CC BY
20
Том 109
1960
ВЫБОР ЧИСЛА ХОДОВ ВОДЫ У ПОВЕРХНОСТНЫХ
КОНДЕНСАТОРОВ
В. А. БРАГИН
(Представлено заслуженным деятелем науки и техники проф. И. П. Бутаковым)
Число ходов воды у поверхностных конденсаторов в значительной мере определяет затрату энергии на собственные нужды электростанции и расход цветного металла на создание поверхности охлаждения. Поэтому очень важно в каждом конкретном случае правильно определить необходимое число ходов воды (г). В настоящее время наибольшее распространение получили двухходовые конденсаторы и очень незначительное—одноходовые, хотя последние в ряде случаев могут оказаться более целесообразными [2, 3, 6]. В данной статье делается попытка облегчить задачу выбора одного или двух ходов воды у конденсатора с учетом конкретных местных условий расположения станции.
При определении числа ходов воды обычно пользуются формулой [2, 5]
А
т у р
где //г — кратность охлаждения,
Г — поверхность конденсатора,
А — величина, зависящая от конструктивных характеристик конденсатора, скорости воды в трубках и паровой нагрузки.
С помощью этой формулы определить г можно двумя путями: во-первых, задаться 0 и проверить приемлемость конструктивных размеров конденсатора и других величин [2, 4]; во-вторых, принять определенные конструктивные формы и сложными технико-экономическими расчетами установить для конкретных местных условий оптимальное значение т и г. Второй путь является наиболее точным, но из-за сложности им пользуются редко, предпочитая первый путь, не учитывающий целого ряда факторов, определяемых конкретными условиями месторасположения электростанции. При этом чаще всего из осторожности принимают г =2, что не всегда является верным решением. Если каких-либо ограничений нет, то принципиально для одной и той же турбины всегда можно использовать одноходовой и
двухходовой конденсаторы, причем спроектировать их так, что будет наблюдаться:
а) равенство поверхностей конденсаторов обоих типов при различных количествах охлаждающей воды, чему соответствуют кратности охлаждения тгн (.2=1) и т2 (г=2) или, что то же самое—температурные напоры Л^-1 и Д/д-9
(1)
б) равенство затрат мощности на подачу охлаждающей воды при различных поверхностях конденсаторов
Л', - М, (2)
чему соответствуют кратности охлаждения т6\ и пли температурные напоры №к\в и
Известно [3], что если, например, у проектируемого одноходово-го конденсатора выбранная кратность охлаждения т\ будет меньше Щ\н или больше т\ву то его использование нерационально, так как будет приводить либо к увеличенной поверхности, либо к перерасходу энергии на подачу охлаждающей воды. Значит, условие (1) является одной — нижней границей, разделяющей оптимальные области использования конденсаторов с и а условие (2) —верхней
границей. Поэтому, если соблюдается неравенство то
выгодно использовать одноходовой конденсатор, если же Д^ <
то—двухходовой конденсатор. Написанные равенства (1) и (2) можно представить еще в таком виде:
^Д^1 = лг2А#ср2> (Г)
т{Н*к1+ЬН\)= (2'>
Здесь обозначено:
к—коэффициент теплопередачи,
Д£Ср—среднелогарифмическая разность температур,
V?—расход охлаждающей воды,
Нк—гидравлическое сопротивление собственно конденсатора,
А/7 —гидравлическое сопротивление всей системы за исключением конденсатора. Индексы "н" и „в" показывают, что данная величина относится к условию нижней или верхней границы.
Считая, что сравниваемые конденсаторы проектируются для одних и тех же условий работы, что их тип и основные конструктивные характеристики одинаковы, а также одинаковы геометрические размеры трубок, можно после простых преобразований уравнения (1') и (2') представить в таком виде:
Л '¡л А .
1п
А
(2")
М
К 2
(1
-Ф
.1п
Последние уравнения дают искомые связи между Д^ и Д^. ■определяющие границы оптимального применения или г = 2.
