Расчета конденсатора

При выполнении поверочного теплового расчета конденса­тора необходимо определить давление в нем, нагрев охлаж­дающей воды и недогрев воды до температуры насыщения пара при давлении в конденсаторе.

Исходными данными при поверочном расчете являются:

G_к – номинальный расход пара в конденсатор, т/ч;

G_в – номинальный расход охлаждающей воды, т/ч;

t_1в – температура воды на входе в конденсатор, °С;

F – поверхность охлаждения, м²

d_н , d_вн– наружный и внутренний диаметры трубок, м;

N– количество трубок

z – число ходов воды;

– материал трубок.

В зависимости от выбранной методики расчета конденсатора приведенный перечень исходных данных пополняется рядом величин.

Для расчета по интегральным методикам (ВТИ и ИТО США) необходимо при­нять значение коэффициента состояния а. Согласно [11], рекомендуется прини­мать следующие значения коэффициента состояния:

· При прямоточном водоснабжении и слабо минерализованной воде ……….. 0,85 0,90

· При оборотном водоснабжении с прудом-охладителем ……………………..0,80 0,85

· При оборотном водоснабжении и повышенной карбонатной жесткости…..... 0,75 0,80

· При непрерывной очистке трубок и любом качестве воды ……………….. ....0,85 0,90

Для расчета по методике КТЗ необходимо знать содержание воздуха в паре, величину периметра узкого сечения s_узк , а также скорость пара в горловине кон­денсатора. Величина s_узк вычисляется по чертежу разбивки отверстий трубной дос­ки конденсатора, для чего по чертежу подсчитывается количество просветов меж­ду трубками по периферии трубного пучка и затем умножается на величину шага «в свету», т.е. на разность между величиной шага разбивки и наружным диамет­ром трубки. Обычно величина s_узк находится в пределах
6,5... 12,0 м. Скорость пара в горловине конденсатора можно определить, если предварительно задаться вели­чиной давления пара в конденсаторе. Тогда скорость пара определится по зависи­мости

(50)

где ρ_n плотность насыщенного пара, определяемая по давлению в конденсато­ре, кг/м³;

f_горл площадь горловины выхлопного патрубка турбины, м².

Для расчета по методике УГТУ, кроме содержания воздуха в паре и скорости пара в горловине конденсатора, необходимо знать параметры вибрации трубок в пучке (амплитуду и частоту колебаний), а также параметры компоновки трубного пучка: коэффициент компактности К_комп и относительный периметр Р, которые вы­числяются по чертежу трубной доски.

Давление в конденсаторе определяется по таблицам теплофизических свойств воды и водяного пара как функция температуры насыщения пара t_н . Температура насыщения, в свою очередь, равна сумме выходной температуры воды и недогрева:

(51)

Недогрев воды до температуры насыщения можно вычислить по формуле (5), если известна температура t_2в и вычислен коэффициент теплопередачи К.

Если для расчета коэффициента теплопередачи выбирается методика ВТИ, то значение К можно вычислить по имеющимся исходным данным с помощью формул (45) - (46). Для расчета коэффициента теплопере­дачи по методикам КТЗ или УГТУ необходимо знать величину t_2в , через которую затем можно вычислить и среднюю температуру воды t_в^cp, и температуру стенки трубок поверхности теплообмена t_cm , и температуру пленки конденсата t_пл , необхо­димые для расчета коэффициентов теплоотдачи с водяной и паровой сторон.

Таким образом, все неопределенности в расчете замыкаются на определении температуры воды на выходе из конденсатора. На практике для предварительных расчетов принято задавать разность теплосодержаний пара и конденсата ∆h_к, затем по уравнению теплового баланса для конденсатора можно подсчитать температуру воды на выходе:

(52)

где η_пот = 0,97...0,99 потери теплоты в окружающую среду. Потери теплоты, не превышающие 2 %, допускается не учитывать.

Далее, если расчет конденсатора производится по методикам ВТИ или ИТО США, остается только подсчитать значение температуры насыщения t_н и по полу­ченной температуре определить давление в конденсаторе р_к. Если же расчет про­изводится по методикам КТЗ или УГТУ, то в качестве следующего шага необходи­мо задаться величиной температуры насыщения t_н и дальше вести расчет итераци­онным методом по следующему алгоритму:

1. Вычисляют среднелогарифмический температурный напор ∆̅t по формуле (32).

2. Определяют среднюю температуру воды по зависимости t_в^{c p} = t_н .

3. По формуле (34) рассчитывают коэффициент теплоотдачи с водяной сторо­ны α_в .

4. Температуру стенки трубок поверхности охлаждения конденсатора опреде­ляют из соотношения

(53)

5. По формуле (45) рассчитывают коэффициент теплоотдачи с паровой стороны α_п .

6. По зависимости (2) рассчитывают значение коэффициента теплопередачи К.

7. Рассчитывают величину недогрева воды до температуры насыщения по фор­муле (5).

8. Находят новое значение температуры насыщения: и проверяют условие

(54)

где ε заданная точность расчета, обычно 0,5... 1,0 %. Если условие выполняется, расчет переходит к п. 9, если нет расчет повторяется с п. 2 с новым значением температуры насыщения до достижения требуемой точности.

9. По величине температуры насыщения определяют давление в конденсато­ре р_к.