Раздел 2. Исследовательская часть
Выполняется расчетное исследование влияния изменения одного из конструктивных или режимных параметров работы конденсатора на его основные технико-экономические показатели. Расчеты выполняются по методике УГТУ-УПИ. Алгоритм расчета соответствует приведенному в табл. 1.6.
Согласно заданию руководителя, исследуется влияние следующего параметра: коэффициента теплопроводности материала трубок λст, Вт/(м∙К).
Значения параметра, при которых выполняется расчет (согласно заданию руководителя),
1. 50 2.104,7 3. 150 4. 250
Результаты расчета приведены в табл. 2.1.
Таблица 2.1. Поверочный тепловой расчет конденсатора по методике УГТУ (УПИ) (исследовательская часть)
Наименование показателя,
обозначение, единица измерения
|
Метод определения
|
Значение показателя при значениях влияющего параметра (λст, Вт/(м∙К))
|
50
|
104,7
|
150
|
250
|
1. Температура насыщения tн, оC
|
Задаётся
|
28,570
|
28,570
|
28,570
|
28,570
|
2. Разность теплосодержаний пара и конденсата Δhк, кДж/кг
|
В первом приближении –
по таблицам термодинамических свойств воды и водяного пара [2] при tн
|
2433,200
|
2433,200
|
2433,200
|
2433,200
|
3. Теплоёмкость охлаждающей воды срв, кДж/(кг∙К)
|
В первом приближении может приниматься постоянной
срв = 4,19 кДж/(кг∙К)
|
4,190
|
4,190
|
4,190
|
4,190
|
4. Температура охлаждающей воды на выходе из конденсатора t2в, оC
|
|
18,095
|
18,095
|
18,095
|
18,095
|
5. Нагрев охлаждающей воды в конденсаторе Δtв, оC
|
|
13,095
|
13,095
|
13,095
|
13,095
|
6. Среднелогарифмическая разность температур теплоносителей в конденсаторе  , оC
|
|
16,147
|
16,147
|
16,147
|
16,147
|
7. Средняя температура охлаждающей воды в конденсаторе  , оC
|
|
12,423
|
12,423
|
12,423
|
12,423
|
8. Коэффициент теплопроводности охлаждающей воды λв, Вт/(м∙К)
|
По таблицам термодинамических свойств воды и водяного пара [2] при и ров
|
0,586
|
0,586
|
0,586
|
0,586
|
9. Число Прандтля охлаждающей воды Prв
|
По таблицам термодинамических свойств воды и водяного пара [2] при и ров
|
8,717
|
8,717
|
8,717
|
8,717
|
10. Коэффициент динамической вязкости охлаждающей воды μв, Н∙с/м2
|
По таблицам термодинамических свойств воды и водяного пара [2] при и ров
|
0,0012196000
|
0,0012196000
|
0,0012196000
|
0,0012196000
|
11. Удельный объём охлаждающей воды  , м3/кг
|
По таблицам термодинамических свойств воды и водяного пара [2] при и ров
|
0,0010005000
|
0,0010005000
|
0,0010005000
|
0,0010005000
|
12. Коэффициент кинематической вязкости охлаждающей воды  , м2/с
|
|
0,0000012202
|
0,0000012202
|
0,0000012202
|
0,0000012202
|
13. Проходное сечение трубок конденсатора для охлаждающей воды f, м2
|
|
2,774
|
2,774
|
2,774
|
2,774
|
14. Средняя скорость охлаждающей воды в трубках конденсатора wв, м/с
|
|
1,802
|
1,802
|
1,802
|
1,802
|
15. Число Рейнольдса охлаждающей воды Reв
|
|
38404,841
|
38404,841
|
38404,841
|
38404,841
|
16. Коэффициента теплопередачи с водяной стороны αв, Вт/(м2∙К)
|
|
5736,768
|
5736,768
|
5736,768
|
5736,768
|
17. Тепловая нагрузка конденсатора Q, Вт
|
|
274343300,00
|
274343300,00
|
274343300,00
|
274343300,00
|
18. Внутренняя поверхность теплообмена трубок конденсатора Fвн, м2
|
|
7588,244
|
7588,244
|
7588,244
|
7588,244
|
19. Средний диаметр трубок конденсатора dср, м
|
|
0,027
|
0,027
|
0,027
|
0,027
|
20. Температура стенок трубок конденсатора tст, оC
|
|
19,396
|
19,045
|
18,949
|
18,859
|
21. Температура конденсатной плёнки tпл, оC
|
|
23,98
|
23,81
|
23,76
|
23,71
|
22. Коэффициент теплопроводности конденсатной плёнки λпл, Вт/(м∙К)
|
По таблицам термодинамических свойств воды и водяного пара [2] при tпл для кипящей воды
|
0,60591
|
0,60549
|
0,60557
|
0,60549
|
23. Коэффициент динамической вязкости конденсатной плёнки μпл, Н∙с/м2
|
По таблицам термодинамических свойств воды и водяного пара [2] при tпл для кипящей воды
