Исследование работы воздушно-конденсационных установок паротурбинных ТЭС при неравномерном теплоотводе (стр. 12 )

                                               (3.10)

Приняв, что

Получим:

                                               

Относительная погрешность определения количества тепла, выделившегося в процессе конденсации i-й трубы:

                                               (3.11)

Тогда абсолютная погрешность определения количества тепла, выделившегося в процессе конденсации i-й трубы:

                                       (3.12)

Аналогично, используя приведённые в [40] правила, получим:

Для суммарного теплосъёма с 4-х трубок:

                       (3.13)

Для средней температуры воздуха на выходе:

                       (3.14)

Относительная и абсолютная погрешности определения расхода воздуха по тепловому балансу:

                               (3.15)

                               (3.16)

Для среднего значения коэффициента теплопередачи, приведённого к наружной поверхности труб (приняв среднее значение равным 50 Вт/(м2ЧK)):

               (3.17)

                               (3.18)

Глава 4 Результаты экспериментального исследования

4.1 Влияние расхода охлаждающего воздуха на работу ВКУ

На рисунках 4.1 приведены графики изменения нагрева воздуха в теплообменнике (tвых-tвх) по высоте (h) при фиксированных тепловых нагрузках и различных расходах охлаждающего воздуха. Из графиков видно, что расход охлаждающего воздуха оказывает более существенное влияние на процесс теплообмена при малых тепловых нагрузках (менее 1,8кВт, рисунок 4.1-а – 4.1-б). При больших тепловых нагрузках выраженная разница в температурах при разных расходах охлаждающего воздуха проявляется лишь в нижней части выходного участка (более 1,8кВт, что соответствует рисункам 4.1-в – 4.1-е). Это происходит потому, что там происходит конденсация по всей длине каждой из теплообменных труб. Температурный напор в случае больших тепловых нагрузок отличается менее существенно. Расслоение в нижней части труб объясняется наличием неконденсирующихся газов, доля и влияние которых на коэффициент теплопередачи на рассматриваемом участке заметно увеличивается.

Рисунок 4.1 Распределение нагрева охлаждающего воздуха (на выходе) по высоте теплообменника при тепловой нагрузке

а) Q=1,1 кВт

б) Q=1,2 кВт

в) Q=1,8 кВт

г) Q=1,9кВт

д) Q=1,95 кВт

е) Q=2,05 кВт

4.2 Влияние тепловой нагрузки на работу ВКУ

На рисунках 4.2 приведены графики зависимости нагрева воздуха в теплообменнике (tвых-tвх) по высоте (h) при фиксированных расходах охлаждающего воздуха и различных тепловых нагрузках. Из графиков видно, что тепловая нагрузка оказывает существенное влияния на характер распределения температур охлаждающего воздуха на выходе из теплообменника. Перегиб графика, соответствующий малым тепловым нагрузкам, характеризует высоту, на которой резко уменьшается коэффициент теплопередачи (соответствует изменению толщины пленки конденсата внутри теплообменных труб). С ростом тепловой нагрузки перегиб становится более плавным, а зависимость стремится к линейной, что говорит о малом изменении коэффициента теплопередачи по длине трубы.

Рисунок 4.2 Изменение нагрева охлаждающего воздуха (на выходе) по высоте теплообменника при постоянном расходе охлаждающего воздуха

а) G=0,053 кг/с

б) G=0,06 кг/с

в) G=0,0635 кг/с

г) G=0,066 кг/с

д) G=0,07 кг/с

е) G=0,077 кг/с

4.3 Распределение расхода пара между параллельными трубками теплообменника ВКУ

На рисунках 4.3 представлена зависимость количества сконденсированного по трубам пара при постоянной тепловой нагрузке и различных расходах охлаждающего воздуха. В данном случае нет выраженной зависимости, особенно в случае больших нагрузок.

На рисунках 4.4 представлена зависимость количества сконденсированного по трубам пара при постоянном расходе охлаждающего воздуха при различных тепловых нагрузках. На всех графиках прослеживается рост массового расхода конденсата с ростом тепловой нагрузки, причем приращение массового расхода конденсата с ростом тепловой нагрузки для всех труб, не зависимо от их расположения меняется не существенно.

Рисунок 4.3 Распределение массового расхода конденсата по трубкам при фиксированной тепловой нагрузке

а) Q=1,1 кВт

б) Q=1,2 кВт

в) Q=1,5 кВт

г) Q=1,8 кВт

д) Q=1,89 кВт

е) Q=1,95 кВт

Рисунок 4.4 Распределение массового расхода конденсата по трубкам при фиксированном расходе охлаждающего воздуха

а) G=0,053 кг/с

б) G=0,06 кг/с

в) G=0,0635 кг/с

г) G=0,066 кг/с

д) G=0,072 кг/с

е) G=0,077 кг/с

4.4 Влияние тепловой нагрузки на эффективность конденсации в теплообменных трубках

На рисунках 4.5 приведены зависимости массового расхода конденсата в первой и четвертой трубах от тепловой мощности парогенератора Qпг. Величина Qпг характеризует количество пара, поступающего в рабочий участок, когда парогенератор выходит на режим установившегося кипения. Часть этого пара конденсируется Gк, часть уходит на нагрев стенок и прочее. Точка перегиба на графике для четвертой трубы характеризует момент, когда пар конденсируется по всей длине предыдущих труб, а часть его проходит в трубах без конденсации.

На рисунке 4.6 это же явление рассмотрено с точки зрения нагрева воздуха в верхней t1 и нижней t6 точках теплообменника при двух значениях расхода воздуха. Совпадение кривых на графике характеризует процесс конденсации, когда работают все трубки по всей длине. Полученные зависимости соответствует представленным выше. Так при разности давлений воздуха на входе и выходе из теплообменника 35 мм. вод. ст. и тепловой нагрузке 3,5 кВт наблюдается совпадение кривых на рисунке 4.6-а и наличие точки перегиба для четвёртой трубы рисунка 4.5-б.