Здесь дополнительно обозначено: ^. — температура насыщения пара по давлению в конденсаторе Рк; — начальная температура охлаждающей воды;
6 = А Н2\НК2\
Вн, В6 и х — коэффициенты, зависящие от
Вн = 0,5х — 0.1-
35 -- Л 35
2.г
1 — Л"
В,
Зо
2 '
х — 0,096(1 -г 0,15.*,).
При выводе указанных уравнений для коэффициента теплопередачи использовалось известное выражение доктора техн. наук Л. Д. Бер-мана [1]:
к - 3500 . а . Фда . Ф,. Ф.. Ф^,
а среднелогарифмическая разность температур определялась по формуле Грасгофа, считая 1К неизменной по ходу пара [2]. Кроме этого принято, что для расчетных условий
/ V
О.0
що
9,0
6. и
10
6.0
47?
¿г®'С к " \ \ 1 —
у / г5" /
Г/
V НI
\QJOS " 1
Ч.О ¿О Г* 6.С
Рис. 1
6.5 КО "С
На самом деле обычно Принятие несколько занижа-
ет верхнюю границу.
Пользуясь полученными уравнениями (Г') и (2"), на рис. 1 и 2 построены для наиболее часто встречающихся расчетных значений температуры охлаждающей воды = 10; 15СС и разных давлений Рк графики. При построении принято а^ 0,80, что справедливо для прямоточного водоснабжения и оборотного с достаточной продувкой системы или при химической обработке воды [1]. С их помощью просто найти для любых конкретных условий расположения станции оптимальное число ходов воды. Для этого необходимо, задавшись рекомендуемой величиной и некоторыми конструктивными значениями [2,5], определить Нк> и \Н2. Затем по Мк2 и ^ по соответствующему графику устанавливается наличие оптимальной зоны г = Если же она отсутствует, то выгоднее применить г ^ 2. При наличии зоны выгодного использования г — 1 в ней выбирается расчетная величина температурного напора
А^А^А^А^)
для одноходового конденсатора, определяемая допустимой скоростью воды в трубках. Если в охлаждающей воде есть взвешенные частицы, которые могут осаждаться на внутренних поверхностях трубок, то скорость воды рекомендуется иметь не ниже 1,8—2,0 м'секчто очень, сильно сокращает возможность использования одноходовых конденсаторов.
"С //.О
то
ям
3.0
10
6М
$0
ц.о № ¿.о б.о Ю д£кг'С
Рис. 2.
На приведенных графиках жирными линиями показаны нижние границы применения а тонкими—верхние.
Как видно из графиков, оптимальная зона использования становится тем больше, чем I) ниже начальная температура охлаждающей воды; 2) выше расчетное давление пара в конденсаторе; 3) ниже для заменяемого двухходового конденсатора: а) расчетный температурный напор б) величина <!> (то есть станция ближе расположена к источнику водоснабжения, ниже геометрическая высота ее расположения, больше диаметры водоводов и т. д.).
Предлагаемый способ дает возможность сравнительно просто и обоснованно подойти к вопросу выбора числа ходов воды с учетом конкретных условий проектируемой электростанции.
ЛИТЕРАТУРА
1. Л. Д. Берма н. Коэффициент теплопередачи поверхностного конденсатора. Известия ВТИ, № 3, 1951.
2. В. П. Блюдов. Конденсационные устройства паровых турбин. ГЭИ, 1951.
3. В. И. Б у л а н и н. Об одно- и двухходовых поверхностных конденсаторах паротурбинных установок. ЦКТИ, книга 7, „Конденсаторы паровых турбин", 1947.
4. А. С. Ф а й н ш т е й н. К методике быстрого расчета поверхностных конденсаторов. „Котлотурбостроение", Я? 1, 1949.
5. Теплотехнический справочник, том 1, ГЭИ, 1957.
6. Е. Н. Шадрин- К вопросу выбора типа поверхностного конденсатора. „Известия ТПИ'\ том 70, 1950.
