Алгоритмы поверочного расчета конденсатора
.pdfМетодические рекомендации и пример выполнения контрольной работы по курсу «Тепломеханическое и вспомогательное оборудование ТЭС»
на тему «Поверочный тепловой расчет водоохлаждаемого конденсатора паровой турбины»
ЗАДАНИЕ
Даны конструктивные (табл. 1) и эксплуатационные (табл. 2) характеристики конденсатора типа К-8170 паровой турбины К-220-44 ХТГЗ (дубль-блок АЭС мощностью 440 МВт). Необ- ходимо при заданных параметрах (табл. 3) рассчитать конечный температурный напор конденсатора и абсолютное давление пара в горловине конденсатора, используя различные методики пове- рочного теплового расчета:
–методику Всероссийского теплотехнического института
(ВТИ);
–Калужского турбинного завода (КТЗ);
–Уральского государственного технического университета (УГТУ).
Таблица 1. Конструктивные характеристики конденсатора
|
Наименование показателя, обозначение, |
Значение |
|
|
единица измерения |
||
|
|
||
|
|
|
|
1. |
Количество теплообменных трубок N , шт. |
10450 |
|
|
|
|
|
2. |
Длина теплообменных трубок активная l , м |
8,890 |
|
|
|
|
|
3. |
Диаметр теплообменных трубок наружный dн , м |
0,028 |
|
|
|
|
|
4. |
Диаметр теплообменных трубок внутренний |
0,026 |
|
dвн , м |
|||
|
|||
|
|
|
|
5. |
Материал теплообменных трубок |
МНЖ-5-1 |
|
|
|
|
|
1
|
Наименование показателя, обозначение, |
Значение |
|
|
единица измерения |
||
|
|
||
|
|
||
6. Число ходов конденсатора по воде z , шт. |
2 |
||
|
|
||
7. Поверхность охлаждения конденсатора эффек- |
8170 |
||
тивная F , м2 |
|||
|
|||
8. Площадь горловины выхлопного патрубка турби- |
119,1 |
||
ны s , м2 |
|||
|
горл |
|
|
|
|
||
9. Коэффициент теплопроводности материала тру- |
130 |
||
бок λст , Вт/(м·К) |
|||
|
|||
|
|
|
|
10. |
Средняя ширина ленты компоновки трубного |
0,289 |
|
пучка Aлент , м |
|||
|
|||
|
|
|
|
11. |
Шаг разбивки трубок s1 , м |
0,03 |
|
|
|
|
|
12. |
Шаг разбивки трубок s2 , м |
0,03 |
|
|
|
|
|
13. |
Периметр трубной доски Pтр.д , м |
7,34 |
|
|
|
|
|
14. |
Периметр трубного пучка Pтр.п , м |
26,94 |
|
|
|
|
|
15. |
Периметр набегания пара в сечении между труб- |
10 |
|
ками по периферии трубного пучка sузк , м |
|||
|
|||
|
|
|
|
Таблица 2. Эксплуатационные характеристики конденсатора
|
Наименование показателя, обозначение, |
Значение |
|
|
единица измерения |
||
|
|
||
1. |
Коэффициент состояния (степень чистоты) по- |
0,9 |
|
верхности теплообмена a , ед. |
|||
|
|||
|
|
|
|
2. |
Относительное содержание воздуха в паре |
5·10-5 |
|
ε , кг/кг |
|||
|
|||
|
|
|
|
3. |
Частота колебания теплообменных трубок |
18 |
|
fвибр , Гц |
|||
|
|||
|
|
|
|
2
|
Наименование показателя, обозначение, |
Значение |
|
|
единица измерения |
||
|
|
||
|
|
|
|
4. |
Амплитуда колебания теплообменных трубок |
0,10·10-3 |
|
Aвибр , м |
|||
|
|||
5. |
Ускорение свободного падения g , м/с2 |
9,81 |
|
|
|
|
|
6. |
Коэффициент, учитывающий потери тепла от на- |
0,99 |
|
ружного охлаждения ηпот , ед. |
|||
|
|||
|
|
|
|
7. |
Номинальный расход пара в конденсатор, Dкном , |
380 |
|
т/ч |
|||
|
|||
|
|
|
|
3
Таблица 3а. Режимные характеристики конденсатора. Часть 1
Наименование показателя, |
|
|
|
|
|
Значение |
|
|
|
|
|
|
обозначение, единица измерения |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Вариант |
1 |
2 |
|
3 |
4 |
5 |
6 |
7 |
|
8 |
9 |
10 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
1. Расход охлаждающей воды через |
|
|
19 000 |
|
|
|
|
16 000 |
|
|
||
конденсатор Gв , м3/ч |
|
|
|
|
|
|
|
|
||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
2. Температура охлаждающей воды |
2 |
5 |
|
8 |
11 |
15 |
2 |
5 |
|
8 |
11 |
15 |
на входе в конденсатор t1в, оС |
|
|
||||||||||
Таблица 3б. Режимные характеристики конденсатора. Часть 2
Наименование показателя,
Значение
обозначение, единица измерения
Вариант |
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
6 |
7 |
8 |
9 |
10 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
1. Расход пара в конденсатор |
410 |
370 |
330 |
290 |
250 |
210 |
170 |
130 |
90 |
50 |
|
Dк , т/ч |
|||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
4
ПРИМЕР РАСЧЕТА
Примеры расчета искомых показателей работы конденсатора для варианта задания № 11 (то есть № 1 по табл. 3а и № 1 по табл. 3б) приведены в табл. 4–6. Необходимо обратить внима- ние, что в табл. 4–6 в качестве примера дан столбец значений только по последней итерации. При выполнении расчетов вряд ли удастся с первого раза «угадать» температуру насыщения в паровом пространстве конденсатора; в таких случаях потребует- ся выполнить 2–3 итерации, соответственно в каждой из табл. 4– 6 должны появиться по 2–3 столбца значений, каждый из кото- рых будет соответствовать новой итерации.
