5. Регенеративные подогреватели впу

5.1. Обоснование и выбор конструкции регенераторов

Так как для определения температуры уходящих из паровой турбины газов необходимо знать конструкцию и параметры конкретной турбины, то для выбора типа и расчета регенеративного подогревателя ограничимся рассмотрением предельного (идеального) цикла водородной паротурбинной установки.

Для возможной утилизации сбросной (после турбины) теплоты рабочего тела, зададимся минимальной величиной противодавления 0,15 МПа. Давление компонентов топлива и воды на входе в ВПГ принимаем равным 7 МПа, а их начальную температуру – 300 К.

На рис. 13 представлен предельный цикл ВПУ. Для наглядности масштабы процессов не соблюдены, например процессы переохлаждения конденсата и работы питательного насоса ВПГ укрупнены.

После адиабатического расширения пара в турбине (процесс 1-2) он имеет температуру 208,39 °С (481,5 К). Охлаждение пара до температуры насыщения (процесс 2-3) происходит в регенеративных подогревателях. Процесс 3-4 соответствует конденсации насыщенного пара в конденсаторе. Процесс 4-5 – переохлаждение конденсата в ОК. Процесс 5-6 – повышение давления питательной воды для ВПГ. Процесс 6-7-8 – нагревание и испарение воды в ВПГ. Процесс 8-1 – перегрев водяного пара в ВПГ. Численные значения основных параметров цикла сведены в табл. 1.

Рис. 13. Предельный цикл ВПУ

Таблица 1

Численные значения параметров теплофикационного цикла ВПУ [19]

№ точки	p, МПа	t, °С	h, кДж/кг	S, кДж/кг	v, м3/кг
1	6,5	827	4196,258	7,67972	0,0773
2	0,15	208,9	2889,870	7,67972	1,471
3	0,15	111,4	2692,361	7,22099	1,15897
4	0,15	111,4	467,097	1,43355	0,00105
5	0,15	80,0	335,030	1,07532	0,00103
6	7	80,4	34,071	1,07532	0,00103
7	6,5	280,9	1240,635	3,0750	0,00134
8	6,5	280,9	2778,829	5,85151	0,02973

Поскольку регенеративные подогреватели расположены на выхлопе турбины, то они помимо достаточно высокой тепловой интенсивности (соответственно компактности) должны обладать небольшим гидравлическим сопротивлением по пару, чтобы существенно не увеличивать противодавление.

Из условия [20]

,

следует, что при использовании специальных приемов для интенсификации теплообмена (профилированные поверхности, витые каналы и т.п.), даже при опережающем росте теплоотдачи относительно гидравлического сопротивления, последнее будет увеличиваться по сравнению с гладкой поверхностью.

Здесь Nu, ζ – критерий Нуссельта и коэффициент гидравлического сопротивления для каналов с турбулизаторами, Nu_гл, ζ_гл – для идентичных по геометрии каналов с технически гладкой поверхностью.

Поэтому за основу конструкции регенеративного подогревателя принимаем поперечное обтекание паром гладкотрубного пучка, по трубкам которого движется нагреваемая среда.