автореферат диссертации по энергетическому, металлургическому и химическому машиностроению, 05.04.11, диссертация на тему:Расчетно-экспериментальные исследования и обоснование создания высокоэффективного горизонтального конденсатора пара для атомных и тепловых электрических станций большой мощности

УДК©р175 На правах рукописи

#

«ъ /

ПОМАЗКОВ Василий Викторович

РАСЧЕТНО-ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫЕ ИССЛЕДОВАНИЯ В

ОБОСНОВАНИЕ СОЗДАНЕЯ ВЫСОКОЭФФЕКТИВНОГО

ГОРИЗОНТАЛЬНОГО КОНДЕНСАТОРА ПАРА ДЛЯ АТОМНЫХ И ТЕПЛОВЫХ ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ СТАБШШ БОЛЬШОЙ МОЩНОСТИ

Специальность 05.04.11 - "Атомное реакгоростроение, машины, агрегаты и технология материалов атомной промышленности"

Автореферат диссертации на'соискание ученой степени кандидата технических наук

Нижний Новгород 1998

Диссертационная работа выполнена на кафедре общей физики Калужского государственного педагогического университета ям. К.Э. Циолковского и на научно- производственном внедренческом предприятии "Турбокон"

Научный руководитель - доктор технических наук, профессор О.О. МИЛЬМАН

Официальные оппоненты: доктор технических паук' В А.ФЕДОРОВ кандидат технических наук, доцент В.А. КИРЬЯНОВ

Ведущая организация - Цеятральный котлотурСикный институт им. И.И.Ползунова. ' ' ' _ ■

Защита диссертации состоится " 2 "_ июня • 1993 года в 10_ часов

на заседании, диссертационного совета Д.063.85.04 при Нижегородском государственном техническом университете по адресу: г. Нижний Новгород, ул. Минина, 24.

С диссертацией можно ознакомить в библиотеке Нижегородского государственного технического университета.

Отзывы в двух экземплярах, заверенные печатью, просим присылать в адрес ученого диссертационного совета.

Автореферат разослан" 28 " апреля

Ученый секретарь.

диссертационного совета '

доктор технических наук, профессор^.

. 1992 года.

С.М.ДМИТРИЕВ

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ Актуальность работа. 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-1 ООО, превышает 800'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 лет йод руководством д. т.н., проф. О .О. Мильмана. Значения коэффициента теплопередачи для вертикального конденсатора, выполненного по принципу постоянства скорости, достигали 5,3 кВт/ м2К 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 параметрах 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 воздухоохладителя 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 значений коэффициента теплоотдачи пар-сгенка от массовой скорости пара, присо-сов воздуха и конфигур;ации трубного пучка, распределение плотности теплового потока по глубине трубного пучка.

3. Визуально исследовано встречное движение пара и конденсата в зоне воздухоохладителя в зависимости от расходов пара. В результате обобщения данных 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/м2К.

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 проектировании 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.

Содержание работы

Во введении- показаны актуальность рассматриваемой проблемы, практическая важность рациональной компоновки трубного пучка поверхностного конденсатора пара. Раскрыта необходимость исследования характера течения пара и конденсата для определения оптимального сечения трубного пучка от входа пара до воздухоохладителя. Дано краткое описание работы.

В первой главе приводится обзор теоретических и экспериментальных работ, посвященных исследованиям теплообмена при конденсации пара на одиночных трубках и на пучке труб, как в присутствии воздуха, так и чистого пара. Сформулированы вытекающие из приведенного обзора задачи исследования.

Из выполненного обзора сделаны следующие выводы:

1. Методика расчета. конденсатора по эмпирическим зависимостям пригодна лишь в узких интервалах параметров пара, охлаждающей воды, материалов и размеров труб. Недостаточно учитываются особенности конкретного конденсатора, в частности, эмпирические зависимости не связаны с компоновкой трубного пучка, слабо отражают физические процессы, которые происходят в конденсаторе по мере конденсации пара.

2. Коэффициент теплопередачи, в том случае, если он определяется по сумме термических сопротивлений, хотя и позволяет учитывать некоторые особенности конденсатора (скорость и температуру охлаждающей воды, размеры трубок), однако не дает возможности провести анализ работы трубного пучка по отдельным сечениям и позволяет получить только средний коэффициент теплопередачи для всего пучка в целом.

3. Комбинированный метод расчета (сочетание гидравлического моделирования с позонным расчетом) позволяет улучшить компоновку трубного пучка методом последовательного приближения, однако требует значительных материальных затрат. • .

