3.3. Расчет параметров пара в камерах отборов цсд в режиме чн

В результате расчета СПП известны параметры пара на выходе из СПП. При наличии в схеме ЦСД (К-500-60/1500, К-1000-60/1500-1) параметры пара на входе в ЦСД можно определить следующим образом:

1. Выполнить расчет Р₀ по формуле (18). Энтальпия пара на входе в ЦСД равна энтальпии пара на выходе из СПП (потеря давления при дросселировании пара в перепускных паропроводах. Все остальные параметры пара на входе в ЦСД определяются на основе известных Р₀ и t₀.

2. При отсутствии расчетов СПП в режиме ЧН параметры пара на входе в ЦСД можно определить по аналогии с ЦВД, по формулам (1) ÷ (4). Температура пара на входе в СПП принимается нами такой же, как и в номинальном режиме.

3. Параметры пара на выходе из ЦСД определяются также аналогично тому, как это сделано в ЦВД, по формулам (5) ÷ (6).

4. Параметры пара в камерах отборов ЦСД определяются по формулам (7) ÷ (9).

5. Пересчет КПД проточной части ЦСД и определение действительных параметров пара в камерах отборов ЦСД выполняют по формулам, которые приведены в п.3.4., (26) ÷ (29).

Для пересчета _{oiцсд_чн} потребуются расходы пара на входе и на выходе из ЦСД при ЧН, и геометрические параметры выхлопной части ЦСД.

Расходы пара на входе и на выходе из ЦСД при режиме НН можно подсчитать по данным П1 и П2 [4, с. 175÷179], использовав формулу (*).

(*)

Здесь расходы пара на входе в ЦВД, расход сепарата из СПП, расход пара на ТПН, расходы пара в отборах ЦВД при номинальной нагрузке, кг/с. Пересчет расходов для режима частичной нагрузки в первом приближении оцениваем, как расход на НН умноженный на N_отн=N/N_ном.

Относительно геометрических параметров выхлопной части ЦСД немного сложнее, т.к. в справочных данных эти характеристики не приведены. Их можно оценить с помощью уравнения сплошности.

Сечение выхлопа ЦСД подсчитаем по формуле:

(**)

Здесь G­_кv_к– объемный расход пара на выходе из ЦСД, м³/с; с₂ – абсолютная скорость на выходе из ЦВД; ₂ – угол между вектором скорости с₂ и вектором окружной скорости u. Угол ₂ на выходе из ЦСД можно приближенно оценить величиной 90.

Скорость с₂ оценим по величине потерь с выходной скоростью в ЦСД примерно 20  40 кДж/кг. Оценим для расчетов эту потерю величиной 30 кДж/кг. Из соотношения Н_вс = с²₂/2 = 30, получим, что с₂  245 м/с.

Определив сечение выхлопа из ЦСД и зная расход пара в ЦСД, на ЧН можно легко пересчитать Н_{вс_чн}.

3.4. Расчет параметров пара в камерах отборов цнд в режиме чн

Давление в проточной части ЦНД изменяется не только от нагрузки турбины, но и от давления на выхлопе из турбины (температуры воды на входе в конденсатор). Температура охлаждающей воды на входе в конденсатор по заданию у всех разная, и она отличается от заводских значений. Это обстоятельство требует пересчета параметров пара в проточной части и _oiцнд как при номинальной нагрузке, так и при частичной нагрузке.

3.4.1. Расчет давления в конденсаторе при заданной температуре охлаждающей воды

Надо, прежде всего, провести расчет температуры (давления) в конденсаторе при заданной температуре охлаждающей воды.

При этом, в соответствии с заданным типом ТУ, по [2 табл.3.9,с. 242, 3, 4 табл.9, с.186] выбирают тип конденсатора.

Для выбранного типа конденсатора из справочных данных определяем:

- кратность охлаждения, m кг/кг;

- число ходов охлаждающей воды, Z;

- число охлаждающих трубок, n, шт.;

- внутренний диаметр трубок, d_вн, мм;

- площадь поверхности охлаждения, F_к, м²;

- число конденсаторов;

- расход пара, D_к кг/с;

Возможны случаи, когда не все данные, которые Вам необходимы для расчетов, приведены в Справочнике. В этом случае попытайтесь получить недостающие данные путем пересчета приведенных в Справочнике данных, либо обратитесь за консультацией к руководителю КП.

