Конденсации практически

Из курса термодинамики известно, что термический к. п. д. паровой турбины тем выше, чем ниже температура пара в конце расширения. Для получения низкой температуры в выпускном патрубке турбины, как следует из свойств водяного пара, давление должно быть ниже атмосферного, т. е. должен быть создан вакуум. Это достигается в результате конденсации отработавшего пара, охлаждаемого циркуляционной водой; образующийся конденсат откачивается насосами. При конденсации скрытая теплота парообразования отработавшего пара воспринимается циркуляционной водой, температура которой повышается.

Разность температур толщи воды в морях была использована впервые в проекте французов Клода и Бушеро, построивших в 1930 г. электростанцию в Абиджане (Африка). Преобразовательная часть ее работает по циклу Ренкина с морской водой в качества РТ. Вода подается с поверхности моря с температурой порядка 25 °С, в вакуумный котел-испаритель, где кипит при этой температуре, и образующийся пар поступает к двум турбогенераторам мощностью 14 МВт. Для конденсации отработавшего пара

сколько это соответствует действительности, необходимо внимательно проанализировать принципы использования геотермальной энер-гни. На рис. 2,15 показана схема потоков ве-гщества и энергии на современной геотермальной электростанции (ГеоТЭС). Принцип выработки электроэнергии тот же, что и на ТЭС, работающей на органическом топливе: теплота, получаемая в данном случае из недр Земли, используется для выработки пара, который вращает турбоагрегат. КПД ГеоТЭС из-за низкой температуры пара меньше, чем ТЭС на органическом топливе. Кроме того, пар, поступающий из недр Земли, загрязнен, иногда значительно, растворенными в нем солями. Для удаления нежелательных химических примесей в схеме ГеоТЭС предусмотрен сепаратор пара. В последующем эти химические вещества могут быть использованы в качестве промышленного сырья. Из конденсатора поступает чистая вода, которая в таких районах, как, например, долина Империал, штат Калифорния (США), может использоваться в хозяйственных целях. Для .-конденсации отработавшего пара используется внешнее охлаждение — возможно охлаждение с помощью градирен, а получаемая вода может вновь закачиваться через скважины в недра Земли для ее дальнейшего включения в процесс теплообмена. В более простых схемах отдельные компоненты могут отсутствовать.

Приведенный баланс показывает, что наибольшие потери (51%) получаются при конденсации отработавшего пара в турбине. Несмотря на низкое давление (0,03— 0,04 ат) и температуру 24—29° С, его теплосодержание вследствие наличия скрытой теплоты парообразования весьма велико. Это тепло 'бесполезно уходит с охлаждающей водой в реку, водоем или в градирню.

энергии пара необходимо создавать максимальную разность по давлению и температуре пара в начале и конце турбины. Этому служит, с одной стороны, повышение параметров поступающего на турбину пара, а с другой — конденсация отработавшего пара в конденсаторе. При конденсации создается разрежение (более или менее глубокий вакуум) t и разность в параметрах существенно возрастает. При конденсации отработавшего пара достигается также важная цель - осуществляется экономия ценного рабочего тела, каким является вода высокой чистоты. Получающийся конденсат вновь участвует в основном цикле паровой электростанции.

На тепловой электростанции расходуется большое количество воды для конденсации отработавшего пара в конденсаторах турбин, охлаждения масла и воздуха, выработки пара Б котлах, транспорта золы и шлака, питьевых хозяйственных к противопожарных нужд, очистки отходящих газов и др.

Пар, получаемый в ртутном котле, направляется в парортутную турбину. Тепло конденсации отработавшего ртутного пара этой турбины используется для образования водяного пара, работающего в конденсационной турбине нижней ступени комбинированного цикла.

'Конденсационной установкой называется оборудование, предназначенное для конденсации отработавшего в турбине пара и поддержания вакуума в конденсаторе. Она состоит из конденсатора, циркуляционных и конденсатных насосов и эжекторов для удаления воздуха из конденсатора.