4. Метод математического позонного моделирования более экономичен, в прин-

ципе и он позволяет только улучшить компоновку трубного пучка, однако реализация его' затруднена отсутствием надежных данных по теплоотдаче и сопротивлению при пространственном течении пара и конденсата.

5. Исследование вертикальной трубного пучка при постоянной скорости пара дает надежду на создание высокоэффективного конденсатора с трубным пучком аналогичного сечения, но горизонтальной ориентации.

6. В итоге ставится задача исследовать компоновку высокоэффективного трубного пучка горизонтального конденсатора и получить данные, необходимые для инженерного расчета й проектирования такого конденсатора. ■

Во второй главе изложены требования к рациональному проектированию труб- ' кого пучка, показано, что для вертикально ориентированного пучка, проходное сечение которого уменьшается пропорционально расходу пара, эти требования . выполняются.

В конденсаторе горизонтальной ориентации негативную роль играет натека- . низ конденсата с верхних трубок на нижние, а при восходящем движении пара -в отдельных зонах трубного пучка возможно зависание конденсата. Для того; чтобы .избежать последнее явление, сечения воздухоохладителя в горизонтальном конденсаторе пара должно быть несколько больше, чем аналогичное в конденсаторе вертикальной ориентации. Но необходимо помнить, что увеличение зоны воздухоохладителя вызывает уменьшение поверхности зоны интенсивной конденсации, что в целом также отрицательно сказывается на значениях коэффициента теплоотдачи по пару в конденсаторе.

В третьей главе приводится описание экспериментального стенда, методики проведения экспериментов и обработки экспериментальных данных, а также оценка погрешностей экспериментов.

Экспериментальное исследование преследовало различные цели, а именно: , * подтвердить тезис об увеличении сечения воздухоохладителя в конденсаторе горизонтальной ориентации, рассчитанного по принципу постоянства

скорости пара по сравнению с вертикальным конденсатором;

• на основе визуальных наблюдений получить оптимальную конфигурацию воздухоохладителя для предложенного трубного пучка;

• экспериментально подтвердить равномерность распределения плотности теплового потока по всей глубине трубного пучка;

• выявить зависимость значений коэффициента теплоотдачи по пару для предложенного пучка от массовой скорости пара, присосов воздуха при различных паровых нагрузках;

• выявить зависимость значений коэффициента теплопередачи конденсатора от скорости охлаждающей воды;

• экспериментально подтвердить высокие значения коэффициента теплопег редачи для горизонтального пучка, предложенного сечения.

Испытательный стенд, схема которого приведена на рис.1, включает в себя опытный конденсатор (1), двухступенчатый пароструйный эжектор (2), дрос-сельно-увлажнительное устройство (3), конденсатный насос НКЦВ 25/40 (4) и сборные баки (5).

Перегретый пар для испытания конденсатора поступал из заводской магистрали, пар охлаждался до температуры, близкой к температуре насыщения в цеховом РОУ и стендовом дроссельно-увлажнительном устройстве питательной водой, распыляемой в потоке пара через форсунки. Далее насыщенный пар через входной патрубок поступал в трубный пучок.

По охлаждающей воде конденсатор выполнен одноходовым. Равномерность раздачи воды по сечению трубного пучка достигается при помощи установки выравнивающей решетки и дроссельных шайб на входе в каждую трубку.

-—1— -пар

-----конденсат

— ----- охл. вода . ■

— ' - - воздух

Рнс.1 Схема экспериментальнойусталоЕки Дополнительный воздух в конденсатор подавался через-коллектор' ii е'го-расход -измерялся кри]нчсск'ими мерными соплами. Измерения срслисй температуры воды на выходе из конденсатора проводились как термопарой, так и термометром. В ¡нести трубках, расположенных в различных зонах трубного 'пучка,

были установлены термопары для определения температуры охлаждающей воды на выходе. Перепады на сужающих устройствах, давление пара и вакуум в конденсаторе измерялись образцовыми манометрами класса точности 0,4.

Модуль опытного конденсатора был набран из 294 мельхиоровых трубок диаметром 22x1 мм и активной длиной 200 мм. Разбивка трубной доски сделана по равностороннему треугольнику с шагом 30 мм. Протяженность пучка в глубину составляла 21 ряд, причем сечение конденсатора было выбрано таким образом, чтобы скорость пара по ходу его движения оставалась практически постоянной.

