Введение к работе
Актуальность работы. Поверхностный конденсатор водяного пара является одной из наиболее громоздких и металлоемких частей паротурбинной установки АЭС и ТЭС. Так, например, общая, масса конденсаторных трубок в конденсатора);, используемых при работе РБМК-1000, превышает 80О'тонн, а их суммарная длина более 900 км. Поэтому рациональное проектирование трубных пучков конденсаторов, снижение их массы и габаритов - важная и актуальная задача.
Опыты по конденсации пара, проводимые в лабораторных условиях на одиночных трубках, позволяют получить высокие значения коэффициента теплоотдачи, достигающие 15-20 кВт/м2К, однако в промышленных конденсаторах значения коэффициента теплоотдачи от пара значительно меньше -6-10 кВт/ м2К.
Среди основных причин снижения среднего по пучку коэффициента теплоотдачи, по сравнению с его значением на первом по ходу пара ряду трубок следует назвать следующие:
уменьшение скорости пара по мере его конденсации, образование застойных зон;
увеличение воздухосодержания в паровоздушной смеси по ходу ее движения в трубном пучке; '."'' .
натекание конденсата на нижележащие трубки.
В исследуемых нами теплообменных аппаратах с конденсацией пара на поверхности труб, при условии постоянства скорости пара по всей траектории его Движения влияние вышеуказанных факторов снижается, в силу чего повышаются значения коэффициента теплоотдачи конденсатора.
Исследование таких теплообменных аппаратов проводилось в течение ряда .чет под руководством д.т.н., проф. О.О. Мильмана. Значения коэффициента теплопередачи для вертикального конденсатора, выполненного по принципу постоянства скорости, достигали 5,3 кВт/ м К при скорости охлаждающей воды рав-
ной 2,5 м/с.
Однако -с учетом условий эксплуатации и компоновки, как правило, необходим конденсатор горизонтальной ориентации, в котором характер движения отличается от вертикального пучка, возможно зависание конденсата. В вертикальном конденсаторе можно ожидать более глубокое переохлаждение конденсата, и, как следствие^ увеличения содержания кислорода. Вопрос об оптимальных па^ раметрах горизонтального конденсатора с постоянной скоростью движения паровоздушной смеси является предметом настоящего исследования.
Цель работы - исследовать компоновку высокоэффективного трубного пучка горизонтальной ориентации, оценить прогрев пленки конденсата стекающего по наклонной плоскости и получить необходимые зависимости для инженерных расчетов конденсаторов с горизонтальным трубным пучком при постоянстве скорости пара по мере его конденсации.
Научная новизна работы:
1. Впервые предложена конфигурация горизонтального трубного пучка, зона
интенсивной конденсации которого рассчитана таким образом, чтобы скорость
пара оставалась постоянной на всей его траектории, а сечение воздухоохладите
ля определено эмпирически так, чтобы исключить зоны зависания конденсата,
возникающие при встречном движении пара и конденсата. .
2. Выполнено экспериментальное исследование работы горизонтального
трубного пучка с постоянной скоростью пара, получены новые зависимости зна
чений коэффициента теплоотдачи пар-стенка от массовой скорости пара, присо-
сов воздуха и конфигурации трубного пучка, распределение плотности теплово
го потока по глубине трубного пучка.
3. Визуально исследовано встречное движение пара и конденсата в зоне воз
духоохладителя в зависимости от расходов пара. В результате обобщения дан
ных получено приближенное значение безразмерного комплекса С.С. Кутателад-
зе, описывающего условия зависания конденсата.
4. Впервые выполнено теоретическое решение задачи расчета длины участка, необходимого для прогрева пленки конденсата, ламинарно стекающего по наклонной поверхности нетеплопроводной стенки.
Практическая ценность работы. Подтверждена возможность создания высокоэффективного конденсатора с горизонтальным трубным пучком, в котором коэффициент теплопередачи превышает 4 кВт/м К.
Предложена методика расчета значений коэффициента теплопередачи промышленного конденсатора методом последовательных приближений на основе данных коэффициента теплоотдачи, полученных при испытании модели.
Проведены испытания по исследованию трубки Фильда, из которых был набран модуль конденсатора. Полученные данные обработаны и в результате предложена аппроксимирующая зависимость для определения коэффициента теплоотдачи по воде данной трубки.
Личный вклад. Автор разработал программу и методику исследования, а также принимал участие во всех экспериментальных исследованиях модуля высокоэффективного конденсатора, самостоятельно провел исследования теплоотдачи по воде в трубке Фильда, лично обрабатывал полученные опытные данные и обобщал результаты, решил задачу о прогреве конденсата, стекающего по неохлаж-даемой пластине.
Апробация работы. Основное содержание диссертации отражено в шести публикациях, доложено на семинарах и конференциях, а также использовано на ОАО "Калужский турбинный завод" при ггооектировашш натурного'модуля высокоэффективного конденсатора.
Объем работы. Диссертация состоит из введения, пяти глав, заключения и приложений. Объем работы 153 страницы, в том числе 27 рисунков, 12 таблиц и список литературы из 77 наименований.