|
0,00091063
|
0,00091443
|
0,00091527
|
0,00091634
|
24. Число Прандтля конденсатной плёнки Prпл
|
По таблицам термодинамических свойств воды и водяного пара [2] при tпл для кипящей воды
|
6,2862
|
6,3155
|
6,3221
|
6,3303
|
25. Теплоёмкость конденсатной плёнки ср пл, кДж/(кг∙К)
|
По таблицам термодинамических свойств воды и водяного пара [2] при tпл для кипящей воды
|
4,1827
|
4,1828
|
4,1828
|
4,1828
|
26. Удельный объём конденсатной плёнки  , м3/кг
|
По таблицам термодинамических свойств воды и водяного пара [2] при tпл для кипящей воды
|
0,0010027
|
0,0010027
|
0,0010027
|
0,0010027
|
27. Коэффициент кинематической вязкости конденсатной плёнки  , м2/с
|
|
9,13089E-07
|
9,16899E-07
|
9,17741E-07
|
9,18814E-07
|
28. Скрытая теплота фазового перехода r, кДж/кг
|
По таблицам термодинамических свойств воды и водяного пара [2] при tн
|
2433,200
|
2433,200
|
2433,200
|
2433,200
|
29. Коэффициента теплопередачи по Нуссельту  , Вт/(м2∙К)
|
|
8923,696164
|
8826,699363
|
8803,288119
|
8779,521198
|
30. Число Нуссельта Nu
|
|
412,3772385
|
408,17781
|
407,0414111
|
405,9961247
|
31. Удельный объём насыщенного пара  , м3/кг
|
По таблицам термодинамических свойств воды и водяного пара [2] при tн
|
35,293
|
35,293
|
35,293
|
35,293
|
32. Средняя скорость пара в выхлопном патрубке турбины wп, м/с
|
|
33,7487872
|
33,7487872
|
33,7487872
|
33,7487872
|
33. Комплекс П
|
|
0,117807175
|
0,117807175
|
0,117807175
|
0,117807175
|
34. Фактор, учитывающий влияние на коэффициент теплоотдачи скорости течения пара, Фw
|
|
0,72545296
|
0,729772557
|
0,730953567
|
0,732044496
|
35. Фактор, учитывающий влияние на коэффициент теплоотдачи натекания конденсата, Фi
|
|
1
|
1
|
1
|
1
|
36. Фактор, учитывающий влияние на коэффициент теплоотдачи содержания в паре воздуха, Фε
|
|
0,958122332
|
0,958122332
|
0,958122332
|
0,958122332
|
37. Вибрационное число Рейнольдса Reвибр
|
|
55,1972661
|
54,96788866
|
54,91744122
|
54,85331474
|
38. Число Кутателадзе пленки конденсата Кпл
|
|
63,40821286
|
61,07469646
|
60,46085334
|
59,9042292
|
39. Комплекс М
|
|
1,132418988
|
1,130486308
|
1,130021467
|
1,12951478
|
40. Фактор, учитывающий влияние на коэффициент теплоотдачи параметров вибрации трубок конденсатора, Фf
|
|
1,38175468
|
1,378364944
|
1,377571405
|
1,376665583
|
41. Относительный периметр трубного пучка конденсатора Р
|
|
3,670299728
|
3,670299728
|
3,670299728
|
3,670299728
|
42. Коэффициент компактности трубного пучка конденсатора 
|
|
9,633333333
|
9,633333333
|
9,633333333
|
9,633333333
|
43. Комплекс 
|
|
0,029451794
|
0,029451794
|
0,029451794
|
0,029451794
|
44. Комплекс Т
|
|
0,82499125
|
0,82499125
|
0,82499125
|
0,82499125
|
45. Фактор, учитывающий влияние на коэффициент теплоотдачи компоновки трубного пучка конденсатора, ФК
|
|
0,408963247
|
0,408963247
|
0,408963247
|
0,408963247
|
46. Коэффициент теплоотдачи со стороны паровоздушной смеси αп, Вт/(м2∙К)
|
|
3505,017728
|
3479,007178
|
3473,394143
|
3466,905544
|
47. Среднее значение коэффициента теплопередачи поверхности теплообмена конденсатора К, Вт/(м2∙К)
|
|
2025,295274
|
2061,602571
|
2072,389503
|
2081,988646
|
48. Недогрев охлаждающей воды до температуры насыщения δt, оC
|
|
10,88547253
|
10,60845184
|
10,52811692
|
10,45736545
|
49. Новое значение температура насыщения  , оC
|
|
28,981
|
28,704
|
28,623
|
28,553
|
50. Невязка расчета температуры насыщения Δ, %
|
Если невязка  ,
то расчёт повторяется с п.1 при 
|
1,437
|
0,468
|
0,186
|
0,061
|
51. Давление пара в паровом пространстве конденсатора рк, кПа
|
По таблицам термодинамических свойств воды и водяного пара [2] при
|
4,0045
|
3,9408
|
3,9223
|
3,9064
|
На рис. 2.1–2.4 показаны графические зависимости изменения основных показателей работы конденсатора от изменяемого параметра.