Боковой подвод пара в этой конструкции способствовал уменьшению переохлаждения конденсата, создавая эффект регенерации.

Опыты по конденсата пара проводились на трубном пучке, перегородка для воздухоохладителя которого могла занимать различные положения, примеры которых приведены на рис ,2:

1. Перегородка занимала положение, которое было вычислено по методике, предложенной для вертикального конденсатора (рис.2а);

2. Перегородка была несколько укорочена и изогнута, за счет чего было увеличено проходное сечение воздухоохладителя при фактически неизменнойплощади зоны интенсивной конденсации (рис.2б);

3. Перегородка воздухоохладителя была опущена вниз на одни ряд, по сравнению с её вторым положением (рис.2в).

Для визуального наблюдения процесса конденсации торцевая стенка паровой камеры была сделана прозрачной (из органического стекла), в качестве теплооб-менного элемента использовались трубки Фильда.

а) б) в)

■ Рис.2 Экспериментальный трубный пучок

Обработка опытных данных заключалась в определении как прямых, гак и косвенных погрешностей измерений.

Максимальная среднеквадратичная погрешность измерения коэффициента теплоотдачи по пару з испытуемом пучке составила 9,8 % , что приемлемо для теплофизических экспериментов.

Для определения значений коэффициента теплоотдачи по пару в предложенном пучке, необходимо знать коэффициент теплоотдачи по воде. Однако, в нашем случае нельзя пользоваться широко известными формулами М.А. Михеева и Б.С. Петухова, так как пучок был набран из трубок Фильда, в которых течение не являлось стабилизированным из-за малой активной длины. Поэтому, для корректного анализа теплоотдачи от пара к стенке необходимо было исследовать теплоотдачу от стенки к воде.

Для этого был создан стенд, включающий в себя экспериментальную трубку Фильда, на которую была намотана нихромовая спираль, подключенная к источнику переменного тока. Между спиралью и трубкой находился бумажный слой, препятствующий короткому замыканию спирали на стенку трубки, но позволяющий при подаче напряжения нагревать воду, протека г ощ)то по трубке. Температура воды на входе и выходе измерялась лабораторными термометрами с ценой деления 0,1 "С. Температура стенки опытной трубки измерялась тремя та-

рированными хромель-копелевыми термопарами, установленными в кольцевых пазах в стенке трубки. Расход воды измерялся объемным способом.

В результате обобщения и обработки, экспериментальных данных получена следующая формула:

, Nit* =0,11-л/Яе-Рг^

•Ф * ^ / 1 (1),

которая по своей структуре близка к зависимости, предложенной Петухо-вым Б.С., что свидетельствует о достоверности результатов выполненного исследования и практической пригодности к использованию уравнения (1).

График полученной зависимости показан на рис.3. Среднее квадратичное отклонение составило 4,7 %.

10

'»Vi

• «

Je т t * 1 <—•

Re

10-

Рис.З Теплоотдача экспериментальной трубки от стенки к воде

В четвертой главе приводятся результаты экспериментального исследования горизонтального конденсатора пара. Глава состоит из нескольких разделов.

Раздел 1. пссвяшен визуальному исследованию течения пара и конденсата а зоне воздухоохладителя. Подтверждается вывод, сделанный во второй главе о зависании конденсата в зоне воздухоохладителя, рассчитанного по методике, пригодной для вертикального конденсатора.

Делается заключение о характере стекания конденсата с трубок при различных паровых нагрузках.

Сделаны следующие выводы: !. При попадании конденсата в воздухоохладитель возможно три случая:

а) конденсат стекает из зоны воздухоохладителя при плотности теплового потока:

1 пучок - 30 кВт/м'К

2 пучок - 70 кВт/м'К

3 пучок - 110 кВт/м:!С;

б) конденсат зависает в воздухоохладителе, исключая из процесса теплообмена небольшую группу трубок, не перекрывая проходного сечения:

1 пучок - 60 кВ г/.м2К

2 пучок - 90 кВт/м:К"

3 пучок - 130 кВт/м'К;

в) конденсат зависает в воздухоохладителе, полностью перекрывая его проходное сечете:

1 пучок - 70 кВт/м2К;

2 пучок -110 кВт/м2К,

3 пучок - не перекрывает до 130 кВт/м2К.

В результате обобщения экспериментальных данных получено, что критическое значение комплекса С.С. Кутателадзе примерно равно 1.

