Министерство энергетики и электрификации СССР

Главтвхуправлвняе

МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ

ПО РАСЧЕТУ И ПРОЕКТИРОВАНИЮ ПАРОСТРУЙНЫХ ЭЖЕКТОРОВ КОНДЕНСАЦИОННЫХ УСТАН0130К ТУРБИН ТЭС И АЭС

ИГ 34-70-125-83 J

Всесоюзннм дваждн ордена Трудового Красного Знамени теплотехническим научно-исследрвательским институтом им.Ф.Э.Дзержинского(ВТИ им.Ф.Э.Дзержинского)

А.И.Белевич

Главнны техническим управлением Цинзнергомаша СССР от 30.04.85.

Начальник управления    В.П.Головивнин

Главтехуправлением Миивнорго СССР от 03.06.85. Заместитель начальника    Д.Я.Шамараков

ходов и параметров ПГС по ходу ее движения в мелтрубиом пространстве Т, расходов и нагрева охлаждающей води в трубках Т, Конструкцию Т выбирают при равенстве подученной в результате расчета на втором этапе степени конденсации пара и принятой для расчета IIA на первом этапе.

4.1.5.    Для газодинамического расчета ПА Г ступени, который определяет характеристику МПЭ, необходимо задать расходы и параметры ПГС в двух режимах: при нормированном о£ и максимальном G} расходах воздуха в электируемой ПГС, в то время, как для расчета Г1А последующих ступеней достаточно задать расходы и параметры ПГС только в одном режиме - при расходе воздуха Gg .

4.1.6.    Температура и давление электируемой ПГС, а также расход пара в ней дня указанных режимов определяются в п.4.3.

4.1.7.    Геометрические размеры ПА и расхода рабочего пара на них рассчитываются при расходе воздуха в эжектнруомой из коидонсатора ПГС равном максимальной рабочей подаче МПЭ

it

по воздуху Gg . Для МПЭ турбоустановки одноконтурной АЭС геометрические размеры ПА и расходы рабочего пара на них рассчитываются при количестве некоиденсирующихся газов в ПГС равном Gg ♦* G_r •

4.1,0. Давление ПГС на выходе из МПЭ турбоустановки ТЭС или двухконтурной АХ' принимается равным значению, на 20',. превышающему атмосферное, то есть 0,12 МПа, а одноконтурной АХ - 0,12 МПа плюс газодинамические потери в уотановко сжигания гремучей смеси при расходе некоиденсирующихся газов равном Gg f G_r

4.1.9, Расчет параметров эжектируомой из конденсатора ПГС производится при номинальных паровой нагрузке и расходе циркуляционной воды в конденсатор.

4,2. Пыбор оптимального распределения

стсшеной повышения давления в ПА МПЭ и давления ИГЛ на входе в аппарат.

10

4.2.1.    Критерием оптимизации распределения степеней повышения давления в ПЛ МПЭ являе /ся минимальный расход рабочего пара на аппарат £ -ST С G-p) ; J

4.2.2.    Варианты распределения степеней повышения давления в ПА МПЭ заявится в исходных данных.

4.2.3.    Степень повышения давления в ПА последней ступе

ни определяется по формуле с учетом вычисленного давления ПГС на входе в ПА У-й ступени ( р* )у , заданных давления на выходе из аппарата ( ft? )    и    потери давления

в теплообменнике У"-Я ступени ( &р* )у

(ft. /Р* )у *"[(Рг )&х + (ДРт)^]/(pft)у _}    (4.1)

где ( р_м )у/ = ( Рс }(у-£)    ~ ( Дрт    *    (4.2)

4.2.4.    Степень повышения давления зжектируемой ПГС в ПА I ступени ( ft_c /p_N )j и ее давление на входе в МПЭ

( р* ) j в режиме максимальной подачи по воздуху Gf выбираются исходя из условия, указанного в п.3.1, (рис.2).

4.2.5.    Задается ряд значений давления ПГС на входе в МПЭ и для каждого из них производится газодинамический расчет НА I ступени при нескольких степенях повышения давления ПГС в ной (п.4.4.). В результате каждому сочетанию значений ( р * )j и ( р_е*/ р/ )j будет соответствовать ПА определенных геометрических размеров.

4.2.6.    Для каждого варианта геометрии ПА определяется давление ПГС па входе в МПЭ при нормированных присосах воз-

л

духа в конденсатор Qg с помощью формул для распета характеристики pf Qg) (п.4.6.), а также формул, по которым определяются параметры зжектируемой ПГС (п.4.3.).