5
Таблица 4. Пример поверочного теплового расчета конденсатора по методике ВТИ
Наименование показателя, |
Метод определения |
Значение |
||||||||||||||||
обозначение, единица измерения |
||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||
1. Проходное сечение трубок конденса- |
|
f = |
|
π × dвн2 |
× |
N |
|
2,774 |
||||||||||
тора для охлаждающей воды f , м2 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||
|
|
|
4 |
|
|
z |
|
|||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
2. Средняя скорость охлаждающей воды |
|
wв |
= |
|
Gв |
|
|
|
|
|
|
1,903 |
||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||
в трубках конденсатора wв , м/с |
|
|
3600 |
× |
f |
|
||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
3. Номинальная удельная паровая на- |
d |
ном |
|
= |
Dкном |
*10 |
3 |
46,512 |
||||||||||
грузка конденсатора dкном , кг/(м2·ч) |
|
|
|
|
|
|
||||||||||||
к |
|
|
F |
|
||||||||||||||
4. Удельная паровая нагрузка конденса- |
|
|
|
|
|
D |
|
|
|
|
|
|
|
|||||
2 |
|
|
dк |
|
= |
|
к |
*103 |
|
50,184 |
||||||||
·ч) |
|
|
|
|
|
|||||||||||||
тора в заданном режиме dк , кг/(м |
|
|
|
|
|
F |
|
|
|
|
|
|
|
|||||
5. Граничная удельная паровая нагрузка |
dкгр = (0,9 - 0,012 ×t1в )× dкном |
40,744 |
||||||||||||||||
конденсатора d гр , кг/(м2·ч) |
|
|||||||||||||||||
к |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
6. Отношение удельных паровых нагру- |
|
|
δ = d к |
|
|
|
|
|
|
1,232 |
||||||||
зок конденсатора δ |
|
|
|
|
|
|
|
d гр |
|
|
|
|
|
|
||||
|
|
|
|
|
|
|
|
к |
|
|
|
|
|
|
|
|||
6
Наименование показателя, |
|
Метод определения |
|
|
Значение |
|||||||||||
обозначение, единица измерения |
|
|
|
|||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||
7. Фактор, учитывающий влияние на ко- |
|
При нагрузке dкгр |
£ dк |
|
|
|
||||||||||
|
|
значение Фd |
= 1. |
|
|
|
||||||||||
эффициент теплоотдачи паровой на- |
|
|
|
|
1,00000 |
|||||||||||
При нагрузке dк |
< dкгр |
значение |
||||||||||||||
грузки конденсатора Фd , ед. |
|
|||||||||||||||
|
|
Фd = δ × (2 - δ ) |
|
|
|
|||||||||||
|
|
|
|
|
|
|||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
|
|
|
|
|
|
|
|
( |
1 |
|
) |
|
||||
|
|
|
1,1 ×wв |
0,12×a× |
1+0,15×t |
в |
|
|
||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||
|
А= |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
|
0,25 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||
8. Комплекс А |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
0,98938 |
||||
|
|
dвн |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
|
|
Примечание: значение dвн |
|
|
|
|||||||||||
|
подставлять в миллиметрах |
|
|
|||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||
|
Б = |
(0,52 - 0,0072 × dк )× |
|
|
|
×(35 - t1в )2 |
|
|||||||||
9. Комплекс Б |
|
|
a |
0,163933 |
||||||||||||
|
|
|
|
|
||||||||||||
|
|
|
|
1000 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
|
|
|
|
|
z - 2 |
|
|
|
t1в |
|
|
|
||||
10. Комплекс В |
|
|
В= |
|
|
|
× |
1 - |
|
|
|
|
|
|
0,00000 |
|
|
|
10 |
|
|
|
|
|
|||||||||
|
|
|
|
|
|
|
35 |
|
|
|
||||||
11. Среднее значение коэффициента те- |
K = 4070 × a × А× (1 - Б)× (1 + В)×Фd |
|
||||||||||||||
плопередачи поверхности теплообмена |
3030,0 |
|||||||||||||||
конденсатора K , Вт/(м2·К) |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
7
|
|
Наименование показателя, |
Метод определения |
Значение |
||||||||||
|
обозначение, единица измерения |
|||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||
12. |
Температура насыщения tн , 0C |
|
Задаётся |
|
|
|
|
20,5 |
||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||
13. |
Разность теплосодержаний пара |
По таблицам термодинамических |
|
|||||||||||
свойств воды и водяного пара |
2452,39 |
|||||||||||||
и конденсата Dhк , кДж/кг |