2. При повышенном содержании воздуха в паровоздушной смеси площадь зоны воздухоохладителя увеличивается, а степень зависания конденсата уменьшается, однако, при этом возникает неравномерная работа трубного пучка.

3. При умеренных нагрузках (до 90 кВт/м2К) целесообразно использовать второй пучок, а для высоконагруженного конденсатора ( до 130 кВт/м2К) - третий пучок, так как уменьшать сечение воздухоохладителя нельзя из-за возрастания степени зависания конденсата, а увеличивать - нецелесообразно, так как при этом уменьшается площадь зоны интенсивной конденсации, что негативно сказывается на значениях коэффициента теплопередачи конденсатора в целом.

Раздел 2 посвящен изучению зависимости коэффициента теплоотдачи пара от расхода и скорости пара. Сделаны следующие выводы:

1. Ограничением верхнего предела скорости пара является возникновение зон зависания конденсата;

2. При массовой скорости пара до 5,6 кг/м2с на входе в трубный пучок (ц = 110 кВт/м2К) второй пучок дает более высокие значения коэффициента теплопередачи, что объясняется его большей площадью зоны интенсивной конденсации, а при значениях весовой скорости пара свыше 5,6 кг/м2с, необходимо использовать третий пучок, так как на этом режиме второй пучок не справляется с нагрузкой (в силу зависания конденсата) ч перестает работать;

3. При массовой скорости пара около 6,7 кг/м2с ( Ч = 130 кВт/м2К) начавшееся зависание конденсата снижает значения коэффициента теплопередачи для третьего пучка, но тем не менее он еще продолжает справляться с данной нагрузкой;

4. В зависимости от значения комплекса С.С. Кутателадзе можно определить степень зависания конденсата:

а) К < 0,720 - конденсат не зависает в зоне воздухоохладителя;

б) 0,732<К<0,879 - конденсат зависает частично, не перекрывая полностью

проходное сечение воздухоохладителя;

в) К>0,991 - зависший конденсат полностью перекрывает сечение воздухоохладителя.

Раздел 3 подтверждает равномерную работу трубного пучка по всему сече-шпо. Для этого было установлено в различных зонах трубного пучка шесть контрольных трубок, в которых измерялся удельный нагрев воды, протекающей по ним.

Рис. 4. Распределение тепловой нагрузки по сечению конденсатора Значения чс?, кВт/'м1:1-25,4; П-50,1; Ш-68,9, IV- 95,1; У-111,2

Необходимо отметить, что контрольная трубка № б «отвечает» лишь за 10 % от общей площади поверхности охлаждения.

Интересен тот факт, что при малых паровых нагрузках контрольная трубка, установленная на входе в воздухоохладитель, показывает такой же удельный нагрев воды, как и на выходе воздухоохладителя, что объясняется увеличением зоны воздухоохладителя и подтверждает тот факт, что одна и та же зона при различных паровых нагрузках может бьггь как в зоне воздухоохладителя, так и вне ее, иными словами, понятие "воздухоохладитель" скорее конструктивное, чем тепломассообменное.

На основе анализа равномерности работы трубного пучка сделаны следующие выводы:

1. Использование второго и третьего пучков рационально при высоких нагрузках;

2. При паровых нагрузках выше 50 кВт/м2К эти пучки работают равномерно.

Раздел 4 показывает слабое влияние неконденсирующихся газов на процесс

конденсации, что подтверждает идею удаления диффузионного слоя воздуха под действием скорости пара.

Присутствие в паровоздушной смеси на входе около 2 % массовой доли воз-, духа снижает коэффициент теплоотдачи по паровой стороне в предложенной модели трубного пучка на 40 % , что в 1,5 раза меньше, чем для обычных конденсаторов.

Увеличение скорости охлаждающей воды от 0,7 м/с до 1,3 м/с (при неизменных удельных нагрузках я=46 кВт/м2) повысило значения КТП от 2,5 кВт/м2К до ЗкВт/м-К. ' ;

В пой же главе лапа методика получения значений коэффициента теплопередачи в промышленном конденсаторе на основе испытаний модели.

На основании экспериментальных значений коэффициента теплопередачи для модели были получены значения коэффициента теплопередачи для промыш-

ленного конденсатора с гладкими латунными, трубками при скорости охлаждающей воды 1,8 м/с.