4.2.7.    Шбирается ПА, который оОеспептшаот при давление ПГС, равное с заданной точностью р£ , и который потребляет минимальное количество рабочего пара ( G )j.

G^f$    Gg    Gf

Рис.2. К выбору условий для расчета трехступенчатого пароструйного эжектора тур-боустановки одноконтурной АЭС.

-(рД-1=^)п|>и+_м-;Л*    и    ^_Рн)_2>3=:/(ГСг)п^

------(р*с)    =^(<э<) при! н ■=(£,,)[ j

------фактическое противодавление;

I - первая ступень; II - вторая ступень, 111 - третья ступень;

1,2,3 - характеристики (    =    G    g)    различных    пароструй ных аппаратов I ступени, оптимальных для принятых эначоний (Р'/Р,;), „(р,Т)<:

Помер точки Тормодинамичеокио параметры и расхода 4' 4* 4" (р?1 (О ( Wl ('GnjOi Gf Gr 5 ГР*н)2 Юг По'мЬ \g;h)z G ( Рс V (t а ra)i (&nc)i 7 ГрГ)* [K)s (a* (&au)3 В (ра aVh ( lnc)2 (GX,& 9 ( Рс)^ (t c)k>* ( Inc)ftt» ГО (рПз га* (i,',b (Gtis ' < Т I Г г><”\ (f-n ( rM /пГ\ nv

12

4.2.8.    Поело определения оптимальных значении Р_м и p_cV р * ДЛЯ ПА I ступени рассчитываются расхода рабочего пара на ИА последующих ступеней при заданных вариантах сочетания степеней повышения давления ПГС в них, а также при заданных степенях конденсации пара и потерях давления ПГС в Т.

4.2.9.    Суммируются расхода рабочего пара на все ПА МПЗ. Выбирается вариант сочетания степеней повышения давления Г1ГС, обеспочнващнй минимальный расход рабочего пара на МПЗ.

4.2.10.    Рассчитываются геометрические размеры ПА П-й

и последующих ступеней МПЗ, обеспечивающие выбранный вариант сочетания степеней повышения давления ПГС.

4.3. Определение расходов и параметров ПГС, эжоктируемой ПА, и параметров рабочего пара.

4.3.1.    Лля расчета расхода рабочего пара на ПА и опре

деления его геометрических размеров необходимо знать давление р_н , показатель адиабаты Кц . критическую скорость Оц , энтальпию пара 1_Пч , а также расходы неконденсиру-пплхея газов ( Gf ь G_r ) и пара    Gnu в эжектируе-

мой 1ПС.

4.3.2.    Давление ПГС на входе в МПЗ в режиме его макси-мяльной рабочей подачи по воздуху ( р_и )j выбирается в результате вариантных расчетов размеров я характеристики ПА I ступени, кок показано в п.4.2.

4.3.3.    Для режима с нормировавши расходом воздуха давление ПГС на входо в МПЗ р/ принимается соответствующим давлению в конденсаторе при минимальной температуре циркуляционной вода и равным 0,92 р* .

4.3.4.    Значение количества пара в ажектгруемой ПГС ((•?„„ )j

необходимое для расчета геометрических размеров ПА Г ступе-13

ни и расхода рабочего пара на Ht.ro вычисляются по давлению (    )j,    темпоратуре    (    Гм    )у и расходу воздуха Gg или

неконденсирующихся газов (Gg +Gr )•

4.3.5. Температура вжокткруемой ПГС при максимальном расходе воздуха в ной (    )j    определяется по формуле:

(О, =0,7i* + 0.31_i4r,    (4.3)

в которой температура пара в конденсаторе находится в таблицах термодинамических свойств вода и водяного пара по давлению в конденсаторе, равному Р* = (    Р₊,    )j/0,92.

4.3.6.    Температура эжектируемой ПГС в режиме работы турбоустановки с нормированными присосами воздуха ( -fc£ )j _так_

же определяется по формуле (4.3), но вместо 4:^ в ней используется 4:£    , определяемая по давлению в конденсаторе р_к ,

при минимальной температуре циркуляционной воды за год.

