Поперечные и продольные шаги труб в конвективных поверхностях нагрева
| Поверхность нагрева | Расположение труб | Шаг труб, мм | |
| Поперечный s1/d или s1 | Продольный s2/d или s2 | ||
| Ширма: в верху топки в газоходах | Коридорное -«- | s1³550 s1=350¸400 | s2/d = 1,1 ¸1,25 s2/d = 1,1¸1,25 |
| Фестонированная часть пароперегревателя | Шахматное | s1>250 | s2>150 |
| Пароперегреватель в горизонтальном газоходе | Коридорное | s1/d=2,5¸3,5 | s2>150 |
| Пароперегреватель и экономайзер в конвектив- ной шахте | — « — | s1/d=2¸3 s1/d=3¸3,5 | s2 >150 s2–d³30 s2–d³20 |
Примечание: для пароперегревателей и экономайзеров в конвективной шахте при шахматном расположении труб в период сжигания топлив, не дающих плотных отложений (экибастузский, подмосковный, челябинский угли), допускается снижение s1/d до 2,5 и s2/d до 1,1; при трубах с d>50 мм допускается снижение s1/d до 2,5; для выходных ступеней пароперегревателя газомазутных котлов при работе без присадок зазор s2–d
Верхнюю часть топки с целью улучшения аэродинамики входа топочных газов во входное окно горизонтального газохода часто выполняют с пережимом со стороны задней стены, размер которого достигает 0,3 глубины топки. Верх топки может быть частично или полностью занят ширмовыми поверхностями нагрева.
Горелки устанавливают на стенах камеры горения. Потолок топки экранируется горизонтальными панелями потолочного пароперегревателя, каждая из которых представляет собой завершенный заводской блок. Подовые экраны топки прямоточных котлов выполняют в виде отдельных блоков с входными и выходными коллекторами. Температура наружной поверхности изоляции не должна превышать 55°С при средней температуре в котельной около 30° С.
2.1.3. Конденсаторы турбин.Как правило, поверхностные конденсаторы современных АЭС выполняются в виде параллелепипедов с внутренним оребрением стенок, размещаются подвально (под цилиндрами низкого давления). Монтаж конденсаторов (набор и вальцовка трубок, сварка корпуса) осуществляется на строительной площадке. Например, каждый из двух конденсаторов турбины К-220-44 имеет длину трубок 9 м (общая длина конденсатора 14 м), полная площадь поверхности конденсации 12150 м 2 (15800 трубок, из которых 1400 принадлежат воздухоохладителю). Конденсатор имеет два хода охлаждающей воды, развитые проходы пара и паровоздушной смеси. Воздухоохладитель расположен в центральной части кипящей половины конденсатора (первого хода охлаждающей воды), откуда осуществляется отсос паровоздушной смеси [7].
На рис. 2.4 показаны различные варианты распределения потоков пара при подвальном расположении конденсаторов.
Рис. 2.4. Схемы распределения потоков пара в поверхностных конденсаторах при их подвальном расположении:
а — нисходящий поток; б — восходящий поток; в — центральный поток; г — боковой поток
Основные характеристики конденсаторов серийных блоков АЭС приведены в табл. 2.2.
В связи с разработкой мощных турбоагрегатов с частотой вращения ротора 1500 об/мин для АЭС с водоохлаждаемыми реакторами прорабатываются варианты бокового расположения конденсаторов.
В принципе возможны различные варианты расположения конденсаторов относительно выходных патрубков цилиндра низкого давления (ЦНД) турбоагрегата в поперечной плоскости: подвальное, боковое, интегральное и комбинированное. В зависимости от расположения конденсаторов осуществляется разводка трубопроводов охлаждающей воды. Необходимость большого расхода воды требует применения трубопроводов большого диаметра. Расход охлаждающей воды Gо на конденсаторы паротурбинных установок имеет следующие значения, м 3 /ч:
К-50-90; ПТ-50-90 . . . 8 000; ПТ-60-130; Т-50-130…. 8 000;
К-100-90; Т-100-130 … 16 000; ПТ-135-130 . . . 12 500;
К-160-130 . . 21 000; К-200-130 . 25 000;
Т-250-240 . 28 000; К-300-240… 36 000;
К-500-240 … 52 000; К-800-240….. 80 000
При одинаковой мощности турбоагрегатов тепловая нагрузка и площадь поверхности конденсатора, приходящиеся на один выхлоп, увеличиваются пропорционально уменьшению срабатываемого теплоперепада (в турбинах на насыщенном паре в 1,8-2,0 раза по сравнению с турбинами на паре сверхкритических параметров).
Характеристики конденсаторов различных блоков АЭС
Нам важно ваше мнение! Был ли полезен опубликованный материал? Да | Нет
Поперечное обтекание пучков труб
При обтекании потоком жидкости не одиночной трубы, а пучка труб процесс теплоотдачи усложняется. В технике применяется два основных типа трубных пучков — коридорный и шахматный
Основными геометрическими характеристиками пучков являются поперечный S1 и продольный S2 шаги труб в пучке и диаметр труб. Характер движения и омывания трубок зависят от компоновки пучка. Из рис. 13.10 видно, что характер омывания труб, начиная со второго ряда, изменяется, так как все трубки второго, третьего и всех последующих рядов находятся в вихревой зоне, возникающей после труб первого ряда. Условия омывания первого ряда труб аналогичны условиям омывания одиночной трубы.
