凝汽器总平均传热系数工程计算

第3卷第1期2001年3月辽宁师专学报JournalofLiaoningTeachersCollegeVol.3No.1Mar.2001文章编号:1008_5688(2001)01-0093-05凝汽器总平均传热系数的计算陈煜博(东北大学热能系,沈阳110006)摘要:介绍了适合我国进口汽轮机组凝汽器的总平均传热系数的几种常用算法,并指出应用时应注意的问题.关键词:总平均传热系数;凝汽器;临界负荷;修正参数中图分类号:TK05文献标识码:A我们知道凝汽器设计的主要任务是根据给定的工作条件来确定所需的换热面积F.凝汽器总的换热面积F通常是按冷却管的外径计算的,其值可由F=QkKtm确定.式中:k称为总平均传热系数.但实际上,在凝汽器换热面积的不同区段,由于蒸汽参数、空气相对含量、冷却水参数和局部冷却管的排列形式等都不相同,因而各区段内的传热系数也不相同,这用平均传热系数来确定凝汽器的换热面积具有一定的误差.在工程设计中,计算总平均传热系数的有很多种,考虑到目前我国进口有各主要国家的机组,这些机组的制造厂家各有自己的总平均传热系数的计算方法,为应用方便,现将有代表性的几种介绍如下.1美国传热学会(HEI)美国传热学会(HeatExchangerInstitute)颁布的5表面式蒸汽冷凝器6(第7版)中,规定了凝汽器总平均传热系数的计算公式为k=k0B3BtBmW/(m21K)(1)式中:kO)))壁厚1124mm,海军黄铜制作的新管子在冷却水入口温度twi=21e条件下的基本平均传热系数,它可由管子外径d1(mm)和冷却水流速vw(m/s)按下式规定:kO=CdvwW/(m21K).系数Cd可按管子外径由表1查得.B3)))考虑管子内壁情况的修正系数,它可由表2选取.Bt)))冷却水入口温度修正系数.它可由图1查得.Bm)))管材和壁厚修正系数,其值见表3.收稿日期:2000)12)21作者简介:陈煜博(1970-),男(满族),吉林省吉林市人,主要从事热能工程研究,发表论文2篇194辽宁师专学报2001年第1期表1管径修正系数d1(mm)16~1922~2528~3235~3841~4548~51Cd274727062665262325822541表2管内壁清洁情况修正系数管子与水质情况B3直流供水和清洁水0180~0185循环供水和化学水(氯化,二氧化碳)的水0175~0180污胀水和可能形成矿物沉淀的水0165~0175新管0180~0185具有自动高效清洗的凝汽器管0185钛冷却管0190表3管材与壁厚修正系数管材管壁厚度(mm)112411471165锡黄铜11001980196铝黄铜019601940191蒙氏合金019601940191铝青铜019001870184铜镍合金019001870184铜镍合金018301800176不锈钢015801560154应注意的是,式(1)用于蒸汽负荷率在40kg/(m21h)以上的凝汽器时,应对蒸汽负荷率的影响进行修正,以确促其精确性.2别尔曼公式原苏联在1982年颁布的5火力和原子能电厂大功率汽轮机表面式凝汽器热力计算指示6中规定:凝汽器总平均传热系数按下述别尔曼公式确定:k=4070B3BtBzBlBv(2)这是根据真空系统严密性良好的固定式汽轮机凝汽器在冷却水入口温度tXi=45e冷却陈煜博凝汽器总平均传热系数的工程计算95水平均流速vw=1~215m/s情况下的实验结果整理出来的经验公式,它是对50年代别尔曼提出的原公式的修改.式中:B3为考虑管壁清洁状况的修正系数,它由决定于供水情况的系数Bw和决定于管材和壁厚的系数Bm确定,即B3=BwBm,Bw由表4查得.Bm=0185~110,对于壁厚1mm的黄铜壁,Bm=110;对于铜镍合金管,Bm=0195,对于不锈钢管,Bm=0185.式中Bv)))冷却水流度修正系数,其表达式为Bv=111vw4d1x(3)表4水质修正系数Bw供水情况Bw直流供水,且矿物质少0185~0196循环供水0175~0185式中:d1)))冷却管内径,x)))与B3和冷却水入口温度有关的系数,当xB3[016时,x=0112B3(1+0115tXi)当xB3>016时,x=016B3Bt)))冷却水入口温度修正系数,当tXi[35e时,B1=1-bB3(35-tXi)2@10-3,b=0152-010072ds当35e<tXi<45e时,Bt=1+01002(tXi-35)ds)))凝汽器的蒸汽负荷率,g/(m21s).Bl)))考虑凝汽器蒸汽负荷率影响的修正系数.当凝汽器在设计负荷Dns下或DsDcrs\1的情况下,Bl=110当DsDcrs<1时,Bl=DsDcrs(2-DsDcrs)式中:Dcrs)))凝汽器的临界负荷,它和设计负荷有着如下关系:Dcrs=(018-0101tXi)DnsBz)))考虑冷却水流程数影响的修正参数.它和流程数z和tXi的关系为Bz=1+z-215(1-tXi45)图2是由清洁系数B3=018时,单流程和双流程黄铜管凝汽器总平均传热系数和tXi及B=111vX4d1值的关系曲线.