4.3.7.    Температура циркуляционной воды    в    фор

муле (4.3) принимается равной ее максимальному значению за год.    ^

4.3.0. Для вычисления расхода пара ( 0_ПН ^необходимо определить по таблицам термодинамических свойств воды и водяного пара, парциальное давление пара в ПГС ( р_п* )₄прн температуре ( t * )j и объемную подачу ШЭ

/чг *\ __ (од ⁺G_r)ffo«

где    (Ph'Ji-CP^

р*    „    G<Re -+G_rRr

^Sr    Gg +6r    ’

тогда

/л* \ (^пи )i (Ун )l

" ^i)i + WS]    (4.6)

4.3.9.    Для 1 (1=2) И ПОСЛ0ДУЮЩИХ ( <• >• 2) ступеней количество пара п сжектируемой ПГС ( G*,)^ онреде-ляется походя из расходов пара, поступающих в Т продн.дущпх ступеней [Gp + (G™j]((-i) ^и степеней конденсации пара в них Yfi-t)

(Gm)i ⁼ [^GF *    .    (4.7)

4.3.10.    Температура ГТГС, эжектируемой ПЛ И-ott и последующих ступенями ( t* )i    , находится с помощью таблиц

термодинамических свойств волн и водяного пара по парциальному давлению пара в ПГС

(p*.)l = (p*)i (* -£i),    (4-0)

где

в\ = i/[i +Rn/R(r’(G*_H); /(Gg+G_r).    (4.9)

4.3.11.    Давления ПГС па входах во П и последующие ступени ( Р^Г ) i вычисляются по заданным степеням повышения давления ( р*/ Р* ) и потерям давления в Т \ ДРтН

(Ph)i =(P*)a-i)fPc/PH*)(i-i) ~Г^ЛРт)(>-1) • (4.Ю)

4.3.12.    Критическая скорость эжектируомой IITC

для всох ступеней определяется исходя из значений критических окоростей пара ( Q_n* ){    и    смеси    неконденсирующих

ся газов ( <Я f_r) i

^аг>    ^(1л5

где "Зр находится в таблицах термодинамических свойств гопы и водяного пара по температуре i. р и давлению Рр , 4.3.18. Показатель адиабаты Кр задается в исходных данных.

4.4. Распет максимальной подави ПЛ и его оптимальных геометринеских размеров

4.4.Т. Целью расчета ПЛ является определение максимального коэффициента эжекции tf^mt* , расхода рабочего пара

Gp и основных геометрических размеров его проточной части:    <V/jr • c/pt ,    ,    «/у    ,    c/q    , /6с* , jLtr* •

/,ц*4 . /р , обеспечивающих работу ИЛ в режиме его максимальной подачи с максимальным коэффициентом эжекции.

4.4.2.    Все параметры, приведенные в п.4.4, относятся к ПЛ любой I -й ступени МПЭ, работающему в режиме максимальной подачи, поэтому для удобства чтения формул индексы

' 1‘ и    в обозначениях опущены.

4.4.3.    Исходными данными для газодинамического расчета ПА / -й ступени являются следующие величины:

Рр , Кр , fp , Ctp - параметры рабочего пара перед соплом;

УЛК 621.176

Методические указания по расчету и проектированию

пароструйных эжекторов    МУ    34-70-125-66

конденсационных установок    Введены    впервые

турбин ТЭС и АЭС ОКСТУ 3102,3113

Срок действия установлен с 01.01.87г. до 01.01.92г.

Настоящие методические указания распространяются на пароструйные многоступенчатые эжекторы о кожухотрубными теплообменниками, применяемые в качестве газоудаляицих устройств в тур-боустанонках ТЭС и АЭС, и устанавливают единые методы газодинамического расчета пароструйных аппаратов эжектора и теплового расчета кожухотрубных теплообменников, а также требования п проектированию основных элементов аппарата.

I. УСЛОВНЫЕ ОБОЗНАЧЕНИЯ

давление, Па; температура, °С; массовый расход, кг/с; динамический коэффициент вязкости, Па.о; коэффициент молекулярной диффузии, м^/с; число Рейнольдса; число Прандглл; диффузионное число Прандтля;

число Маха; число рядов трубок в одном ходе нарогаэо-вой смеси;

газодинамическая функция; плотность теплового потока, Вт/м²;

газодинамическая функция; число ходов охлаждающей воды;

2

\ - относительная адиабатная скорость; коэффициент теплопроводности, Вт/(М^* грр д);

£ - площадь сечения, м^; площадь теплообменной поверхности, м²; с/ - диаметр, м;

/ - линейний размер, м;

<£• - угол, °;

/Р - шаг трубного пучка, м;

иГ - число ступеней эжектора; число трубок в теплообменнике;

Н - число ходов парогазовой смеси в теплообменнике;

Эе - признак схемы ооединетш теплообменников по охлаждающей воде;

С - теплоемкость, кдж/(кг * град);

