ПРАКТИЧЕСКИЕ ЗАНЯТИЯ

по дисциплине “Атомные электрические станции”

ТЕМА 5. Исследование влияния климатологических и эксплуатационных факторов на давление в конденсаторе

Варианты 31-40

Условие задачи

Конденсатор паротурбинной установки должен обеспечивать давление за турбиной при следующих исходных параметрах: температура охлаждающей воды на входе , расход охлаждающей воды , расход пара в конденсатор .

Известны материал и размеры х трубок, число ходов для охлаждающей воды.

Необходимо:

1. определить площадь поверхности теплообмена и основные размеры конденсатора , (число и длина трубок).

2. применительно к условиям спроектированного конденсатора определить, как изменится давление в конденсаторе если фактический расход отработавшего пара уменьшится и станет равным .

3. Изобразить расчетную схему и - диаграмму конденсатора.

Примечания:

- плотность охлаждающей воды принять равной =1000 кг/м³;

- среднюю теплоемкость охлаждающей воды принять равной =4,19 кДж/кг;

- коэффициент, учитывающий загрязнение трубок принять равным =0,65…0,85.

Таблица 4. Исходные данные

Величина	Вариант
	31	32	33	34	35	36	37		38	39	40
, кПа	4	4,5	4,3	3,5	3,5	4,2	3,6		3,7	3,9	4,2
, ºC	12	11	10	12	11	10	10		11	9	10
, кг/с	5·10³	6·10³	5·10³	6·10³	6·10³	5·10³	6·10³		5·10³	5·10³	5·10³
, кг/с	110	120	110	120	110	110	120		90	100	100
, м/с	1,7	1,8	1,9	2	2	1,6	1,7		1,8	1,9	2
, мм	24	25	24	25	26	25	24		27	26	25
, мм	1	1	1	1	1	1	1		1,5	1,5	1,5
, кг/с	0,6·			0,55·				0,5·

Условные обозначения:

	- давление за турбиной;
	- температура охлаждающей воды на входе в конденсатор;
	- температура насыщения при давлении в конденсаторе;
	- расход охлаждающей воды;
	- расход отработавшего пара;
	- наружный диаметр трубок;
	- внутренний диаметр трубок;
	- толщина стенки трубок;
	- скорость охлаждающей воды в трубках конденсатора;
	- коэффициент, учитывающий загрязнение трубок;
	- поправочный множитель, учитывающий материал трубок;
	- фактический расход отработавшего пара;

Вопросы к защите задания

1. Каково назначение конденсационной установки?

2. Почету при изменении давления за турбиной на 1 кПа изменение экономичности паротурбинных установок АЭС больше, чем ТЭС?

3. Почему наличие в паре воздуха является отрицательным фактором?

4. Назовите основные элементы, входящие в состав конденсационной установки, укажите, где они размещаются по отношению к турбине.

5. Что такое ход воды в конденсаторе?

6. Почему конденсаторы выполняются двухпоточными?

7. Назовите основные параметры, определяющие эффективность работы конденсатора.

8. Почему давление в конденсаторе меньше барометрического?

9. Почему по мере движения паровоздушной смеси от входного патрубка к патрубку отсоса из конденсатора относительное содержание воздуха растет?

10. Что такое переохлаждение конденсата, от чего зависит и почему наличие переохлаждения является отрицательным фактором?

11. Что такое кратность охлаждения конденсатора, каков диапазон значений кратности охлаждения конденсаторов современных паровых турбин ТЭС и

АЭС?

12. Что такое недогрев воды до температуры насыщения, каковы физический смысл этого параметра и диапазон изменения его в современных конденсаторах?

От чего зависит недогрев?

13. Как изменение давления в конденсаторе влияет на режим работы последних ступеней турбины?

14. Назовите основные факторы, определяющие оптимальное давление в конденсаторе.

15. Нарисуйте и поясните качественные зависимости, показывающие взаимосвязь

основных параметров, характеризующих работу конденсатора.

