§ 3.5. Конденсаторы паровых турбин

где Dк — расход конденсируемого пара, кг/с; iк — энтальпия пара в конденсаторе, кДж/кг; i — энтальпия конденсата, кДж/ св — теплоемкость охлаждающей воды, кДж/(кг·К); t и t — температуры охлаждающей воды на выходе из конденсатора и на входе в него, °С.

Кратность охлаждения (кг/кг) для конденсатора

Количество теплоты (кДж/с), отдаваемое конденсирующим паром в конденсаторе в течение секунды:

Q=Dк(iк-i ). (3.49)

Количество теплоты (кДж/с), воспринимаемое охлаждающей водой в конденсаторе в течение секунды:

Q=W(t -t )cв. (3.50)

Поверхность (м 2 ) охлаждения конденсатора определяется уравнения теплопередачи

Fк=Q/(кΔtср), (3.51)

где к — коэффициент теплопередачи, кВт/(м 2 ·К); Δtср — средний температурный напор в конденсаторе, °С, определяемый по формуле

Δtср=tнп-(t +t )/2, (3.52)

где tнп — температура насыщенного пара, °С.

Задача 3.71. Определить расход охлаждающей воды для конденсатора паровой турбины, если расход конденсирующего пара Dк=16,8 кг/с, энтальпия пара в конденсаторе iк=2300 кДж/кг, давление пара в конденсаторе рк=3,510 3 Па, температура охлаждающей воды на входе в конденсатор t =10°С, а температура выходящей воды на 5°С ниже температуры насыщенного пара в конденсаторе.

Ответ: W=1010 кг/с.

Задача 3.72. Определить расход охлаждающей воды и кратность охлаждения для конденсатора паровой турбины, если расход конденсирующего пара Dк=10 кг/с, энтальпия пара в конденсаторе iк=2360 кДж/кг, давление пара в конденсате рк=3,510 3 Па, температура охлаждающей воды на входе в конденсатор t =13°C, а температура выходящей воды на 4°С ни температуры насыщенного пара в конденсаторе.

Решение: Температуру насыщенного пара при давлен рк=3,510 3 Па определяем по табл. 2 (см. Приложение): tнп=26,7°С.

Температура охлаждающей воды на выходе из конденсатора

t =tнп-4=26,7-4=22,7°С.

Энтальпию конденсата при давлении рк=3,510 3 Па находим также по табл. 2 (см. Приложение): i =111,8 кДж/кг.

Расход охлаждающей воды для конденсатора определяем по формуле (3.47):

Кратность охлаждения для конденсатора, по формуле (3.48),

т=W/Dк=553/10=55,3 кг/кг.

Задача 3.73. Определить кратность охлаждения для конденсатора паровой турбины, если пар поступает в конденсатор при давлении рк=3,510 3 Па со степенью сухости х=0,91. Температура охлаждающей воды на входе в конденсатор t =11°C, а температура выходящей воды на 5°С ниже температуры насыщенного пара в конденсаторе.

Ответ: т=49,6 кг/кг.

Задача 3.74. Конденсационная турбина с одним промежуточным отбором пара при давлении рп=0,4 МПа работает при начальных параметрах пара р0=4 МПа, t0=425°С и давлении пара в конденсаторе рк=3,510 3 Па. Определить расход охлаждающей воды и кратность охлаждения для конденсатора паровой турбины, если расход конденсирующего пара Dк=6,5 кг/c, температура охлаждающей воды на входе в конденсатор t =10°C, температура выходящей воды на 5°С ниже температуры насыщенного пара в конденсаторе и относительные внутренние кпд части высокого давления и части низкого давления η =η =0,8.

Р ешение: Энтальпию пара i0 находим по is-диаграмме (рис. 3.16): i0=3280 кДж/кг.

Энтальпии пара iпа и iка определяем, построив на is-диаграмме процесс адиабатного расшире­ния пара от начального его состояния до конечного: iпа=2725 кДж/кг; iка=2130 кДж/кг.

Энтальпию пара, поступающего из отбора, определяем по формуле (3.42):

iп=i0-(i0-iпа)η =3280-(3280-2725)0,8=2836 кДж/кг.

Энтальпия пара в конденсаторе, по формуле (3.43),

iк=iп-(iп-iка)η =2836-(2836-2130)0,8=2271 кДж/кг.

Энтальпию конденсата и температуру насыщенного пара при давлении рк=3,510 3 Па находим по табл. 2 (см. Приложение):

i =111,8 кДж/кг; tнп=26,7°С. Температура охлаждающей воды на выходе из конденсатора

t =tнп-5= 26,7- 5=21,7°С.

Расход охлаждающей воды для конденсатора определяем по формуле (3.47):

Кратность охлаждения для конденсатора, по формуле (3.48),

т=W/Dк=286,4/6,5=44 кг/кг.

Задача 3.75. Конденсационная турбина с одним промежуточ­ным отбором пара при давлении рп=0,4 МПа работает при начальных параметрах пара р0=3 МПа, t0=380°C и давлении пара в конденсаторе рк=4·10 3 Па. Определить расход охлажда­ющей воды и кратность охлаждения для конденсатора паровой турбины, если расход конденсирующего пара Dк=8,5 кг/с, тем­пература охлаждающей воды на входе в конденсатор t =11°C, температура воды на выходе из конденсатора t =21°C; отно­сительный внутренний кпд части высокого давления ηoi=0,74 и относительный внутренний кпд части низкого давления η =0,76.