- относительное массовое или объемное содержание накоплено ирупцихся газов в парогазовой омеси;

У - степень сужения конической части камеры смешения;

; У?»)    ~    коэффициенты,    учитывающие потери на тре

ние в сопле, камере смешения, диффузоре и входном участке камеры смешения; коэффициент, определяющий распределение повышения статического давления между конической и цилиндрической частями камеры смешения;

коэффициент использования теплообменной поверхности с парогазовой стороны;

коэффициент, учитывающий влияние на коэффициент теплоотдачи натекания конденсата с вышерасположешшх участков;

число кольцевых сечений,на которое разбивается .боковая поверхность рабочей струи от сечения I-I до М-М; степень конденсации пара в теплообмэннике; перепад (потеря) давления, Па; коэффициент эжекции;

число рассчитываемых участков поверхности теплообме-

на в одном ходи парогазовой смеси теплообменника; ,K_{t l}K_ilK_5lk\₎hr_S)K_i>K^~ коэффициенты;

J(j - координата.

Индекс»

К - конденсатор, конденсатная пленка;

Т - теплообменник; р - рабочий пар;

и - эжектируемая парогазовая смесь, наружный диаметр; с - смесь рабочего пара и адаптируемой парогазовой смеси; в - воздух;

г - гремучая смесь (газ);

13Г - смесь воздуха и гремучего газа (некондонсирушциеся газ»); п - пар;

ПН - пар в эжоктируемой парох'азопой смеси;

ПТ - пар в парогазовой смеси на внходо из теплообменника;

О - охлаждающая вода;

- загрязнения;

1.0-    вход охлаждающей вода в эжектор;

2.0-    выход охлаждающей воды из эжектора;

вх.вых - вход и выход охлаждающей вода из теплообменника или рассчитываемого участка теплообмена;

1, ц - вход циркуляционной вода в конденсатор;

2. Ц.- выход циркуляционной воды из конденсатора;

- номер ступени эжектора;

* - к - критическое сочинив сопла;

1- Т    - выходное сочение сопла;

2- 2    - входное сечопие каморы смешения;

П-3    - выходное сочение камеры смешения;

4-4    - выходное сечении диффузора;

М-М - сечение кимерн смешения, где струя рабочего пара имеет максимальный поперечный разрез; сечения камеры емнтонин, в которых равны производные р / 9х и    У Тц с /    I

парогазовая смесь я сечении 3-3; парогазовая смесь п селении 4-4; камера смнпотш;

приемная камера, расстояние от сопла до камеры смешения;

коническая часть камеры смешения; цилиндрическая часть камеры смешения; адК'узор;

внутренний диаметр трубки; трубка в теплообменнике; стоика трубки;

граница конденсатной пленки со стороны парогазовой смеси;

номер хода парогазовой смеси в теплообменнике; номер рассчитываемого участка теплообмена; чистый неподвижный пар;

номер кольцевого сечения боковой поверхности рабочей струи;

среднее значение; минимальное значение; максимальное значение;

максимальная рабочая производительность эжоктора (верхний индекс);

ражим с нормированным расходом воздуха, расчетный параметр (верхний индекс);

pH - рабочий пар при давлении I ;

рабочий пар в критическом сечении; р£~ рабочий imp в сечении 1-Г; pz - рабочий пар в сечении 2-;]; рм- рабочий пар в сечении М-1.1; р% - рабочий пар в сечении    ;

рз - рабочий пар в сечении s-s ;

АО*- эжектируемал парогазовая смесь в критическом сечении;

HZ - эжектируемал парогазовая смесь в сечении 2-2;

пн - пар в сечении 4-4:

{ )^г - допредельный коэффициент эжекции, параметр, соответст-

вущий допредельному коэффициенту эжокции;

( )    -    предельный коэффициент эжекции.

2, Термита и определения

Пароструйный аппарат (НА) - устройство, в котором за счет механической работы, производимой над эжектируемой парогазовой смесью рабочим паром, образуется парогазовая смесь с давлением, превышающим давление эжектируемой.

Теплообменник (Т) - устройство, в котором охлаждается парогазовая смесь с конденсацией из нее водяного пара и одновременно нагревается охлаждающая вода.

Многоступенчатый пароструйный эжектор (МПЭ) - установка, в которой ступенчато повышается давление эдектируомих нокондонсирущихся газов в последовательно включенных пароструйных аппаратах, а воияной пар из парогазовой смеси конденсируется в теплообменниках, установленных за каждым пароструйным аппаратом (рисЛ).