Рис. 2.1. Температура конденсатной пленки оC, в зависимости от коэффициента теплопроводности материала трубок λст, Вт/(м∙К).
Рис. 2.2. Недогрев охлаждающей воды до температуры насыщения δt оC, в зависимости от коэффициента теплопроводности материала трубок λст, Вт/(м∙К).
Рис. 2.3. Температура насыщения в паровом пространстве конденсатора ts, oC, в зависимости от коэффициента теплопроводности материала трубок λст, Вт/(м∙К).
Рис. 2.4. Давление пара в паровом пространстве конденсатора рк, кПа, в зависимости от коэффициента теплопроводности материала трубок λст, Вт/(м∙К).
Анализ данных рис. 2.1–2.4 позволяет сделать следующие выводы относительно влияния исследуемого параметра на показатели работы конденсатора:
– Коэффициент теплопроводности материала трубок в большей степени влияет на температуру стенок трубок, из-за чего изменяется температура конденсатной пленки, от которой, в свою очередь, зависят параметры среды;
– С увеличением значения коэффициента теплопроводности материала, температура конденсатной пленки уменьшается;
– Так же уменьшается конечное значение температуры насыщения в паровом пространстве конденсатора, а, следовательно, и давление в нём;
– Значение недогрева охлаждающей воды до температуры насыщения снижается по мере увеличения коэффициента теплопроводности материала трубок;
Раздел 3. Проверка результатов расчета с использованием ЭВМ
и расчет характеристик конденсатора на переменный режим
Результаты проведенных в разделе 1 расчетов проверяются с использованием программного комплекса по обработке результатов экспресс-испытаний конденсаторов паровых турбин [1].
Исходные данные к расчету приняты по табл. 1.1–1.3.
Результаты поверочного теплового расчета конденсатора с использованием ЭВМ в сопоставлении с результатами «ручного» расчета, принятыми по данным табл. 1.4–.1.6, приведены в табл. 3.1.
Таблица 3.1. Проверка результатов расчета
Наименование показателя,
обозначение, единица измерения
|
Значение при расчете по методике
|
ВТИ
|
КТЗ
|
УГТУ-УПИ
|
«Ручной расчет
|
Расчет
на ЭВМ
|
«Ручной расчет
|
Расчет
на ЭВМ
|
«Ручной расчет
|
Расчет
на ЭВМ
|
1. Температура охлаждающей воды на выходе из конденсатора t2в, оC
|
17,471
|
17.473
|
18,109
|
17.4258
|
18,095
|
17.4017
|
2. Недогрев охлаждающей воды
до температуры насыщения
δt= tн – t2в, оC
|
5,751
|
5,7518
|
9,4064
|
9,4653
|
10,6085
|
11,3904
|
3. Температура насыщения tн, оC
|
23,222
|
23,2248
|
27,5155
|
26,8911
|
28,704
|
28,7921
|
4. Давление пара в паровом пространстве конденсатора рк, кПа
|
2,847
|
2,8267
|
3,674
|
3,5181
|
3,9408
|
3,9314
|
По результатам сопоставления можно сделать следующие выводы:
– При сравнении результатов ручного расчета с результатами расчета на ЭВМ значения несколько отличаются;
– В ручном расчете допускается незначительная погрешность, т.к.:
значение невязки расчета не равно 0;
использовались округления значений;
использовалась интерполяция для определения значений параметров по таблицам свойств воды и водного пара;
использовались округления результатов этой интерполяции.
Характеристики конденсатора на переменный режим построены по результатам расчета конденсатора в программном комплексе на рис. 3.1–3.4. При этом на рис. 3.1 и 3.2 даны характеристики при расходе охлаждающей воды через конденсатор согласно варианта задания (Gв = 19 000 м3/ч), а на рис. 3.3 и 3.4 – при расходе воды, равно 70 % от этого значения, т.е. Gв = 13 300 м3/ч.
|
Скачать 0.8 Mb.