На основании уравнений теплового баланса и теплопередачи, записанные для конденсатора, определяем температуру конденсата из выражения

, (19)

где t_к – температура пара и конденсата в конденсаторе, С;

t_ов1 – температура охлаждающей воды на входе в конденсатор, задана, С;

r – скрытая теплота конденсации, кДж/кг. В диапазоне возможных изменений давлений в конденсаторе по причине частичных нагрузок и изменений температура воды на входе, допустимо считать эту величину постоянной и равной, примерно, 2400 кДж/кг;

m – кратность охлаждения в конденсаторе, m=G_ов/D_к. Если величину m нельзя получить из справочных данных, то задаем значение этой величины для НН – m  5060;

С_р – теплоемкость воды, 4,19 кДж/кгК;

d_к – паровая нагрузка конденсатора. d_к = D_к/F_к;

F_к – площадь поверхности теплообмена, м²;

–средний коэффициент теплопередачи в конденсаторе, кВт/м²К.

Наиболее распространенной в настоящее время зависимостью для определения среднего коэффициента теплопередачи в конденсаторе является эмпирическая формула Л.Д. Бермана, составленная на основании испытаний промышленных конденсаторов и учитывающая влияние различных факторов.

, (20)

здесь, a - коэффициент чистоты трубок. a = 0,60,85, для чистых труб a = 0,85. В нашем случае ТУ проработала некоторое время, поэтому трубки нельзя считать чистыми. Рекомендуется в расчетах принимать а=0,8;

d_вн – внутренний диаметр трубок конденсатора, м;

x = 0,12a(1+0,15t_ов1) – эмпирический коэффициент, зависящий от t_ов1 и а;

d_k­ =D_k/F_k – паровая нагрузка конденсатора, кг/(см²)

b = 0,52 – 7,2 d_k

w_ов1 – скорость охлаждающей воды в трубках конденсатора на одном ходе определяется по формуле

(21)

Оптимальное значение скорости воды в конденсаторе находится в диапазоне значений w_ов1 = 1,5  2,5 м/с.

Здесь, v_ов – удельный объем охлаждающей воды, м³/кг;

n_тр1 – число трубок одного хода конденсатора, шт;

Ф_z – множитель, учитывающий влияние числа ходов воды Z в конденсаторе.

(22)

здесь Z – число ходов охлаждающей воды в конденсаторе;

Из (22) видно, что при Z=2, Ф_z=1

Ф_d – множитель, учитывающий паровую нагрузку в конденсаторе. При паровой нагрузке от номинальной до граничной – Ф_d = 1.

d_k^гр = (0,9 – 0,012t_ов1)d_к^ном (23)

Если d_к < d_k^гр , то Ф_d = (d_к/ d_k^гр)(2 – (d_к/ d_k^гр))

При расчете в Excel К_ср в конденсаторе можно воспользоваться макросом (24)

kkond(a, d_вн, D_k, d_k, m, t_ов1,N/N_ном, F_k, n, z) (24)

kkond – средний коэффициент теплопередачи в конденсаторе, кВт/м²К;

а – коэффициент чистоты трубок, а=0,8;

D_к – расход пара в конденсатор, кг/с;

d_к – паровая нагрузка конденсатора, кг/(см²);

m – кратность охлаждения, кг/кг;

t_ов1 – температура охлаждающей воды на входе в конденсатор, °С;

N/N_ном – величина частичной нагрузки;

F_к –площадь поверхности охлаждения конденсатора, м²;

n – число охлаждающих трубок в конденсаторе, шт;

Z – число ходов охлаждающей воды в конденсаторе.