Ответ: W=444,5 кг/с; т = 52,3 кг/кг.

Задача 3.76. Конденсационная турбина работает при началь­ных параметрах пара р0=3,5 МПа, t0=435°C и давлении пара в конденсаторе рк=4·10 3 Па. Определить количество теплоты отдаваемое конденсирующимся паром в конденсаторе турбины, если расход конденсирующего пара Dк=12 кг/с и относительный внутренний кпд турбины ηoi=0,76.

Ответ: Q = 27 348 кДж/с.

Задача 3.77. Определить количество теплоты, воспринимаемое охлаждающей водой в конденсаторе паровой турбины, если расход конденсирующего пара Dк=8,5 кг/с, кратность охлаждения m=54 кг/кг, давление пара в конденсаторе рк=3·10 3 Па, температура охлаждающей воды на входе в конденсатор t =12°С и температура выходящей воды на 4°С ниже температуры насыщенного пара в конденсаторе.

Ответ: Q = 15 386 кДж/с.

Задача 3.78. Для паровой турбины с эффективной мощностью Ne=2600 кВт и удельным расходом пара de=6,5 кг/(кВ·ч) определить количество теплоты, воспринимаемое охлаждающей водой в конденсаторе турбины, если кратность охлаждения т=55 кг/кг, температура охлаждающей воды на входе в конденсатор t =10,5°C и температура воды на выходе из конденсатора t =21°С.

Ответ: Q=11374 кДж/с.

Задача 3.79. Для паровой турбины с эффективной мощностью Ne=2000 кВт и удельным расходом пара de=5,5 кг/(кВ·ч) определить поверхность охлаждения конденсатора турбины, если энтальпия пара в конденсаторе iк=2350 кДж/кг, давление пара в конденсаторе рк=5·10 3 Па, коэффициент теплопередачи к=3,9 кВт/(м 2 ·К) и средний температурный напор в конденсаторе Δtср=10°С.

Ответ: Fк=173,3 м 2 .

Задача 3.80. Конденсационная турбина с эффективной мощностью Nе=5000 кВт и удельным расходом пара de=5,8 кг/(кВт·ч) работает при начальных параметрах р0=3,5МПа, t0=435°С и давлении пара в конденсаторе рк=4·10 3 Па. Определить поверхность охлаждения конденсатора турбины, если температура охлаждающей воды на входе в конденсатор t =14°C, температура воды на выходе из конденсатора t =24°С, коэффициент теплопередачи к=4 кВт/(м 2 ·К) и относительный внутренний кпд турбины ηoi=0,75.

Решение: Расход конденсирующего пара определяем формулы (3.40):

D=Dк=deNe/3600=5,85000/3600=8,06 кг/с.

Энтальпию пара i0 определяем по is-диаграмме (рис. 3.17):

i 0=3320 кДж/кг.

Энтальпию пара iка находим, построив процесс адиабатного расширения пара на is-диаграмме: iка=2120 кДж/кг.

Энтальпия пара в конденсаторе

iк=i0-(i0-iк)ηoi=3320-(3320-2120)0,75=2420 кДж/кг.

Энтальпию конденсата при давлении рк=410 3 Па находим из табл. 2 (см. Приложение): i =121 кДж/кг.

Количество теплоты, отдаваемое конденсирующим паром и конденсаторе в течение секунды, по формуле (3.49),

Q=Dк(iк-i )=8,06(2420-121)=18530 кДж/с.

Температуру насыщенного пара при давлении рк=410 3 Па находим по табл. 2 (см. Приложение): tнn=29°C.

Средний температурный напор в конденсаторе, по формуле (3.52),

Δtср=tнп-(t +t )/2=29-(14+24)/2=10°С.

Поверхность охлаждения конденсатора, по формуле (3.51),

Fк=Q/(kΔtср)=18530/(410)=463,2 м 2 .

Задача 3.81. Определить поверхность охлаждения конденсатора турбины, если расход охлаждающей воды для конденсатора W=450 кг/с, кратность охлаждения т=55кг/кг, энтальпия пара в конденсаторе iк=2400 кДж/кг, давление пара в конденсаторе рк=410 3 Па, температура охлаждающей воды на входе в конденсатор t =12°C, температура воды на выходе из конденсатора t =22°С и коэффициент теплопередачи к=3,7 кВт/(м 2 К).

Ответ: Fк=420,9 м 2 .

Задача 3.82. Определить средний температурный напор в конденсаторе турбины, если расход конденсирующего пара Dк=7,6 кг/с, энтальпия пара в конденсаторе iк=2330 кДж/кг, давление пара в конденсаторе рк=3,510 3 Па, поверхность охлаждения конденсатора Fк=410 м 2 и коэффициент теплопередачи к=3,65 кВт/(м 2 К).

Ответ: Δtср=11,5°С.

Задача 3.83. Определить средний и температурный напор в конденсаторе турбины, если расход конденсирующего пара Dк=7,8 кг/с, кратность охла­ждения т=55 кг/кг, давление пара в к конденсаторе рк=410 3 Па, температура охлаждающей воды на входе в конденсатор t =12°C, температура выхо­дящей воды на 6°С ниже температуры насыщенного пара в конденсаторе, поверхность охлаждения конденсатора Fк=430 м 2 и коэффициент теплопере­дачи к=4 кВт/(м 2 К).