ЗАДАЧА5_3_АЭС_2014
.docxПРАКТИЧЕСКИЕ 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:
-
определить площадь поверхности теплообмена и основные размеры конденсатора , (число и длина трубок).
-
применительно к условиям спроектированного конденсатора определить, как изменится давление в конденсаторе если фактический расход отработавшего пара уменьшится и станет равным .
-
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:
-
Кратность охлаждения
,
где - расход охлаждающей воды, кг/с;
- расход пара в конденсатор, кг/с;
-
Число теплообменных трубок, шт.
,
где - число ходов для охлаждающей воды;
- внутренний диаметр трубки, м;
- скорость воды в трубках, м/с.
-
Подогрев охлаждающей воды в конденсаторе, ºC
,
где - скрытая теплота парообразования при давлении , кДж/(кг;
- теплоемкость охлаждающей воды, кДж/(кг C);
-
Температура охлаждающей воды на выходе конденсатора, ºC
.
-
Тепловая мощность, передаваемую охлаждающей воде в конденсаторе, кВт
.
-
Средний температурный напор, ºC
где - температура насыщения при давлении в конденсаторе .
-
Удельная паровая нагрузка конденсатора. Первоначально задается в диапазоне 40…60 кг/(м²·ч), а затем обязательно проверяется.
-
Коэффициент теплопередачи (формулу ВТИ) вычисляется по одному из двух выражений.
При 35 C
;
При =35…45C
,
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.
-
Площадь поверхности теплообмена, м²
.
-
Длина теплообменных трубок, м
,
где - наружный диаметр трубок, м.
-
Расчетное значение удельной паровой нагрузки конденсатора, кг/(м²·ч)
.
-
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:
-
Фактическое значение удельной паровой нагрузки
.
-
Фактическая кратность охлаждения
.
-
Фактический подогрев охлаждающей воды в конденсаторе, ºC
,
где - фактическое значение скрытой теплоты парообразования. Первоначально задается равной 2430 кДж/кг, а затем обязательно проверяется.
-
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).
-
Коэффициент теплопередачи при фактическом расходе отработавшего пара и удельной паровой нагрузке . Определяется по формуле ВТИ (п. 8) при найденных выше значениях и .
-
Недогрев в конденсаторе до насыщения при фактическом расходе охлаждающей воды
.
-
Температура насыщения в конденсаторе при фактической входной температуре
.
-
Давление в конденсаторе при фактической входной температуре. Определяется с помощью таблиц воды и водяного пара как давление насыщения при температуры .
-
Расчетное значение скрытой теплоты парообразования , кДж/кг. Определяется с помощью таблиц воды и водяного пара по температуре или по давлению .
-
Полученное значение необходимо сравнить с заданным в п. 15. При существенном (больше 2%) несовпадении необходимо присвоить и повторить расчет, начиная с п. 15.