Как указывалось выше, расширение пара в турбине (машине) до низкого давления, намного меньшего, чем атмосферное, достигается путем конденсации отработавшего пара в конденсаторе с помощью охлаждающей воды.

Конденсационные паросиловые установки, назначение которых" — превращать тепло в механическую энергию, работают с низкой степенью экономичности. Выше было показано, что даже идеальный паровой двигатель при высоких начальных параметрах пара и низком конечном его давлении смог бы превратить в полезную механическую энергию лишь 35—40% тепла топлива, а остальные 60 — 65% тепла терялись бы при конденсации отработавшего пара. В реальных паросиловых установках степень использования тепла топлива еще ниже. Современные паротурбинные электрические станции работают с к. п. д.

Турбины, предназначенные только для выработки электрической энергии, чисто конденсационные, работают с абсолютным эффективным к. п. д., не превышающим обычно 28—30%. Невысокий к. п. д. этих турбин объясняется тем, что скрытая теплота парообразования, которая составляет до 65% тепла пара, теряется при конденсации отработавшего пара с охлаждающей водой в конденсаторе.

Опытные данные различных авторов показывают, что критическое число Рейиольдса может изменяться в пределах примерно от 60 до 500. Наиболее вероятным значением ReKp для случая конденсации практически неподвижного пара на вертикальной поверхности полагают величину

Таким образом, для 'расчета средних коэффициентов теплоотдачи при конденсации практически неподвижного чистого пара на вертикальных поверхностях может быть использована формула

Опытная труба 10X0,43 мм из стали Х18Н10Т имела обычную техническую шероховатость. Опыты проведены при давлениях 1,5—10 бар, тепловых нагрузках (17— 110) • 103 вт/м2 и температурных напорах 4—44 °К. В связи с большим паровым объемом в экспериментальном конденсаторе условия эксперимента соответствовали конденсации практически неподвижного пара. Обработка опытных данных производилась с определением среднего по длине и периметру трубы коэффициента теплообмена -ак. Максимальная относительная погрешность в определении экспериментальных значений <хк не превышала 17%, а для 80% опытов—10%.

Экспериментальные исследования теплообмена при конденсации практически неподвижных химически равновесных паров N204 {7.21] проводились с использованием трех труб с двумя типами оребрения. Конструктивные размеры кольцевых, трапецеидального профиля ребер приведены в .табл. 7.1 (трубы 1—3).

где ри выражено в Н/м2. В области сравнительно низких давлений (рп<700 Н/м2) коэффициент конденсации практически равен единице.

оказывает заметного динамического воздействия на конденсат и может считаться практически неподвижным. Ряд задач о теплообмене при конденсации практически неподвижного пара рассмотрен в предыдущей главе.

где do — средний коэффициент теплоотдачи при конденсации практически неподвижного пара;

О порядке коэффициентов теплоотдачи при капельной конденсации можно судить по данным, приведенным на фиг. 90. У паров металлов различия в интенсивности теплоотдачи при пленочном и капельном типах конденсации практически стираются, так как 290

Можно считать, что процесс конденсации -практически безынерционный. Поэтому даже при неустановившемся режиме справедливы статические уравнения баланса тепла и вещества (рис. 12.17)

Основным защитным мероприятием является рециркуляция или паровой подогрев воздуха с повышением температуры рабочего тела для предотвращения конденсации (практически при температуре металла выше 120° С коррозия резко ослабляется)

— при конденсации практически чистого ртутного пара (весовое содержание воздуха в парах /С<2°/0) и

Испытания в условиях постоянной влажности при отсутствии агрессивных компонентов и конденсации практически не ускоряют коррозию, поэтому чаще всего в лабораторных условиях проводят испытания с периодической конденсацией или вводят в атмосферу агрессивные составляющие (хлористый натрий, двуокись серы).