выходе и определяется суммой потерь на трение и на местные сопротивления

где z− число ходов воды;

− коэффициент потерь на трение по длине трубопровода (для конденсаторов обычно );

ξ = 1.0 – 1.5 - коэффициент, учитывающий способ крепления трубок в трубных досках конденсаторов;

длина трубок конденсатора;

внутренний диаметр трубок;

скорость движения воды в трубах;

ρ плотность охлаждающей воды;

скорость движения воды в водяных камерах конденсатора; обычно

При течении воды в трубных пучках конденсаторов, как правило, реализуется турбулентный режим течения. Расчет величины коэффициента для турбулентного режима течения в общем случае производится следующим образом:

Абсолютная шероховатость стенки труб зависит от материала и длительности эксплуатации. Для стальных труб абсолютная шероховатость , Расчет потерь на трение в латунных трубах можно производить по формулам для гидравлически гладких труб.

Паровое сопротивлениеконденсатора представляет собой разность давлений паровоздушной смеси на входе в конденсатор и в месте ее отсоса эжектором и зависит от ряда режимных и конструктивных параметров: компоновки трубного пучка, скорости пара на входе и в межтрубном пространстве, гидродинамики пленки конденсата.

Для оценки парового сопротивления конденсатора используют зависимость, предложенной ВТИ

Здесь коэффициент парового сопротивления конденсатора; принимает значения в зависимости от компоновки трубного пучка;

расход пара в конденсаторе, кг/час;

удельный объем пара, поступающего в конденсатор, ;

длина и наружный диаметр трубок конденсатора;

общее количество трубок в конденсаторе.

При номинальном расходе пара паровое сопротивление конденсаторов не должно превышать 0.45 – 0.50 кПа.

Рис. 8. Схема конденсатора паровой турбины:

1 — корпус, 2 — трубные доски, 3 — трубки, 4 — передняя водяная камера, 5— задняя (поворотная) водяная камера, 6 — перегородка водяной камеры, 7 — патрубок подвода циркуляционной воды, 8 — патрубок выхода циркуляционной воды,

9 — переходный патрубок (горловина) конденсатора,

10 — патрубки отсоса паровоздушный смеси, 11 — паровые щиты,

12 — воздухоохладитель, 13, 14 — первый и второй потоки воды соответственно,

15 — конденсатосборник, 16 — промежуточные перегородки,

17 — окна в промежуточных перегородках, 18 — сбросное устройство для пара,

19 — трубы выхода пара из камер отбора ЦНД

(А — вход пара в конденсатор,

Б — отсос паровоздушной смеси, В — отвод конденсата, Г — вход охлаждающей воды,

Д — выход охлаждающей воды, Е — сброс пара из котла (парогенератора),

Ж — выход пара из отборов ЦНД)

3.2. Гидравлический расчет сетевого подогревателя

Гидравлический расчет сетевого подогревателя складывается из сопротивления пучка трубопроводов, сопротивления водяных камер и подводящих трубопроводов. Обозначения величин, входящих в расчетные зависимости, аналогичны приведенным выше в методике расчета сопротивления конденсаторов.

Гидравлическое сопротивление трубок пучка определяется суммой потерь на трение при течении воды в трубках поверхности теплообмена и сопротивления водяных камер, включающего в себя потери напора на местных сопротивлениях, которые находятся на пути течения: потери давления от удара и поворота потока во входной, выходной и промежуточной водяных камерах. В общем случае падение давления по тракту аппарата определяется по формуле

Коэффициенты местных сопротивлений зависят от конструкции подогревателя.

Сумму коэффициентов местных сопротивлений для сетевых подогревателей низкого давления (ПНД) и камерных подогревателей высокого давления (ПВД) можно рассчитать по формулам

- для прямотрубных аппаратов

- для аппаратов с U-образными и П-образными трубками

Паровое сопротивление сетевого подогревателя, равное разности давлений пара на входе в аппарат и в конце траектории его движения, зависит от конструкции аппарата, компоновки трубного пучка, скоростей пара на входе в пучок и в межтрубном пространстве, а также от параметров и режима работы аппарата.

В общем случае оценить величину парового сопротивления позволяет зависимость

При поперечном обтекании шахматных пучков трубок

- при

- при

При поперечном обтекании коридорного пучка трубок коэффициент сопротивления определяется соотношениями:

-

-

В этих выражениях

плотность пара, кг/ средняя скорость пара в межтрубном пространстве (в первом приближении можно принять величину средней скорости, равной половине скорости пара на входе в аппарат), м/с;

ψ₁ , ψ₂ - относительные поперечный и продольный шаги разбивки трубного пучка соответственно;

, поперечный и продольный шаги пучка соответственно, м.

Рис. 2. Сетевой подогреватель низкого давления:

1 - корпус подогревателя; 2 – приемная камера; 3 – паровое пространство аппарата; 4 - трубный пучок; 5 – трубка; 6 – крепление поворотной камеры; 7 – разъем корпуса аппарата; 8 – камера выхода из аппарата; 9 – поворотная камера; 10 – днище корпуса аппарата; 11 – отбойный щиток для предохранения трубчатки на входе пара в аппарат.

БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК

1. Александров А. А. Таблицы теплофизических свойств воды и водяного пара / А. А. Александров, Б. А. Григорьев. М.: МЭИ, 1999. – 168 с.

3. Базаров И. П. Термодинамика. / И. П. Базаров. М. : Высшая школа, 1991. – 376 с.

4. Кириллин В. А. Техническая термодинамика / В. А. Кириллин, В. В. Сычев, С. А. Шейндлин. М. : Наука, 1983. – 416 с.

5. Королев В. Н. Техническая термодинамика : учебное пособие / В. Н. Королев, Е. М. Толмачев. Екатеринбург : УГТУ–УПИ, 2007. – 180 с.

6. Островская А.В. Техническая термодинамика : учеб. пособие. В 2 ч. Ч. 2 / А.В. Островская, Е.М. Толмачев, В.С. Белоусов, С.А. Нейская. Екатеринбург : УрФУ, 2010. – 106 с.

7. Исаченко В.П. Теплопередача. Учебник для вузов /В.П. Исаченко, В.А. Осипова, А.С. Сукомел М.:Энергия, 1981. 415 с.

8. Королев В.Н. Тепломассообмен: учебное пособие /В.Н. Королев. Екатеринбург: УГТУ-УПИ, 2006. 300 с.

9. Королев В.Н. Тепломассообмен. Основные формулы, задачи и способы их решения / Королев В.Н., Красных В.Ю. — ЭИ .— 2013. Режим доступа: http://study.urfu.ru/view/Aid_view.aspx?AidId=11407.

10. Краснощеков Е.А. Задачник по теплопередаче / Е.А. Краснощеков, А.С. Сукомел. М.: Энергия. 1980.

11. Сапожников Б.Г. Тепломассообмен: учебное пособие /Б.Г. Сапожников. Екатеринбург: УГТУ-УПИ, 2007. 188 с. (20 экз.).

12. Справочник по теплообменным аппаратам паротурбинных установок/ Ю.М.Бродов, К.Э. Аронсон, А.Ю. Рябчиков, М.А. Ниренштейн. Екатеринбург: ГОУ ВПО УГТУ – УПИ, 2006. – 588 с.