4. Тепловой расчет поверхностных аппаратов

4.1. Конденсаторы паровых турбин

Основная сложность теплового расчета конденсатора заключается в опре­делении значения среднего для всей поверхности теплообмена коэффициента теплопередачи К. Сложность процессов, происходящих в конденсаторе, не по­зволяет применять для расчета коэффициента теплопередачи формулу (3.32), поскольку в ней не учитывается влияние на коэффициент теплопередачи отло­жений с обеих сторон трубок, т.е. загрязнений, появляющихся в процессе экс­плуатации и оказывающих дополнительное термическое сопротивление процес­су теплопередачи. Реальные условия конденсации пара в конденсаторах суще­ственно отличаются от принятых Нуссельтом, вследствие чего формула (3.11) для расчета коэффициента теплоотдачи со стороны пара может быть использо­вана лишь с введением поправок, учитывающих влияние таких факторов, влияющих на интенсивность теплоотдачи, как скорость и направление движе­ния пара, содержание в паре воздуха, натекание конденсата на нижележащие трубки пучка и т.д. Существующие в настоящее время методики расчета кон­денсаторов базируются либо на экспериментальных зависимостях для опреде­ления среднего по всей поверхности коэффициента теплопередачи, либо на оп­ределении коэффициента теплопередачи по формуле (3.32) с введением к ко­эффициенту теплоотдачи с паровой стороны необходимых поправок. Кри­терием оценки совершенства методик служит сопоставление полученных по ним расчетных результатов с данными промышленных испытаний натурных конденсаторов в условиях эксплуатации.

Обзор десяти отечественных и зарубежных мето­дик расчета коэффициента теплопередачи в конденсаторах паровых турбин, а также сопоставление полученных по ним значений с опытными данными по конденсаторам турбин мощностью 100 ... 800 МВт показали, что для инженер­ных расчетов с достаточной для практических целей точностью могут быть ре­комендованы методики ВТИ, Института Теплообмена США, КТЗ и УГТУ, приведенные ниже.

4.1.1. Методика Всероссийского теплотехнического института

Методика ВТИ при t_1в 35ºС

,(4.1)

Методика ВТИ при t_1в=35… 45ºС:

, (4.2)

Здесь а = (0,65 ... 0,85) - коэффициент состояния поверхности теплообмена конденсатора (учитывает загрязнение трубок, а также кос­венно отражает плотность вакуумной системы);

W_в - скорость охлаждающей воды в трубках, м/с;

d_вн - внутренний диаметр трубок, мм;

χ = 0,12а (l+0,15tle);

t_1в - температура охлаждающей воды на входе в конденсатор, °С;

удельная паровая нагрузка конденсатора, кг/(м ч);

F - поверхность охлаждения конденсатора, м

z - число ходов воды в конденсаторе;

Ф_d - коэффициент, учитывающий влияние паровой нагрузки конденсатора (d_к).

При нагрузке от до = (0,9-0,012·t_lв) значение Ф_d=1; при нагрузке d_к< значение Ф_d=δ·(2-δ), где δ=d_к/ .

Для учета влияния материала трубок при расчете по приведенной мето­дике рекомендуется вводить к коэффициенту состояния поверхности теплооб­мена (а) поправочный множитель: для медно-никелевых сплавов - 0,95; мель­хиора - 0,92; нержавеющих сталей - 0,85; титана - 0,90.