Расчёт конденсатора паровой турбины

2. Расчёт поверхностного конденсатора.


2.1. Тепловой расчёт конденсатора.


После выбора исходных данных для расчета поверхностного конденсатора производят тепловой расчет. На рис.1 изображена схема поверхностного конденсатора.
1.Задаемся кратностью охлаждения в конденсаторе  m. Крат­ность охлаждения m (количество охлаждающей воды, затраченной на конденсациию 1 кг пара):
.
Для выбора оптимального значения "m" рекомендуется принимать не меньше четырех значений:
m = 40; 60; 80; 100.
2. По таблицам насыщенного пара /4/  по давлению пара за тур­биной p₂ , считая, что p патрубка = 0, тогда p₂=p₃  дав­ление пара на входе в трубный пучок, определяем температуру пара Т_3.
3.Температура конденсата определяется как:
T_к=T₃T_к, где
T_к = 0,5 + 1°  величина переохлаждения конденсата. Переохлаждение конденсата (разность между температурой пара на входе в конденсатор T₃ и температурой конденсата):
T_к= T₃T_к.
4
. По таблицам /4/ определяем энтальпию конденсата i_к при T_к=const.
Рис. 1 Схема поверхностного конденсатора.

5. Температура воды на выходе из конденсатора:

.
6. Давление в конденсаторе в месте отсоса воздуха:
, где
p_n  паровое сопротивление конденсатора.
Предварительно задаемся величиной парового сопротивления:
p_n =(1,3…2,6)10² Н/м² (1…2 мм Hg ),
причем чем глубже вакуум в конденсаторе, тем меньше должна быть величина парового сопротивления.
7. По таблицам /4/  находим температуру конденсата T₄ в месте отсоса воздуха по p₄=const.
8. Определяем среднелогарифмическую разность температур Т_m. Средняя разность температур между паром и водой Т_m принято в практике отечественных заводов определять по известной из кур­са теплопередачи формуле среднелогарифмического напора. Для одноходового конденсатора:
.
Для многоходового или противоточного конденсатора:
.
9. Количество тепла, полученное охлаждающей водой в конден­саторе в единицу времени:
.
Теплоемкость воды определяют в зависимости Т_Ср по графику на рис. 2.
10. Средняя температура охлаждающей воды в конденсаторе:
.



Рис. 2 Теплофизические свойства воды.

11. Задаемся различными значениями скорости воды в труб­ках конденсатора. Принимаем не менее трех значений скорости в интервале:

с_в = (1,5 …2,5) м/с.
Высокие скорости охлаждающей воды выгодны с точки зрения уменьшения требуемой поверхности охлаждения конденсатора, но с другой стороны, повышенные скорости приводят к росту гидравличес­кого сопротивления конденсатора, т.е. в этом случае возрастает расход энергии на привод циркуляционных насосов. При выборе скорости следует учитывать условия эксплуатации. Малые скорости способствуют осаждению взвешенных частиц на внутренних поверхно­стях трубок. При загрязненных трубках резко уменьшаются коэффи­циенты теплопередачи.
12. Коэффициент теплопередачи выбирается на основании опыт­ных данных, полученных по испытаниям многих конденсаторов с различной поверхностью охлаждения и проверенных практикой проекти­рования отечественных конструкций конденсаторов /3/. По этим данным коэффициент теплопередачи выбирается в зависимости от скорости движения воды в трубках и ее средней температуры с учетом парового сопротивления:
, Вт/(м²град).
Эта зависимость получена для технически чистых латунных трубок размером d₂/d₁=19/17. Значения К₀, определенные по этой зависимо­сти, являются максимально достижимыми в практически чистых кон­денсаторах.
13. Действительные значения коэффициента теплопередачи определяют как:
К=К₀_d_з, где
_з  поправочный коэффициент, учитывающий загрязнение поверх­ности охлаждения. Обычно принимают _з 0,80 … 0,85 /3/, _d  поправка на размер трубок, определяется по графику на рис.3 /3/.



Рис. 3 Поправка _d на размер трубок.
14. Поверхность охлаждения конденсатора F представляет суммарную поверхность конденсаторных трубок, которая может быть определена как по внешнему диаметру, так и по внутреннему диа­метру трубок. Это будет зависеть от того, к какой поверхности отнесена, величина коэффициента теплопередачи К. В практике про­ектирования конденсаторов поверхность охлаждения обычно рассчи­тывают по наружному диаметру трубок.
.
15. Число охлаждающих трубок в конденсаторе:
.
16. Длина трубок в конденсаторе в одном ходе:
.
'.