Компоновка трубных пучков. Конденсаторы

Компоновка трубных пучков

Понятие компоновки включает в себя как собственно конфигурацию трубного пучка в границах трубной доски и в паровом пространстве, так и компактность, глубину и плотность, характеризующие размещение трубок. От правильно выбранной компоновки трубного пучка зависит эффективность работы аппарата с точки зрения минимизации аэродинамического сопротивления и равномерности распределения параметров процесса теплообмена в пучке.

Размещение трубок в трубном пучке определяется способом и шагом разбивки. Различают следующие способы разбивки трубок в трубном пучке (рис. 1. 12): шахматная и ее частный случай — треугольная; коридорная и ее частный случай — квадратная; радиальная; разбивка по концентрическим окружностям. При треугольной разбивке оси трубок размещаются по углам равностороннего треугольника, что обеспечивает большую прочность трубной доски при заданном проходном сечении для потока теплоносителя в межтрубном пространстве, чем при квадратной разбивке, зато при квадратной разбивке облегчаются технология изготовления и некоторые операции по обслуживанию аппарата.

Шагом разбивки S называется расстояние между осями соседних трубок. Уменьшение шага ведет к сокращению габаритов аппарата, но лимитируется прочностью трубных досок и величиной аэро- и гидродинамического сопротивления трубного пучка.

В практике проектирования аппаратов часто пользуются понятием относительного шага, т. е. отношением шага разбивки к наружному диаметру трубки, ψ =S/dn... Как показывает анализ конструкций различных теплообменных аппаратов, для применяемых в настоящее время способов крепления трубок в трубных досках значение y находится в пределах 1, 25–1, 60.

Шахматная и коридорная разбивки трубок характеризуются поперечным и продольным шагами ( S1 и S2 ) и соответствующими относительными шагами y1 и y2. Частным случаем шахматной разбивки трубок является треугольная, когда оси соседних трубок размещаются в вершинах равностороннего треугольника со стороной, равной шагу S. Треугольная разбивка является наиболее распространенной. При квадратной разбивке оси трубок размещаются в вершинах квадрата со стороной S.

Элементарная площадка трубной доски, приходящаяся на одну трубку, составляет при треугольной разбивке sэ=S²− sin60^o=0, 866S², а при квадратной Sэ=S². Из сравнения этих выражений видно, что при одинаковом шаге на одной и той же площади трубной доски при треугольной разбивке можно разместить на 15, 5 % больше трубок, чем при квадратной.

Слайд 5

Допустимые пределы изменения скорости воды в трубках зависят от качества воды и материала трубок. Обычно для конденсаторов и маслоохладителей, охлаждаемых циркуляционной водой, рекомендуются значения скоростей, приведенные в табл. 1. 2.

Поскольку увеличение скорости воды влечет за собой повышение затрат на ее перекачку, расчетная скорость воды при номинальном ее расходе обосновывается технико-экономическими расчетами и обычно равняется 1, 8–2, 0 м/с. Минимальная скорость воды в трубках поверхности охлаждения не должна быть менее 1, 0–1, 3 м/с, что позволяет избежать быстрого загрязнения трубок.

Из условий предотвращения коррозионного износа трубок поверхностей теплообмена аппаратов системы регенерации ПТУ предельные скорости питательной воды в них рекомендуется принимать следующими [14]:

· 2 м/с — для стальных углеродистых трубок;

· 2 м/с — для латунных и медно-никелевых трубок;

· 4 м/с — для стальных нержавеющих трубок.

Скорость конденсата пара в межтрубном пространстве зон охлаждения конденсата принимается в пределах 0, 5–1, 5 м/с. Скорость пара в трубном пучке выбирается исходя из условий повышения интенсивности теплообмена при допустимом гидродинамическом сопротивлении парового пространства и соблюдении требований вибрационной надежности аппарата. При выборе скоростей пара в зоне охлаждения пара (ОП) следует исходить из условия минимума суммарной поверхности теплообмена зон охлаждения пара и конденсата (ОК). Рекомендуется [14] принимать в зоне ОП первого по ходу питательной воды подогревателя высокого давления скорость пара 15–25 м/с, второго — 10–15 м/с, третьего — 6–10 м/с.

Слайд 6

Конденсаторы

Понижение параметров пара за турбиной обычно осуществляется до давления, ниже барометрического, для чего необходимо обеспечить конденсацию отработавшего в турбине пара. Этой цели и служит конденсационная установка, которая, кроме вышеуказанного назначения, обеспечивает также получение чистого конденсата для питания парового котла (парогенератора), замыкая цикл.

Поступающий в конденсатор из турбины пар всегда содержит воздух, который попадает в турбину через концевые уплотнения ЦНД, неплотности фланцевых соединений различных элементов ПТУ, где давление меньше барометрического, и т. д. Часть воздуха попадает в конденсатор через неплотности соединения выходного патрубка турбины и переходного патрубка конденсатора. В конденсаторах паровых турбин одноконтурных АЭС содержание неконденсирующихся газов возрастает за счет продуктов радиолиза. Если воздух и другие неконденсирующиеся газы не удалять непрерывно из объема конденсатора, то разрежение в нем создать не удастся. Отсос паровоздущной смеси из парового пространства конденсатора осуществляется воздушным насосом (эжектором), который выбрасывает эту смесь, как правило, в окружающую среду.

Кроме создания вакуума конденсатор в современных турбинах выполняет и другие функции. Например, при пусках или резких изменениях нагрузки, когда котел или паропроизводящая установка АЭС вырабатывает бό льшее количество пара, чем требуется турбине, или когда параметры пара не соответствуют необходимым, пар после предварительного охлаждения направляется в конденсатор, что позволяет обойтись без выброса пара в атмосферу и тем самым исключить потери дорогостоящего рабочего тела. Для принятия сбросного пара конденсатор оборудуется специальным приемно-сбросным устройством. В конденсатор также направляют конденсат из коллекторов дренажей паропроводов, уплотнений, некоторых подогревателей и вводят добавку химически очищенной воды для восполнения потерь конденсата в цикле.

Все основные элементы конденсационной установки паровой турбины, кроме воздушных насосов (эжекторов), обычно размещаются в помещении между нулевой отметкой и отметкой машинного зала станции. Это помещение называется конденсационным. Исключение составляют турбины ХТЗ с боковыми конденсаторами. Воздушные насосы, как правило, размещаются на отметке турбины, вблизи нее.

Слайд 7