Поверхностных конденсаторов

В поверхностных конденсаторах современных крупных паровых турбин для отсасывания воздуха применяют паровые эжекторы, работающие на паре давлением до 1,2 Мн/м2 (на крупных турбинах до 0,7 Мн/м2), или водоструйные. У блочных установок при отсутствии специального источника пара применяют водоструйные пусковые эжекторы для прогрева и пуска турбины одновременно с растопкой котла.

Агафонов В. А., Характер течения конденсата в поверхностных конденсаторах, «Судостроение», № 5, 1960.

Б е р м а н Л. Д., Теплообмен в поверхностных конденсаторах паровых двигателей, сб. «Вопросы теплообмена при изменении агрегатного состояния вещества», Госэнергоиздат, 1953.

Б у л а н и н В. И., Об одно- и двухходовых поверхностных конденсаторах паротурбинных установок, ЦКТИ, кн. 8, Машгиз, 1947.

6. Б е р м а н Л. Д. Теплообмен в поверхностных конденсаторах паровых двигателей. В сб. „Вопросы теплообмена при изменении агрегатного состояния веществ". Госэнергоиздат, 1958.

У дифенильной смеси высоким температурам насыщения соответствуют низкие давления насыщенных паров, что ограничивает нижнюю температуру цикла технически достижимым вакуумом в конденсаторах. Так, при Ts — 373 К ра — 588 Па, в то время как минимально допустимое давление в поверхностных конденсаторах равно 2500 Па. Поэтому в ПТУ с ДФС для преодоления трудностей, связанных с реализацией низких давлений в поверхностных конденсаторах, а также для обеспечения условий безкавитационной работы циркуляционных механических насосов, используют конденсирующие инжекторы [92, 123], работоспособность которых с ДФС экспериментально проверена вплоть до давлений порядка 500 Па. Кроме того, на рабочие процессы конденсирующего инжектора не оказывают влияния невесомость и знакопеременные перегрузки, действующие на космические аппараты. Поэтому применение конденсирующих инжекторов и змеевиковых парогенераторов в космических ПТУ существенна упрощает организацию процессов теплообмена с изменением агрегатного состояния рабочего тела [116]. Циклы и структурно-поточные схемы ПТУ с конденсирующими инжекторами имеют ряд особенностей, которые необходимо рассмотреть более подробно.

На основании удовлетворительного согласования опытных данных по критическим плотностям тепловых потоков, полученных при поверхностном кипении на пучках стержней и в одиночных прямых трубах, В. А. Ефимовым в работе [35] сделан вывод о возможности расчета значения qKV по соответствующим «прямо-трубным» зависимостям. Для его оценки в рассматриваемых поверхностных конденсаторах может быть использовано соотношение [89], справедливое в области давлений, близких к атмосферному,

Температуры рабочего тела в узловых точках цикла 1 и 8, а также давление торможения потока на выходе из второй ступени турбины р4 следует включить в совокупность внешних факторов модели ПТУ первого уровня. При этом значения Т i и Tg остаются одинаковыми для обоих типов установок. При задании величины р4 необходимо принимать во внимание следующие обстоятельства. С уменьшением значений р4 энергетическая эффективность ПТУ возрастает за счет сокращения потери работы прямого цикла, которая пропорциональна площади (4—5—6—5— 14—7—4) (см. рис. 9.2). Уменьшение этой площади при неизменном давлении ps ограничивается величиной технически достижимого вакуума в поверхностных конденсаторах. Поэтому с учетом потерь давления в регенераторе второй ступени и поверхностном конденсаторе давление р4 назначалось равным 1•10* Па.

Для пресной охлаждающей воды в поверхностных конденсаторах устанавливают трубки из латуни марки Л-68 (состав: 68% меди, 32% цинка и около 0,1% олова) и для морской воды — из латуни марки ЛО-70-1 (состав: 70% меди, 29% цинка и 1% олова), а в .случаях, когда от них требуется еще « хорошая механическая и (противокоррозионная стойкость, применяют трубки из алюминиевой латуни марки ЛА-77-2 (состав: 76—79% меди, около 0,15% олова, 1,9—2,6 алюминия и остальное ии-нк), а также медноиикелевые трубки из сплава марки МН-70-30.

Для пресной охлаждающей воды в поверхностных конденсаторах устанавливают трубки из латуни марки Л-68 (состав: 68% меди, 32%' цинка и около 0,1%! олова), а для морской воды — из латуни марки ЛО-70-1 (состав: 70% меди, 29% цинка и 1% олова).