由图可见,在同样的B值和tXi值下,双流程凝汽器的总平均传热系数都比单流程的要高出1~2%,因此,工程中建议使用双流程凝汽器.3BEAMA公式英国凝汽器总平均传热系数的计算是根据英国电器机械制造协会(TheBritishElectricalAlliedManufacturesAssociation)的标准进行的.这种计算方法和HEI相似,由下式计算:k=B3BmBtBo96辽宁师专学报2001年第1期式中:k0)))凝汽器管在清洁情况下,冷却水入口温度21e时的基本平均传热系数,W/(m2#h),它随冷却水流速TX和管外径d1的变化关系示于图3上;B3)))凝汽器管清结系数,对循环供水,水质为清洁的河水或海水时,B3=0195;水质较差时,B3=019;Bt)))考虑冷却水平均温度影响的修正系数;Bm)))考虑管材和壁厚影响的修正系数(表3).上式对外径为13~32mm的管子都适用,但它没有考虑蒸汽负荷率和空气相对含量的影响,而且因使用了冷却水的平均温度,按该式计算总平均传热系数应记住必须进行迭代计算.其它还有一些计算总平均传热系数的公式,如Metro-Vikkers公司的公式:k=942vX41718+TXi+TXo2该式考虑了冷却水流速和平均温度的影响,而没有考虑凝汽器的蒸汽负荷率、管材和管子尺寸规格等的影响.综上所述,可以看到上面所列的各计算总平均传热系数的公式都是在各种不同的条件下,针对一定类型的凝汽器进行实验而整理出来的经验公式.稍作分析,不难发现,这些公式都是对于影响冷却面水侧放热特点的各因素的校陈煜博凝汽器总平均传热系数的工程计算97正,在所有公式中,几乎都有一个管内冷却水流速vX的平方根项,只有在式(3)中的x<1,而不等于12.对于冷却水温度影响的考虑方式,则每个公式各具特色.其它影响水侧放热系数值的参数,如蒸汽负荷率、管径、管材、壁厚、管内壁的清洁状况则都是以相应的修正系数加以考虑.但是,上述各公式都没有仔细考虑影响冷却面汽侧放热特点的诸因素影响,如蒸汽流动方向、蒸汽流速、空气相对含量、管束的布置排列、管子几何形状等.因此可以说,研究开发一个能够同时考虑水侧和汽侧的每一种因素、对总平均传热系数具有影响的一种计算方法是一项迫切任务.参考文献:[1]Davidson1B1J1RoweM1SimulationofPowerPlantCondenserPerformancebyComputationalMethodsAnoveviewin5PowerCondenserHeatTrsfeTeechnology6HemispherePub.Co.1981.[2]JohnsonC1M1MarineSteamCondenserDesignUsingNumbericaOptimization,Nps69-77-002,Dec11977NavalPostgraduateSchool,Montery,Calif.[3]孙光,杨善让,汪耳洲,等.国产600MW机组凝汽器特性的模拟分析[J]1水利电力机械,1990,(6):13-17.(责任编辑邵宝善)(上接3页)由R=n,n+1有yn+1(xmy-yxm)=y(xmy-yxm)yn=(xmy-yxm)yn+1设yX0,则由上式及R无真零因子有(*)y(xmy-yxm)=(xmy-yxm)y.(*)式对任意x,yIR均成立,以(x+y)代替y有(**)x(xmy-yxm)=(xmy-yxm)x(*)式中再以xy代替y有xy(xmxy-xyxm)=(xmxy-xyxm)xy,根据(*),(**)式及上式有xyx(xmy-yxm)=x(xmy-yxm)xy=x2y(xmy-yxm),因此(xyx-x2y)(xmy-yxm)=0.设xX0,则有xy=yx或xmy=yxm当x=0或y=0时上式显然成立,于是由[3]之定理1知R为交换环.参考文献:[1]谢邦杰1一般环之局部有理想[J]1东北师范大学学报(自然科学版),1995,(1):13-35.[2]Sterwart,P1N1,Semi)SimpleRadicalClasses[J]1PacificJ1Math11970,32,(1):249-254.[3]郭元春1Baer半单纯环的某些交换性定理[J]1吉林大学自然科学学报,1982,(4):1-7.[4]郭元春1结合环的几个交换性定理[J]1吉林大学自然科学学报,1982,(3):11-17.[5]Awtar,R,ARemarkontheCommutativityofCertainRimgs[J]1proc.Amer.Soc,1973,(41),370-372.[6]Kaya,A,.OnaCommutativityTheoremofLuh[J].ActaMathAcadSci,Hungar,1976,(28):33-36.[7]郭元春1结合环与非结合环的几个交换性条件[J]1吉林大学自然科学学报,1982,(1):11-16.[8]Herstin,I1N1ibid,1953,(75):864-8711[9]董乃昌1具有单位元素的非结合环和结合环的交换性[J]1吉林大学自然科学学报,1983,(1):1-8.(责任编辑任冬)