По изучению теплоотдачи в зависимости от типа пучка, диаметра труб, расстояния между ними, температуры жидкости было проведено большое количество исследований. На основании этих исследований были сделаны общие выводы. Теплоотдача первого ряда определяется начальной турбулизацией потока. Теплоотдача второго и третьего рядов возрастает, и, начиная с третьего ряда, становится стабильной. Теплоотдача первого ряда составляет 60 % от теплоотдачи третьего ряда (a1 = 0,6a3) независимо от типа пучка. Теплоотдача второго ряда в коридорных пучках составляет около 90%, а в шахматных пучках — 70% от теплоотдачи третьего ряда. Причиной возрастания теплоотдачи является увеличение турбулизации потока, которая после третьего ряда приобретает стабильный характер. Следует отметить, что в целом теплоотдача шахматных пучков выше, чем коридорных.
Рис. 13.10. Схемы расположения труб. Картина движения жидкости
в коридорных (а) и шахматных (б) пучках круглых труб
После анализа и обобщения опытных данных по теплоотдаче трубных пучков академиком Михеевым М.А. рекомендуются следующие соотношения:
§ при Re 3 как для шахматных, так и для коридорных пучков
; (13.21)
; (13.22)
. (13.23)
Соотношения (13.21) – (13.23) позволяют определить средние значения коэффициента теплоотдачи для трубок третьего и всех последующих рядов труб. Для того, чтобы найти a для трубок первого ряда, необходимо a третьего ряда умножить на 0,6. А для нахождения a второго ряда следует a третьего ряда умножить на 0,9 — для коридорного и на 0,7 — для шахматного пучков. Усредненное значение коэффициента теплоотдачи коридорного пучка труб можно определить:
; (13.24)
, (13.25)
где n — количество рядов труб в пучке;
a3 — коэффициент теплоотдачи трубок третьего и последних рядов.
Если в качестве теплоносителя используется воздух, то расчетные зависимости упрощаются и принимают вид:
§ при Re 3 для коридорных и шахматных пучков
; (13.26)
; (13.27)
; (13.28)
Расчетные зависимости (13.21) – (13.28) можно использовать лишь для случая, когда поток теплоносителя перпендикулярен оси пучка, т.е. когда угол атаки потока составляет y = 90°. В условиях дефицита объема и площадей судовых помещений, на практике часто встречаются случаи, когда y
4. Расчет пароперегревателя.
Пароперегреватели устанавливают в том случае, если согласно заданию котельный агрегат вырабатывает перегретый пар, необходимый для производственно-технологического процесса. В производственно-отопительных котельных значение температуры перегретого пара не превышает tпп=300-450 0 С. В связи с этим в котлах применяют конвективные пароперегреватели, располагаемые по ходу газов за первым котельным пучком или перед ним. Пароперегреватель обычно состоит из группы параллельно включенных стальных змеевиков, изготовленных из труб наружным диаметром dНАР=28÷32÷38÷42÷50 мм, соединенных коллекторами. Расположение змеевиков коридорное. Относительные поперечные и продольные шаги труб S1/d и S2/d принимаются S1/d=2.5÷3.5; S2/d=1.5÷2, где S1— поперечный шаг; S2 – продольный шаг.
Тепловой шаг пароперегревателя проводится конструктивным методом. По заданной температуре перегретого пара определяют расчетную поверхность нагрева и его габаритные размеры. В начале расчета пароперегревателя необходимо принять его конструктивные характеристики, оформить компоновку его в газоходе котельного агрегата. Количество параллельно включенных змеевиков Z1, диаметр труб d, поверхность нагрева НПП, толщину излучающего слоя SПП, живое сечение для прохода пара fПП и дымовых газов FПП необходимо принять такими, чтобы определяемые скорости пара и дымовых газов находились в допустимых пределах (WП принимают от 15 до 25 м/с, WГ – от 5 до 10 м/с).
-относительный поперечный шаг труб, мм 
-относительный продольный шаг труб, мм 
-наружный диаметр труб, мм 
-внутренний диаметр труб, мм 
-поперечный шаг, мм 
-продольный шаг, мм 
Из расчета топочной камеры, принимаем 
Схема подключения пароперегревателя – противоточная.
Принимается количество параллельных труб 
.Их число можно вычислить отношением ширины газохода a на выбранный поперечный шаг труб
, шт, по формуле:
Поверхность нагрева пароперегревателя принимаем, м 2
где n – количество ниток в змеевике.
Живое сечение для прохода пара, м 2
где dвн – внутренний диаметр трубы, м 2
где Д – паропроизводительность котлоагрегата, кг/ч; 
— плотность пара при средней температуре, кг/м 3 ; f – живое сечение для прохода пара, м 2 .
, кг/м3, определяется по 
, бар
кг/м 3
Живое сечение для прохода дымовых газов, м 2
где а,b – размеры газохода в расчетном сечении, м; l1 – высота петли змеевика, м.
Секундный расход дымовых газов при средней температуре потока, м 3 /с
где Вр – расчетный расход топлива, кг/ч; VГ – объем газов на 1 кг топлива рассчитываемого газохода при средней температуре дымовых газов, С (табл.7 [1]).
Расчетная скорость дымовых газов, м/с
Тепловосприятие пароперегревателя по балансу, ккал/кг
где Д – заданная паропроизводительность котла, кг/ч, 
находим по давлению в барабане, 
находим по температуре и давлению в пароперегревателе.
Энтальпия газов на выходе из пароперегревателя, ккал/кг
где I»- энтальпия газов на входе в пароперегреватель, ккал/кг; φ – коэффициент сохранения тепла; ∆αпп – присосы воздуха на участке пароперегревателя; I°х.в – энтальпия холодного воздуха.
По табл. 3 находят температуру газов на выходе из пароперегревателя 
, 0 C, соответствующую I».
По известным температурам газов и пара на входе и выходе при противотоке находят среднюю разность температур, 