Ступонь МПЭ - пароструйный аппарат о теплообменником, на вход которого поступает парогазовая смесь из этого пароструйного аппарата.

Габочий пар - поляной па]), посту нищий в сопла пароструйных аппаратов МПЭ.

Эжектируомая парогазовая смесь (111X1) - смесь ноконден-сирущихся газов и водяного пара, для Г ступени - удачяемшг

РисЛ Схема трехступончатого пароструйного эжектора.

I - подвод рабочего пара; 2 - эжектируемлл из конденсатора НГС; 3 - ожятал 1ТГС после ПА I ступени; 4 - ПГС, вжектируе-мая ПА 11 стунони; 5 - сжатая ПГС после ПА II ступени; 6 - ГИГ, вжектируемая ПА Ш ступени; 7 - сжатая ПГС после ПА 111 ступени; 8 - выхлоп ожоктора; 9 - пход охлаждаюцей воды; 10 - выход охпаждапдпй вода; П дренаж конденсата.

ПА I, НА 2, ИА 3 - пароструйные аппараты Г,И и 111 ступеней;

7

МПЭ из конденсатора, для П и г осло дующих - иоступахтщал из теплообменников предыдущих ступеней.

Характеристика пароструйного аппарата - функциональная зависимость двух режимных параметров при неизменных остальных. Обычно давления парогазовой смеси от расхода воздуха

В Н0Й. р = Gf) •

Требования, предъявляемые к МПЭ

3.1. При номинальных расходах пара и циркуляционной воды в конденсатор турбины МПЭ должен поддерживать давление в конденсаторе не выше полученного из расчета конденсатора во всем диапазоне изменения температуры циркуляционной вода в течение года.

3.2. Требование п.3.1. должно выполняться при расходе воздуха в эжектируемой из конденсатора ГТГС (присосах), изменяющемся от нуля до значения, указанного нижо.

Мощность 25 и турбины мене0 50 100 150 го о о 250 300 500 800 1000 МВт Присосы ТЭС5 ТО 15 18 20 25 30 40 60 — воздуха д-^ТО 15 20 25 30 35 40 60 — 100

кг/ч

3.3.    Максимальная рабочая подача МПЭ по воздуху (максимальное значение присосов, при котором давление в конденсаторе не превышает допустимого значения) должна быть равна утроенному расходу воздуха, указанному в п.3.2.

3.4.    МПЭ должен обеспечить максимальную рабочую подачу по воздуху при максимальной температуро циркуляционной воды, соответствупцой климатической зоне, в которой расположена электростанция.

3.5.    МПЭ турбоустановки одноконтурной АЭС должен обеспечить давление ПГС на выходе выше атмосферного на величину газодинамических потерь в установке сжигания гремучей смеси во всем рабочем диапазоне расходов некоденсирующихся га-

I)

зов в эжектируемой ПГС.

3.6, МПЭ должен потреблять минимальное количество рабочего паря заданных параметров.

Методика расчета.

4.1. Основные положения.

4 Л Л. Задача расчета - определение основных размеров проточных частей ПА, а также поверхности и компановки его Т, обеспечивающих получение требуемой подачи по нокоиденсирую-тимся газам при заданных параметрах эжектируемой ПГС.

4.1.2.    Требование П.4ЛЛ. может быть выполнено при разном распределении степеней повышения давления в ПЛ МПЗ и, для М11Э ТЗС и лвухконтуринх АЗС, при разных поверхностях Т, то ость при разной степени конденсации пара в них. Для МПЭ турбоустановок одноконтурных АЭС степень конденсации пара в Т яаляется заданной величиной для принятого варианта распределения степеней повышения давления: она обусловлена концентрацией гремучей смеси на выходе из Т (ее нижним пределом взры-вае?иости).

4.1.3.    При проектировании МПЭ должен производиться технико-экономический анализ показателей работы турбоустановки с целью выбора оптимального значения давления в конденсаторе и соответствующей объемной подачи МПЭ.

4Л.4. Расчет МПЭ производится в два этапа.

На первом этапе определяют оптималыше расходы, параметры и геометрию ПА I ступени при условии обеспечения им требуемой характеристики и миттмальном потреблении рабочего пара, а также оптималыше расходы, параметры и геометрию ПА последующих ступеней при минимальном расходе рабочего пара на все ПА МПЭ.

На вторш этапе производят поверочный расчет системы теплообменников принятой конструкции при исходных данных, соответствующих определенным на первом этапе оптимальным расходам и параметрам ПГС. Он подразумевает определение рас-