' п

Рис.5. Зависимость значений коэффициента теплопередачи от удельной нагрузки

I - значения КТП для модели;

II - приведенные значения КТП для натурного конденсатора

Влитойптаве изложено теоретическое решение задачи о прогреве пленки конденсата, стекающего по наклонной иетеплопроводной поверхности в условиях встречного движения пара и конденсата. -

Практический интерес к этой задаче вызван желанием добиться как можно меньшего переохлаждения конденсата, улучшив тем самым его деаэрацию. В настоящей работе задача решалась в следующей постановке: Принимается, что конденсатыая пленка, толщина которой обозначена 3, течет ламинарно, толщина ее мала по сравнению с ее длиной. Решение выполнялось при следующих допущениях:

1. Силы инерции и силы поверхностного натяжения в пленке малы по сравнению с силами вязкости и силами тяжести;

2. Конвективный перенос теплоты в пленке и теплопроводность вдоль нее намного ниже теплопроводности поперек пленки;

3. Температура внешней поверхности пленки конденсата постоянна и-равна температуре насыщения пара;

4. Физические параметры пара постоянны и не зависят от температуры;

5. Плотность пара мата по сравнению с плотностью конденсата;

6. Между пленкой конденсата и паром происходит теплообмен по закону Ньютона;

7. Расход пленки вдоль пластины остается постоянным, и скорость течения конденсата вдоль пластины можно считать постоянной во времени.

8. Движение пленки ламинарное; , .

9. Напряжение трения на границе раздела фаз отсутствует;

10. Для пленки малой толщины считаем постоянной скорость движения.

Уравнение даижения конденсатной пленки: -— =----р.-^т/? (2)

Л.

у = 0:©^ = 0

Граничные условия: _

дй)х

ду-

= О) 'Л

Рис.6

После деойного интегрирования уравнения (2) по "у" при указанных граничных условиях (3) получаем профиль скорости в конденсате:

£У, =

К

-У (4)

Выделим элемент в конденсатной пленке (рис.6). Найдем, через какое время этот элемент прогреется, для этого сначала рассмотрим задачу о нестационарной теплопроводности в твердом теле, которое движется в среде с постоянной темпе-

ратурой и коэффициентом теплоотдачи.

Изменение температуры происходит только в одном направлении "у", в двух других направлениях изменением температуры можно пренебречь:

— -Л

¿}х ~ ~ > поэтому задача является одномерной.

Воспользуемся распространенным приемом и будем вести отсчет температуры от температуры окружающей среды (в нашем случае - температуры насыщения пара):Мп=Э.

• Дифференциальное уравнение теплопроводности принимает вид:

дЭ__ <Г В дт-«'& (5> при этом граничные условии будут иметь вид: ' (дд\ . >'=0 ¿9} а

у-д

Воспользовавшись методом разделения переменных, подчинив полученное решение граничным условиям, и перейдя к безразмерным величинам, найдем время, необходимое для прогрева выбранного элемента тонкой пленки:

В

3 2 1 п

0

г = <*> : . .

Тогда длина участка, необходимого для прогрева слоя конденсатной пленки определится по формуле:

=--• --5-—:- (9)

Л V . 2 1 и -а

Однако мы исходим из того факта, что для расчета распределения температуры для ламинарно стекающего конденсата нельзя воспользоваться решением задачи о нестационарной теплопроводности в твердом теле напрямую, так как его слои движутся с различной скоростью. Для решения поставленной задачи воспользуемся следующим приемом: разобьем конденсат на тонкие слои, в которых скорость течения конденсата можно считать практически постоянной. Если в первом приближении пренебречь динамическим взаимодействием пара и конденсата, то, опираясь на теорию пограничного слоя и теорию нестационарной теплопроводности в твердом теле, получим, что чем ближе слой конденсата находится к омываемой поверхности, тем меньщая у него скорость и тем больше времени понадобится для его прогрева.

Тогда, учитывая, процентное содержание каждого слоя в общей массе конденсата можно определить исковое расстояние.

По вышепривёдекноб схе^е_дас,сч1паньг длвды,учцсте^ в зависи-

мости от угла наклона поверхности и,толщины, крнденсатной плеивд. Результаты приведены в таблщде:.-

1П8/Ю-4 1 ~ 3 ■ 5 ...... Г 7 : 10 '

'я/12 .....310"4 0.0187 0.122.1 0.4197 1.0555

Результаты расчета оформлены графически (см.рис.7). .