||||||||||||||
|
|
при tн |
|
|
|
|
|
|||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||
14. |
Теплоёмкость охлаждающей воды |
В первом приближении может |
|
|||||||||||
приниматься постоянной |
4,19 |
|||||||||||||
c pв |
, кДж/(кг·К) |
|||||||||||||
c pв |
= 4,19 кДж (кг × К ) |
|
||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|||||||||
15. |
Температура охлаждающей воды |
t в |
= t в |
+ Dк × hк ×ηпот |
14,50 |
|||||||||
на выходе из конденсатора t2в , 0C |
2 |
1 |
|
Gв × cpв |
|
|
|
|
||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||
16. |
Недогрев охлаждающей воды |
δt = |
|
|
t2в − t1в |
|
|
|
|
|
||||
до температуры насыщения (конечный |
|
3,6 × K × F |
|
|
|
|
6,06 |
|||||||
|
|
|
|
|||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
-1 |
||||||
температурный напор конденсатора) |
|
exp |
|
|
|
|
||||||||
|
|
|
|
|
||||||||||
δt , |
0 |
C |
|
|
|
Gв × c pв ×103 |
|
|
|
|
|
|||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
17. |
Новое значение температура насы- |
|
′ |
= t2в + δt |
|
|
|
|
20,56 |
|||||
|
|
′ |
0 |
|
|
|
|
|
|
|||||
щения tн , |
|
C |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
8
|
Наименование показателя, |
Метод определения |
|
Значение |
||||||
|
обозначение, единица измерения |
|
||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
|
|
D = |
|
tн - tн¢ |
|
×100% |
|
|
||
|
|
|
|
|
|
|||||
|
|
|
|
|
||||||
18. Невязка , % |
|
|
t |
н |
|
|
0,31 |
|||
Если невязка |
> 0,5% , то расчёт |
|||||||||
|
|
|
||||||||
|
|
повторяется с п.12 при tн = t |
′ |
|
||||||
|
|
н |
|
|||||||
|
|
|
|
|||||||
19. Давление в корпусе конденсатора |
По таблицам термодинамических |
|
||||||||
свойств воды и водяного пара |
2,422 |
|||||||||
Pк |
, кПа |
|||||||||
|
|
при t |
′ |
|
|
|||||
|
|
|
|
н |
|
|
||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
9
Таблица 5. Пример поверочного теплового расчета конденсатора по методике КТЗ
|
Наименование показателя, |
Метод определения |
Значение |
|||||||||||||||
|
обозначение, единица измерения |
|||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||
1. |
Температура насыщения tн , 0C |
|
|
|
Задаётся |
24,10 |
||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||
2. |
Разность теплосодержаний пара |
По таблицам термодинамических |
|
|||||||||||||||
свойств воды и водяного пара |
2443,8 |
|||||||||||||||||
и конденсата Dhк , кДж/кг |
||||||||||||||||||
|
|
|
|
при tн |
|
|||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||
3. |
Теплоёмкость охлаждающей воды |
В первом приближении может |
|
|||||||||||||||
приниматься постоянной |
4,19 |
|||||||||||||||||
c pв , кДж/(кг·К) |
||||||||||||||||||
c pв |
= 4,19 кДж (кг × К ) |
|
||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||
4. |
Температура охлаждающей воды |
t в |
= t в + Dк × |
hк ×ηпот |
14,46 |
|||||||||||||
на выходе из конденсатора t2в , 0C |
2 |
1 |
|
|
|
|
Gв × cpв |
|||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
5. |
Нагрев охлаждающей воды в конден- |
|
|
Dtв |
= t2в |
- t1в |
12,46 |
|||||||||||
саторе Dtв , |
0 |
C |
|
|
||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
tв |
|
||||
6. |
Среднелогарифмическая разность |
|
Dt = |
|
|
|
|
|||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||
|
|
- t1в |
|
15,02 |
||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
ln |
tн |
|||||||
температур Dt , 0C |
|
|
|
|
|
|||||||||||||
|
|
|
|
|
tн |
- t2в |
|
|||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||
7. |
Средняя температура охлаждающей |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||
|
|
tвср |
= tн - Dt |
9,08 |
||||||||||||||
воды в конденсаторе t ср , 0C |
|
|
||||||||||||||||
|
|
|
|
в |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
10