Раздел 2. Проверка результатов расчета с использованием эвм и расчет характеристик конденсатора на переменный режим

Результаты проведенных в разделе 1 расчетов проверяются с использованием программного комплекса по обработке результатов экспресс-испытаний конденсаторов паровых турбин [1].

Исходные данные к расчету приняты по табл. 1.1–1.3.

Результаты поверочного теплового расчета конденсатора с использованием ЭВМ в сопоставлении с результатами «ручного» расчета, принятыми по данным табл. 1.4–.1.6, приведены в табл. 2.1.

Таблица 2.1. Проверка результатов расчета

Наименование показателя, обозначение, единица измерения	Значение при расчете по методике
	ВТИ			КТЗ			УГТУ-УПИ
	«Ручной расчет	Расчет на ЭВМ	«Ручной расчет		Расчет на ЭВМ	«Ручной расчет		Расчет на ЭВМ
1. Температура охлаждающей воды на выходе из конденсатора t2в, ^оC	25,9	25,9	25,87		25,86	25,87		25,86
2. Недогрев охлаждающей воды до температуры насыщения δt, ^оC	4,8	4,8	8,23		8,24	8,16		8,14
3. Температура насыщения tн, ^оC	30,7	30,7	34		34,1	34		34
4. Давление пара в паровом пространстве конденсатора рк, кПа	4,421	4,389	5,352		5,316	5,333		5,293

По результатам сопоставления можно сделать следующие выводы: результаты ручного расчета соответствуют, в пределах погрешности расчета, результатам расчета на ЭВМ.

Характеристики конденсатора на переменный режим построены по результатам расчета конденсатора в программном комплексе на рис. 3.1–3.4. При этом на рис. 3.1 и 3.2 даны характеристики при расходе охлаждающей воды через конденсатор согласно варианта задания (G_в = 20000 м³/ч), а на рис. 3.3 и 3.4 – при расходе воды, равно 70 % от этого значения, т.е. G_в = 14000 м³/ч.

Рис. 3.1. Недогрев охлаждающей воды до температуры насыщения δt, ^оC (G_в=20000 м³/ч)

Рис. 3.2. Давление пара в паровом пространстве конденсатора р_к, кПа (G_в = 20000 м³/ч)

Рис. 3.3 Недогрев охлаждающей воды до температуры насыщения δt, ^оC (G_в=14000 м³/ч)

Рис. 3.4 Давление пара в паровом пространстве конденсатора р_к, кПа (G_в = 14000 м³/ч)

Раздел 3. Исследовательская часть

Выполняется расчетное исследование влияния изменения одного из конструктивных или режимных параметров работы конденсатора на его основные технико-экономические показатели. Расчеты выполняются по методике УГТУ-УПИ. Алгоритм расчета соответствует приведенному в табл. 1.6.

Согласно заданию руководителя, исследуется влияние следующего параметра: относительное содержание воздуха в паре ε.

Значения параметра, при которых выполняется расчет (согласно заданию руководителя), кг/кг:

1. 5∙10^–3 2. 5∙10^–4 3. 5∙10^–6 4. 5∙10^–7

Результаты расчета приведены в табл. 3.1.

Таблица 3.1. Поверочный тепловой расчет конденсатора по методике УГТУ (УПИ) (исследовательская часть)

Наименование показателя, обозначение, единица измерения	Метод определения	Значение показателя при значениях влияющего параметра (ε, кг/кг)
		5∙10^–3	5∙10^–4	5∙10^–6	5∙10^–7
1. Температура охлаждающей воды на выходе из конденсатора t2в, ^оC	Результаты расчета на ЭВМ	25,78	25,85	25,87	25,87
2. Недогрев охлаждающей воды до температуры насыщения δt, ^оC	Результаты расчета на ЭВМ	16,09	9,24	7,85	7,76
3. Температура насыщения tн, ^оC	Результаты расчета на ЭВМ	41,87	35,09	33,72	33,63
4. Давление пара в паровом пространстве конденсатора рк, кПа	Результаты расчета на ЭВМ	8,099	5,618	5,205	5,178

На рис. 3.1–3.4 показаны графические зависимости изменения основных показателей работы конденсатора от изменяемого параметра.

Рис. 3.1. Недогрев охлаждающей воды до температуры насыщения δt, ^оC, в зависимости от относительного содержания воздуха в паре ε, кг/кг

Рис. 3.2. Давление пара в паровом пространстве конденсатора р_к, кПа, в зависимости от относительного содержания воздуха в паре ε, кг/кг

Рис. 3.3. Температура насыщения t_н, ^оC, в зависимости от относительного содержания воздуха в паре ε, кг/кг

Рис. 3.4. Температура охлаждающей воды на выходе из конденсатора t_2в, ^оC, в зависимости от относительного содержания воздуха в паре ε, кг/кг

Анализ данных рис. 3.1–3.4 позволяет сделать следующие выводы относительно влияния исследуемого параметра на показатели работы конденсатора:

В конденсатор поступает не чистый пар, а смесь пара с неконденсирующимися газами (в основном с воздухом), которую принято называть паровоздушной смесью. Отношение количества воздуха G_в, попадающего в конденсатор, к количеству конденсируемого пара G_к называют относительным содержанием воздуха ε. Значение ε зависит от качества монтажа и ухода за конденсационной установкой, её типа, мощности, нагрузки, конструктивных размеров и других факторов.

Рассмотрим влияние присосов воздуха на распределение парциальных давлений в конденсаторе. Предположим, что в конденсатор (рис. 3.5) при установившемся режиме поступает G_к пара и G_в воздуха при давлении р_к.

 

Рис. 3.5. Изменение параметров паровоздушной смеси в конденсаторе: а) – изменение парциального давления пара рп и давления в конденсаторе рк; б) – изменение температуры пара tп и относительного содержания воздуха ε

 

Связь между парциальными давлениями пара и воздуха в паровоздушной смеси или зависимость парциального давления пара от давления в конденсаторе и относительного содержания воздуха можно представить в виде уравнения:

 

При входе в конденсатор относительное содержание воздуха очень мало и парциальное давление пара р_п практически оказывается равным давлению в конденсаторе р_к. По мере движения паровоздушной смеси через конденсатор пар конденсируется и относительное содержание воздуха ε растёт. Вследствие этого парциальное давление пара р_п падает. Вместе с тем давление в нижней части конденсатора меньше, чем в верхней ( р’_к < р_к). Снижение давления при проходе через конденсатор необходимо для создания потока паровоздушной смеси. Перепад давлений на входе и выходе из конденсатора Dр_к = р_к – р’_к называется паровым сопротивлением конденсатора. В нижней части конденсатора парциальным давлением воздуха р_в нельзя пренебречь, так как оно в значительной мере повышается вследствие увеличения его плотности и относительного содержания в паровоздушной смеси.

В конденсатор, как правило, поступает насыщенный пар с большей или меньшей степенью влажности. По мере движения паровоздушной смеси и конденсации пара температура пара в конденсаторе уменьшается, так как снижается парциальное давление насыщенного пара. Это происходит из-за присутствия воздуха и возрастания его относительного содержания в паровоздушной смеси, а также наличия парового сопротивления конденсатора и снижения общего давления паровоздушной смеси.