Исследование работы воздушно-конденсационных установок паротурбинных ТЭС при неравномерном теплоотводе (стр. 6 )

Где и - расход пара на входе и выходе из участка соответственно.

[18] получил уравнения, в которых учитывается влияние на теплообмен дополнительного конвективного поперечного потока парогазовой смеси, суммарный поперечный поток пара на распределение продольных скоростей потока и парциальных давлений.

                               (1.35)

где

, ,                                (1.36)

- разность парциальных давлений пара в основной массе парогазовой смеси.

Условия теплообмена для оребрённых труб

Для воздушно-конденсационных установок относительно низкие коэффициенты теплоотдачи со стороны воздуха Вт/(м2*К) по сравнению с коэффициентами теплоотдачи со стороны конденсирующегося водяного пара или охлаждаемой воды могут быт частично скомпенсированы развитием поверхности со стороны охлаждающего воздуха. За счёт оребрения теплообменная поверхность может быть увеличена в 10..20 раз по сравнению с поверхностью гладких труб. Степень развития поверхности оптимизируется с учётом экономических соображений и технологии изготовления [19].

Выбор оптимальных размеров рёбер можно выполнить по минимуму суммарной массы поверхности теплообмена [19].

Полную поверхность теплообмена можно найти по формуле:

,                                                (1.37)

где - количество отводимого тепла, Вт;

- температурный набор;

- коэффициент теплопередачи, Вт/(м2*К).

                                       (1.38)

- коэффициент теплоотдачи, учитывающий термическое сопротивление со стороны пара и стенки, приведённый к условиям гладкой наружной поверхности трубки, Вт/(м2*К);

- приведённый коэффициент теплоотдачи от рёбер к воздуху, Вт/(м2*К);

- коэффициент оребрения.

Приведённый коэффициент теплоотдачи к воздуху определяется по формуле:

,                                        (1.39)

где E – коэффициент эффективности ребра [37]

                                       (1.40)

- гиперболический тангенс         (1.41)

- коэффициент оребрения трубки        (1.42)

- площадь поверхности рёбер и гладко?? трубы, м2.

Следовательно, массу рёбер можно найти следующим образом:

,                                        (1.43)

где - толщина ребра, м;

- плотность материала ребра, кг/м3;

Масса трубы:

,                                        (1.44)

где - толщина стенки трубы, м;

- плотность материала трубы, кг/м3.

Полная масса на единицу длины оребрённой трубы находится по формуле:

               (1.45)

После преобразования формулы получим зависимость для расчёта оптимальных значений геометрических параметров ребра:

               (1.46)

В [19] приведены примеры расчёта для трубки Ш25Ч2 мм из стали 20 при толщине ребра 0,2…0,6 мм, для стальных и алюминиевых рёбер при коэффициенте теплоотдачи от воздуха от 50 до 120 Вт/(м2*К) получено, что при уменьшении толщины ребра в пределах от 0,2 до 0,6 мм ведёт к увеличению теплоотдачи от стенки к воздуху; минимум массы лежит в диапазоне высот рёбер от 17 до 22 мм; уменьшение шага при заданном значении также уменьшает массу трубы. В итоге диапазон оптимальных высот 17..20 мм.

Следует отметить, что в приведённом расчёте не учтена зависимость и потеря давления от шага оребрения S.

Снижение до 1,5кВт/(м2*К) приводит к уменьшению оптимальной высоты ребра с 20 мм до 16 мм.

Наиболее сильное влияние на оптимальную высоту оказывает теплопроводность материала рёбер. К примеру, из расчёта следует, что стальные рёбра надо делать вдвое ниже, чем алюминиевые.

Таким образом, для воздушно-конденсационных установок, в которых используются рёбра из алюминиевых сплавов, оптимальная высота их, рассчитанная по минимальной суммарной массе поверхности теплообмена, лежит в пределах 16...22 мм в широком диапазоне измерения режимных параметров.