для прогрева конденсатной пленки, толщиной 8. о - Р=15°; □ - (3^30°; Д - р=45°; X - р=60°

Реализация предложенной модели может быть реализована в конденсаторе, предложенном О.О.Мильманом . .

В заключении сформулированы выводы, вытекающие из исследования настоящей работы, и излагаются рекомендации по использованию полученных результатов.

В приложении приведены таблицы погрешностей, условных обозначений и способов определения основных характеристик конденсатора, а таеже тексты компьютерных программ.

Основные выводы по работе:

1. Предложен и теоретически обоснован новый подход к проектированию горизонтальных поверхностных конденсаторов пара, у которых в золе интенсивной кчжденсацшг скорость пара остается практически постоянной. Изготовлен и испытан модуль конденсатора 'такого типа. Значения коэффициента теплопередачи промьпыленного конденсатора, полученные на основе испытаний модуля, превысят 4,3 кВт/м2К, что в 1,5 раза больше коэффициентов теплопередачи достигаемых в настоящее время в реатьных конденсаторах.

2. Предложен новый метод исследования конденсатора с бязуализацией про- цесса течения конденсата при помощи трубок Фильда. Экспериментально

определены значения коэффициента теплоотдачи по воде трубки Фильда, в диапазоне 540<Ие<1700,6,68<Рг<12,29, получено безразмерное уравнение для расчета теплоотдачи.

3. Разработана математическая модель гдеоцесса прогрева коНденсатной пленки, стекающей по наклонной неохлаждаемой поверхности. Подучены численные решения, свидетельствующие о минимальном переохлаждении конденсата в пределах исследованного модуля конденсатора. Экспериментальные данные подтверждают результаты расчетных оценок.

4. Испытания модуля конденсатора подтвердили равномерное распределение

теплового потока 90 % площади всей трубной поверхности в широком

диапазоне удельных нагрузок (50кВт/м3 < ч < 130 кВт/м3), что дополнила

тельно подтверждает идею создания высокоэффективного горизонтального . конденсатора с постоянной скоростью пара.

5. Подтверждено предположение о слабом влиянии воздуха на коэффициент теплоотдачи по пару в предложенном модуле. Присутствие в паровоздушной смеси около 2 % массовой доли воздуха снижает значение коэффициента теплоотдачи по пару на -40 %, что в 1,5 раза меньше, чем для обычных конденсаторов.

6. Полученные- экспериментальные результаты, предложенное теоретическое решение и аппроксимирующие зависимости использованы при проектировании поверхностного конденсатора водяного пара на ОАО «Калужский турбинный завод».

фечень публикаций, в которых излагается основное содержание днссертап; и: Мильман О.О., Помазков ВВ. Исследование модели горизонтального чруйюь» пучка рациональной компоновки //G6. статей (по результатам НИР МИИФ за 1997 г).Калуга, 1997,с.4.1-45.

Мильман О.О., Помазков В .В. Использование трубок Фильдз в качестве теп-лообменного элемента при исследовании модели горизонтального коиденсато-ра.//Сб. статей (по результатам НИР МИПФ за 1997 г). Калуга, 1997, с. 45-4S. Помазков В.В., Мильма.ч O.Ö., Демочкин В. А..Исследование модели высокоэффективного конденсатора пара с горизонтальным трубным пучком. Теплоэнергетика, №10, 1997.

Мильман О.О:, • Помазков B.D. Особенности рационального проектирования горизонтального- конденсатора пара //Тез. докл. Российской научно-технической конференции "Социально-экономические проблемы управления производством, создание прогрессивных технологий, конструкций и систем в условиях рынка", Калуга, 1997, с.125.

5. Мкльман О.О., Помазков В.В. Дегазация конденсата в горизонтальном кон д^исатсре пара //Тез. докл. Российской научно-технической конфереици) ''Социально-экономические проблемы управления производством, создани прогрессивных технологий, конструкций и систем в условиях рынка", Калуга ! 997. с. 126.

6. Мкльман О.О., Помазков В.В. Решение задачи о прогреве пленки конденсата ] условиях встречного движения пара и конденсата //Сб. статей по результата* НИР (к 10 летаю МИПФ), Каиуга, 1998, с.28.

Подп.к печ.27.04,58 Формат 60x84 '/16. Бумаг.. ГЗЗОТКЭЯ. Печать офсетная. Уч.-изд.л. 1,0 .Тираж 100 экз. Заказ 222.

Типография НГТУ. 603600, Нижний Новгород, ул.Минина, 24.