Методические указания

к задаче по теме «Исследование влияния температуры охлаждающей воды на давление в конденсаторе»

Первая часть задачи заключается в конструкторском расчете конденсатора. Определим площадь поверхности теплообмена и основных размеры конденсатора по заданным параметрам , , и др., вычисляя последовательно:

1. Кратность охлаждения

,

где - расход охлаждающей воды, кг/с;

- расход пара в конденсатор, кг/с;

2. Число теплообменных трубок, шт.

,

где - число ходов для охлаждающей воды;

- внутренний диаметр трубки, м;

- скорость воды в трубках, м/с.

3. Подогрев охлаждающей воды в конденсаторе, ºC

,

где - скрытая теплота парообразования при давлении , кДж/(кг;

- теплоемкость охлаждающей воды, кДж/(кг C);

4. Температура охлаждающей воды на выходе конденсатора, ºC

.

5. Тепловая мощность, передаваемую охлаждающей воде в конденсаторе, кВт

.

6. Средний температурный напор, ºC

где - температура насыщения при давлении в конденсаторе .

7. Удельная паровая нагрузка конденсатора. Первоначально задается в диапазоне 40…60 кг/(м²·ч), а затем обязательно проверяется.

8. Коэффициент теплопередачи (формулу ВТИ) вычисляется по одному из двух выражений.

При 35 C

;

При =35…45C

,

где - в Вт/(м²·К);

;

– коэффициент, учитывающий загрязнение трубок и материал;

=0,65…0,85 – коэффициент, учитывающий загрязнение трубок;

- поправочный множитель, учитывающий материал трубок: 0,95 –медно-никелевые сплавы; 1 – латунь; 0,92 – мельхиор; 0,85 – нержавеющие стали; 0,9 – титан.

- скорость охлаждающей воды в трубках, м/с;

- внутренний диаметр трубок, мм;

- температура охлаждающей воды на входе, C;

- число ходов воды в конденсаторе;

- коэффициент, учитывающий влияние паровой нагрузки конденсатора. При нагрузке от до значение =1, при нагрузке значение , где .

При проектном конструкторском расчете коэффициент принимается равным 1.

9. Площадь поверхности теплообмена, м²

.

10. Длина теплообменных трубок, м

,

где - наружный диаметр трубок, м.

11. Расчетное значение удельной паровой нагрузки конденсатора, кг/(м²·ч)

.

12. Полученное значение необходимо сравнить с заданным в п. 7. При существенном (больше 2%) несовпадении необходимо присвоить и повторить расчет, начиная с п. 8.

Вторая часть задачи заключается в поверочном расчете конденсатора. Определим как изменится давление в конденсаторе если фактический расход отработавшего пара уменьшится и станет равным . При этом вычисляются последовательно:

13. Фактическое значение удельной паровой нагрузки

.

14. Фактическая кратность охлаждения

.

15. Фактический подогрев охлаждающей воды в конденсаторе, ºC

,

где - фактическое значение скрытой теплоты парообразования. Первоначально задается равной 2430 кДж/кг, а затем обязательно проверяется.

16. Коэффициент , учитывающий влияние паровой нагрузки конденсатора.

При нагрузке от до значение =1, при нагрузке значение , где . Здесь принимается равной величине из проектного расчета (п.п. 7, 11).

17. Коэффициент теплопередачи при фактическом расходе отработавшего пара и удельной паровой нагрузке . Определяется по формуле ВТИ (п. 8) при найденных выше значениях и .

18. Недогрев в конденсаторе до насыщения при фактическом расходе охлаждающей воды

.

19. Температура насыщения в конденсаторе при фактической входной температуре

.

20. Давление в конденсаторе при фактической входной температуре. Определяется с помощью таблиц воды и водяного пара как давление насыщения при температуры .

21. Расчетное значение скрытой теплоты парообразования , кДж/кг. Определяется с помощью таблиц воды и водяного пара по температуре или по давлению .

22. Полученное значение необходимо сравнить с заданным в п. 15. При существенном (больше 2%) несовпадении необходимо присвоить и повторить расчет, начиная с п. 15.

8