Теплоотдача при конденсации пара. Этот случай теплообмена имеет большое значение в работе паросиловых установок. Он имеет место в поверхностных конденсаторах паровых турбин (машин), в подогревателях, применяемых для регенеративного подогрева питательной воды и т. д.

В настоящей главе излагаются методы теплогидравлического расчета, математического моделирования и оптимизации поверхностных конденсаторов с водяным охлаждением. Так же, как и при рассмотрении регенераторов, для оптимизации режимно-конструктивных параметров конденсаторов в рамках общей задачи оптимизации ПТУ используется критерий минимума суммарной площади наружных поверхностей труб трубного пучка Fn. K.

Приведенные сведения о рабочих, процессах поверхностных конденсаторов позволяют рассмотреть вопросы оптимизации их параметров.

поверхностных конденсаторов

Температуры рабочего тела в точках 1, 8 и 12 следует принять неизменными и равными 643, 383 и 303 К соответственно, отнеся их к совокупности внешних факторов модели ПТУ. Значение первой температуры обусловлено ограниченной термической стабильностью ДФС, второй — стремлением максимально снизить температуру конденсации в прямом цикле установки с учетом технически достижимого вакуума в конденсирующем инжекторе, а относительно третьей температуры необходимо сделать следующее замечание. В п. 2.4 показано, что с уменьшением температуры жидкости на входе в конденсирующий инжектор при прочих равных условиях давление потока на выходе из него и энергетическая эффективность ПТУ в целом возрастают. Минимально допустимое значение Т п определяется температурой плавления ДФС Тпл = 282 К [103]. При температурах, незначительно превышающих Тпл, вязкость ДФС велика, поэтому для сокращения потерь давления в процессе 9' — 12, основываясь на результатах оптимизации поверхностных конденсаторов, Т п следует назначать на 15 ... 20 К больше ТПЛ, что и приводит к значению 303 К.

Парогенератор змеевикового типа имел два трубчатых паро-генерирующих канала из нержавеющей стали с внутренним диаметром 0,00635 м, толщиной 0,0071 м, диаметром навивки 0,356 м и длиной 16,65 м. Давление сухого пара ДФС на выходе из парогенератора составляло 0,497 МПа, температура 617 К. Температура ДФС на вхиде в парогенератор в зависимости от режимов работы поверхностных конденсаторов лежала в пределах 496 ... 555 К- Длина экономайзерной секции равнялась 13,5 м, а испарительной — 3,15 м, плотность теплового потока в зоне пузырькового кипения достигала 46 800 Вт/м2,

Эта установка предназначена для производства 10,7 кВт холода при температуре рефрижерации Т = 280 К и порядка 1 кВт электрической энергии. Тепловая энергия солнечного излучения подводится к парогенератору промежуточным водяным контуром. Температура водяного потока на входе в противоточный парогенератор составляет 375 К. Теплота от поверхностных конденсаторов ПТП и парокомпрессионной холодильной машины также отводится водяными потоками, предварительно охлажденными в градирне до температуры Т0 в= = 302 К.

8.3. Оптимизация режимно-конструктивных параметров поверхностных конденсаторов ......................... 154

трубе 4, а охлаждающей воды — по трубе 5. Подогретая IB конденсаторе вода отводится по трубе 6, конденсат — по трубе 7, воздух — по трубе 8. Кратность охлаждения т для поверхностных конденсаторов паровых машин в обычных условиях составляет 35—45 кг/кг.

Рекомендуются конденсаторы пара уплотнений смешивающего типа (поставляемые некоторыми инофирмами), хорошо зарекомендовавшие себя в процессе длительной эксплуатации. При очень коротких паропроводах отвода просочившегося пара, их большом диаметре и отсутствии местных сопротивлений возможно использование смешивающих или поверхностных конденсаторов без насосов для отсоса несконденсировавшихся газов. Однако надежнее работает конденсатор с отсосом паровым эжектором, воз-

На полученное по формуле (24) весовое количество смеси, подлежащей удалению из конденсатора, и ведётся расчёт воздушного насоса. На фиг. 5 и 6 приведены схемы поверхностных конденсаторов с нисходящим и центральным потоками и пара диаграммы распределения давления в конденсаторе.

Схемы поверхностных конденсаторов были приведены на фиг. 5 и 6. Схема конденсатора с боковым потоком пара приведена на фиг. 14.