Расчёт конденсатора паровой турбины

2.3. Выбор и расчёт оптимального варианта конденсатора.

Графики на рис. 4 позволяют при наличии каких либо параметров определить остальные. Основными параметрами в конденсато­рах служат длина трубок, расход воды и гидравлическое сопротив­ление, причем первый параметр определяется возможностью размещения конденсатора в фундаменте, второй и третий служат показателями затраты мощности на водоснабжение.

Длина конденсаторных трубок с одной стороны вычисляется по ширине фундамента с превышением на 0,50,6 м, с другой стороны выбирается из условия:
.
Для выбранного значения l в точках пересечения на графиках определяем границы изменения параметров h_в, F и . Оптимальные значения c_opt и W_opt выбираем в пределах построенных графиков с учетом ограничений проектировочных организаций /3/:
Н/м², (4 мм H₂O) и (кгН)/(см²).
Для выбранных c_opt и W_opt определяют поверхность охлаждения и полное гидравлическое сопротивление, а также проводят окончательный расчет оптимального варианта (табл. 2).

Таблица 2.

Расчёт конденсатора (см. раздел 2).

№ п/п

Наименование

Формула или обозначение

Вариантные расчёты

Оптим. вар.

Кратность охлаждения

m=m1

m=m2

m=m3

m=m4

m=mopt

1

Расход охлаждающей воды, кг/с

W=mGп

2

Температура пара на входе в конденсатор, К

T3, при p3=p2, [4]

3

Температура конденсата, К

Tк=T3Tк

4

Энтальпия конденсата, кДж/кг

iк по Tк, [4]

5

Температура охлаждающей воды на выходе из конденсатора, К

6

Давление в конденсаторе в месте отсоса воздуха, Н/м^2

p4=p3pn

7

Температура в конденсаторе в месте отсоса воздуха, К

T4 по p4, [4]

8

Средняя разность температур, К

Tm, см. стр.5, 6

9

Количество тепла, полученное охлаждающей водой за 1 с, Вт

10

Средняя температура охлаждающей воды, К

11

Скорость воды в трубах, м/с

св задаётся

св1

св2

св3

св1

св2

св3

св1

св2

св3

св1

св2

св3

сopt

12

Коэффициент теплопередачи,

Ко, см. стр. 6

13

Поправка на геометрию трубок

d, см. рис. 3

14

Поправка на загрязнение трубок

з=0,80 .. 0,85

15

Действительный коэфф-т теплопередачи,

16

Поверхность охлаждения конденсатора, м^2

17

Гидравлическое сопротивление в конденсаторных трубках, Н/м^2

h1зах=1,150,1582

18

Гидравлическое сопротивление на входе и выходе из трубок, Н/м^2

h2=

19

Гидравлическое сопротивление водяных камер, Н/м^2

h3=

20

Полное гидравлическое сопротивление конденсатора, Н/м^2

hв=

21

Затраты на собственные нужды,

3. Расположение (разбивка) трубок в конденсаторе.

После того как диаметр трубок, их число, поверхность охлаждения конденсатора и число ходов определены можно перейти к разбивке трубок, а затем и к окончательному определению диаметра конденсатора (если принята схема прямоугольного конденсатора, то определяют ширину). Основным вопросом, возникающим при разбивке трубок, является выбор скоростей движения пара по конденсатору. Высокие скорости вызывают увеличение парового сспротивления конденсатора. Малые скорости, с другой стороны, помимо увеличения объема конденсатора могут привести к усилении влияния воздуха на коэффициент теплопередачи. Применяя тот или иной тип расположения (разбивки) трубок, можно добиться поддержания скоростей пара по конденсатору в необходимых пределах.

При разбивке трубок конденсатора необходимо добиваться пре­дотвращения образования застойных зон, а также одновременно вы­бирать путь движения пара возможно коротким. Низкое паровое сопротивление конденсатора достигается расположением большого количества трубок в 5-9 рядов по потоку пара с широким развитием
входного сечения трубного пучка для пара. Трубки обычно располагаются в виде узкой изогнутой лепты большой протяженности /2/, /3/. Паровой поток из верхней части конденсатора проходит трубный пучок с небольшими скоростями по направлению к внутренним каналам. Оставшийся после прохода через основную часть теплопередающей поверхности паровой поток, содержащий заметное количество неконденсирующих газов, попадает в концевой трубный пучок, в котором происходит дальнейшее конденсирование и охладдение пара перед поступлением его к эжектору. Обычно в современных конденсаторах концевой трубный пучок использует 15…20% всей теплопередающей по­верхности.
Сама разбивка трубок может быть произведена различными спо­собами (см. рис. 5, 6-a,б). Наиболее распространенным способом является расположение по треугольнику (рис. 5). Угол  прини­мается равным 60⁰ и тогда линии, соединяющие центры трех сосед­них трубок, образуют равносторонний треугольник со сторонами, равными шагу t. Направление потока пара в зависимости от об­стоятельств может быть различно. В случае, если объем пара велик (например, в верхней части конденсатора) и необходимо получить большие проходные сечения, при данном шаге t , для поддержания необходимой скорости пара, поток пара целесообразно направлять по стрелке А. В этом случае расстояние между соседними трубками будет h=1,73t и коэффициент загромождения со­ставит:
.
Если объем пара невелик (например, внизу конденсатора), то ско­рости пара не должны быть слишком малыми и целесообразно пар направлять по стрелке S, где загромождение будет значительно больше. Для этого случая коэффициент заполнения трубной доски:
.
Минимальный шаг трубок зависит от способа крепления трубок в трубных досках. При укреплении трубок с помощью сальников:
,
а при развальцовке:
.
Диаметр трубной доски равен /3/:
, где
n  число трубок,
t  шаг,
_зап  коэффициент заполнения трубной доски.
, где
S₀ = 0,865t²n  теоретическая площадь трубной доски (без учета места для анкерных связки, перегородок и т.д.),
S  действительная площадь трубной доски.
Коэффициент заполнения трубной доски выбирается по таблице 3 в зависимости от числа ходов воды и характера подвода воды (с раздельным или неразделённым потоком).

Таблица 3

Значения коэффициента заполнения трубной доски _зап.

Тип конденсатора	Число ходов
	2	3	4
С раздельным потоком воды	0,65 … 0,72	0,63 … 0,70	0,60 … 0,68
С неразделённым потоком воды	0,70 … 0,80	0,68 … 0,75	0,56 … 0,72

Рис.5 Разбивка трубок по треугольнику.

Рис. 6 – а. Косая коридорная разбивка трубок.

Рис. 6 – б. Радиальная разбивка трубок.