Исследование работы воздушно-конденсационных установок паротурбинных ТЭС при неравномерном теплоотводе (стр. 1 )

КАЛУЖСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ ИМЕНИ К. Э. ЦИОЛКОВСКОГО

На правах рукописи

КАЛИНИН АЛЕКСАНДР ЮРЬЕВИЧ

Исследование работы воздушно-конденсационных установок паротурбинных ТЭС при неравномерном теплоотводе

Специальность 05. 14. 14

«Тепловые электрические станции, их энергетические системы и агрегаты»

Диссертация на соискание учёной степени кандидата технических наук

Научный руководитель

доктор технических наук,

профессор

Калуга – 2015

СОДЕРЖАНИЕ

Перечень условных обозначений, символов, единиц и терминов        3

ВВЕДЕНИЕ        5

Глава 1 Краткий обзор работ, посвящённых конденсации пара        8

1.1 Конденсация неподвижного пара        8

1.2 Конденсация движущегося пара        18

1.3 Конденсация пара из паровоздушной смеси        23

1.4 Условия теплообмена для оребрённых труб        25

1.5 Основные типы схем воздушно-конденсационных установок        30

1.6 Конденсации пара в параллельных каналах        34

1.7 Выводы. Постановка задачи исследования        37

Глава 2 Расчетно-теоретический анализ процесса конденсации в параллельных каналах        38

2.1 Физическая модель        38

2.2 Математическая модель        39

2.2.1 Краткий обзор основных программных комплексов для расчёта теплофизических процессов        39

2.2.2 Описание математической модели конденсации пара в аппаратах воздушного охлаждения        40

2.3 Вычислительный эксперимент        49

2.4 Выводы вычислительного эксперимента        55

Глава 3. Экспериментальная установка. Методика проведения опытных исследований и обработки данных        56

3.1 Описание экспериментальной установки        56

3.1.1 Назначение экспериментальной установки        56

3.1.2 Комплектность. Схема установки        57

3.1.3 Технические данные        58

3.1.4 Устройство и работа установки и составных частей        61

3.1.5 Состав электрооборудования        67

3.2 Методика проведения эксперимента        68

3.2.1 Подготовка к работе        68

3.2.2 Проведение измерений        69

3.3. Методика обработки экспериментальных данных        70

3.5 Определение погрешностей измерений        71

Глава 4 Результаты экспериментального исследования        74

4.1 Влияние расхода охлаждающего воздуха на работу ВКУ        74

4.2 Влияние тепловой нагрузки на работу ВКУ        78

4.3 Распределение расхода пара между параллельными трубками теплообменника ВКУ        82

4.4 Влияние тепловой нагрузки на эффективность конденсации в теплообменных трубках        89

4.5 Оценка зоны неэффективной работы теплообменника в зависимости от тепловой нагрузки и расхода охлаждающего воздуха        92

4.6 Выводы экспериментального исследования        96

Глава 5 Экспериментальное исследование температурного состояния элементов промышленной воздушно-конденсационной установки        97

5.1 Технические характеристики и тепловая схема        97

5.2 Измерение параметров        103

5.3 Анализ полученных результатов. Сопоставление экспериментальных и расчётно-теоретических данных        106

ЗАКЛЮЧЕНИЕ        109

Приложение 1.Часть текста программы        111

ЛИТЕРАТУРА        115

Перечень условных обозначений, символов, единиц и терминов

- скорость, м/с

- толщина плёнки, м

- плотность, кг/м3

- теплота парообразования, Дж/кг

- коэффициент теплопередачи, Вт/(м2*К)

- коэффициент теплопроводности, Вт/(м*К)

- динамическая вязкость, Па*с

- кинематическая вязкость, м2/с

- удельная теплоёмкость, Дж/(кг*К)

- число Рейнольдса;

- число Архимеда;

- число Нуссельта;

- число Прандтля

- число Кутателадзе;

- число Галилея;

- длина, м

- высота, м

- плотность теплового потока, Вт/м2

- паросодержание

- диаметр, м

- объёмный вес, кг/м3

- расход пара, кг/м3

- температура, К

- координаты, м

ВВЕДЕНИЕ

В настоящее время в энергетике всё большее внимание при разработке новых технологий уделяется вопросам экологии. В этом плане большой интерес вызывают воздушно-конденсационные установки (ВКУ) для тепловых электростанций. В отличие от традиционных конденсационных установок, охлаждаемых водой, они имеют важные преимущества:

независимость от наличия воды (что позволяет осуществлять строительство электростанций в местах с ограниченными водными ресурсами); уменьшение выбросов водяных паров в атмосферу (что обеспечивает благоприятный микроклимат в районе электростанции для населения); уменьшение платы за водопользование, стоимость которого быстро растёт.

Об этом свидетельствуют многочисленные сообщения о строительстве ВКУ и сухих градирен в различных странах мира, в том числе, в России.