CC BY
34
ИЗВЕСТИЯ ТОМСКОГО ОРДЕНА ТРУДОВОГО КРАСНОГО ЗНАМЕНИ ПОЛИТЕХНИЧЕСКОГО ИНСТИТУТА имени С. М. КИРОВА
Том 66, в. 2
1948
К ВЫБОРУ ТОЧЕК ОТБОРА ПАРА ПРИ РЕГЕНЕРАЦИИ В ТЕПЛОСИЛОВЫХ УСТАНОВКАХ
И.Н. БУТАКОВ
Для любого и-го смешивающего подогревателя можно написать тепловой баланс в случае отбора насыщенного пара в таком виде
Х• г„= у (Т„ -Тя), (1)
где, хп - количество отбираемого пара в кг, гп - скрытая теплота его парообразования ккал/кг, Тп и Тп-1 -абсолютные температуры воды при выходе из подогревателя и при входе в него, уп - количество проходящего через и-й подогреватель конденсата в кг. Можно допустить, что уп мало меняется при переходе от одного подогревателя к другому, почему, принимая уп= 1, имеем
(2)
Работа, которую мог бы произвести по циклу Ранкина отъемный пар, определяется по формуле (3)
^ [гп(1 -Т2/тп)+тп -Т-Т21пТ /т2], (3)
где Т2 - абсолютная температура холодного источника. Формулу (3) можно представить в таком виде (3')
Т - Т - Т • 1п Т / Т
Wя = хп ■ гп (1 - Т2/ Тп)
1 + -
Гп (1 - Т2/Тп)
(3')
Второе слагаемое в прямых скобках представляет небольшую дробь, так что, если ее игнорировать, этим самым мы уменьшим величину Жп. Это, однако, не отразится заметно на результате, так как фактически расход пара хп будет меньше, чем принято по формуле (2). Это оттого, что основной конденсат будет дополняться конденсатами обогревающего пара в порядке постепенности при переходе от одного подогревателя к другому, достигая полной единицы лишь после последнего подогревателя. Поэтому с достаточным приближением к действительности можно принять
Wn + Хп • Гп (1 - Т2/Тп), (4)
или после подстановки сюда значения хп из выражения (2)
w = (Тп - Тп-1)(Тп - Т2) = Т - Т - Т + Т-1 • Т2
п Т п п -1 2 Т
(5)
Если число подогревателей будет К, то общая работа, которую мог бы произвести отъемный пар всех К подогревателей, будет ХЩ, причем для подогревателя К низкого давления имеем
Таким образом,
2 т = ’г,—(к+1) г, ' ■ Т-'Тг
тк
Тк' Т% 'Гш' Т, 1 Тп • Т,
Т,
(6)
Температура 7 - максимальная температура регенеративного подогрева питательной воды обычно оказывается величиной, заданной на основе технико-экономических соображений, поэтому изменяющимися величинами в выражении (6) являются последние члены. Для нас важно, чтобы величина X W была минимальной, т. е. чтобы потеря работы, обусловленная отсутствием использования тепловых перепадов от давлений в точках отъемов пара до давления в конденсаторе, оказалась наименьшей. Это же будет иметь место, когда сумма последних членов выражения (6) будет минимальной. Заметим, что произведение этих членов является величиной постоянной, равной Т2Ш /Тх = const. Если мы имеем произведение из переменных величин x, у и z в виде некоторой постоянной величины x-y-z = C и требуется найти максимум или минимум их суммы Х= x+y+z, то берут частные производные по каждому переменному с приравниванием их нулю, а потом определяют с использованием произведения С значения х, у и z. Оказывается, что тогда x = у = z= 3с или в применении к разбираемому частному случаю
или
Т„}тх ----- Тш!Тп ■■■--= ^¡Тк_/~T^jTк = ут~Т\.
(7)
Таким образом, для получения минимума работы ХЩ с К подогревателями надо распределять абсолютные температуры отъемного пара Тп, Тт.... ТК-1, ТК с таким расчетом, чтобы они образовывали геометрическую прогрессию со знаменателем прогрессии ^Т2 /Т.
В случае применения поверхностных подогревателей при каскадном способе ведения линии конденсата обогревающего пара отборов расход последнего хп, вследствие поступления конденсата с более высокой температурой из вышестоящего подогревателя, уменьшается. То же мы имеем и при наличии мелких перекачивающих конденсатных насосов и в других случаях ведения линий конденсата обогревающего пара. Поэтому и при поверхностных подогревателях остаются в силе те принципиальные положения, которые выше были формулированы для смешивающих подогревателей (формулы 4, 5 и 6). Разница будет только в том, что приповерхностных подогревателях имеет место разность ДТ температур между обогревающим паром и уходящей из подогревателя питательной водой (5° - 10°С). Поэтому формулы (4-7) для случая поверхностных подогревателей перепишутся в таком виде:
(4')
(5')
Суммарная же работа будет иметь вид
(6')
Произведение из последних членов выражения (6')
Т,/(Т. -f Д7) ,
............— = const,
Г!+ДГ
поэтому
(7')
Подогреватели, обогреваемые отъемным паром повышенного давления, могут получать пар в перегретом состоянии особенно в случае применения пара высоких начальных параметров. Тогда в формуле (3') в прямых скобках появится еще одно третье слагаемое, отвечающее фазе перегрева диаграммы Ранкина. Это слагаемое будет малой дробью, позволяющей думать о возможности ее игнорирования, тем более, что в данном случае фактический расход пара хп в подогревателях, питаемых перегретым паром, будет меньшим вследствие более высокого теплосодержания обогревающего пара. Принимая же хп по формуле (2), мы тем самым увеличиваем хп и, следовательно, этим компенсируем уменьшение Щ из-за игнорирования перегрева пара в этих подогревателях. Таким образом, наличие перегретого пара в некоторых подогревателях не может сказываться на результатах выбора точек отбора пара, которые и в этих случаях будут подчиняться закону геометрической прогрессии абсолютных температур.
БУТАКОВ ИННОКЕНТИЙ НИКОЛАЕВИЧ
(1881-1970)
Родился в Забайкалье (Александровский завод), в 1900 году поступил в только что открывшийся Томский технологический институт (ныне Томский политехнический университет) и в 1906 в составе первого выпуска окончил его. Инженерная производственная деятельность проходила на Сибирской железной дороге, откуда с должности начальника службы тяги в 1921 году был избран по конкурсу профессором ТТИ. С 1923 года возглавил открывшуюся теплотехническую специальность, а впоследствии кафедру теплосиловых установок, которой заведовал до 1967 года. В разные годы занимал должности проректора по учебной работе, зам. директора по учебно-научной работе. В 1935 году И.Н. Бутакову присуждена ученая степень доктора технических наук, в 1944 году присвоено звание "Заслуженный деятель науки и техники РСФСР". При создании Сибирского филиала АН СССР был назначен и до 1950 года по совместительству работал в должности директора Транспортно-энергетического института СО АН СССР.
И.Н. Бутаковым опубликовано около 200 работ, в том числе несколько монографических изданий, по различным вопросам теплоэнергетики, экономики, педагогики высшей школы. Он подготовил 40 кандидатов наук, 6 докторов наук. Плодотворная инженерно-техническая и научно-педагогическая деятельность снискали И.Н. Бутакову признание основателя сибирской теплотехнической школы.
Результаты его работы в ТПУ и Сибири были отмечены двумя орденами Ленина, тремя орденами Трудового Красного Знамени, званиями "Почетный железнодорожник", "Отличник энергетики", "Отличник угольной промышленности".