Температуру пара (конденсата) в конденсаторе можно определить с помощью макроса (25)

t_k(t_ов1, m, К_ср, d_k) (25)

t_k – температура пара и конденсата в конденсаторе, °С;

t_ов1 – температура охлаждающей воды на входе в конденсатор, °С;

m – кратность охлаждения в конденсаторе;

К_ср – средний коэффициент теплопередачи в конденсаторе, кВт/м²К;

d_к – паровая нагрузка конденсатора, кг/(см²).

Определив температуру пара (конденсата) в конденсаторе при заданной температуре охлаждающей воды на входе, по t_к определяем Р_к (при условии, что Р_газ  0) и другие недостающие параметры на выходе из ЦНД при номинальной и частичной нагрузках (v_z, h_z, x_z ).

Внутренний относительный КПД проточной части ЦНД определяем для режимов номинальной и частичной нагрузок по формуле (26)

(26)

Для номинальной нагрузки H₀^цнд в (26) определяем как H₀₀ = h₀₀ – h_z0

Для частичной нагрузки – H₀^цнд =H₀ = h₀ – h_z.

Здесь: k_n – коэффициент, учитывающий число оборотов Т. При n=50 c^-1– k_n=1; при n=25 c^-1 – k_n=1,005

k_l – коэффициент, учитывающий оптимальность профиля лопатки по высоте. Для Т с n=25 c^-1, k_l = 1, а для Т с n=50 c^-1, k_l зависит от длины лопатки последней ступени, и определяется по таблице:

l_2z, мм  800 900 1000 1200

k_l…………….1,000 0,997 0,993 0,988

k_вл – коэффициент, учитывающий влияние влажности, определяется

по формуле (13);

D_z – расход пара на выхлопе из ЦНД (одного потока, если ЦНД двухпоточный), при НН – D_z0, кг/с;

D₀^цнд – расход пара на входе в ЦНД (одного потока, если ЦНД двухпоточный), при НН – D₀₀^цнд кг/с;

H_вс^ном, H_вс^част – потери с выходной скоростью на номинальном и на режиме частичной нагрузки, соответственно, определяются по формуле

(27)

где _z – кольцевая площадь одного потока последней ступени турбины), м²;

_z = d_2z / l_2z; d_2z – средний диаметр последней ступени ЦНД, l_2z – высота рабочей лопатки последней ступени ЦНД;

_z, _z определяются по заводским данным [2, табл. 3.7, с.208, 4, табл. П3, c. 179].

Для расчета потерь с выходной скоростью в режимах НН и ЧН с помощью Excel записан макрос deltaHvs.

deltaHvs(D_k, v_k, Ω_z, θ_z) (28)

deltaHvs – потери в ЦНД с выходной скоростью на режимах НН и ЧН, кДж/кг;

D_к=D_z – расход пара в конденсатор при НН и ЧН, кг/с;

v_k=v_z – удельный объем пара на выходе из ЦНД при НН и ЧН, м³/кг;

Ω_z – кольцевая площадь одного потока последней ступени турбины, м²;

θ_z – веерность.

Для расчета внутреннего относительного КПД проточной части ЦНД в режимах НН и ЧН записан макрос etaoicnd_t.

etaoicnd_t(P₀, t₀, P_k, K_n, K_l, gamma_vu, D_z, D₀, deltaHvs) (29)

etaoicnd_t – внутренний относительный КПД проточной части ЦНД при заданной температуре охлаждающей воды в режимах НН и ЧН;

P₀ – давление на входе в ЦНД при ЧН (при НН – P₀₀), МПа

t₀ – температура перегретого пара на входе в ЦНД;

P_k – давление пара на выхлопе ЦНД (при НН – Р_z0, при ЧН – Р_z);

K_n, K_l – поправочные коэффициенты, учитывающие число оборотов турбины и оптимальность профиля лопатки по высоте, соответственно;

gamma_vu – коэффициент, учитывающий влагоудаление в проточной части ЦНД;

D_z – расход пара в конденсатор при НН и ЧН, кг/с;

D₀ – расход пара на входе в ЦНД (одного потока, если ЦНД двухпоточный), при НН – D₀₀^цнд кг/с;

deltaHvs – потери в ЦНД с выходной скоростью на режимах НН и ЧН, кДж/кг.