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1、精品学习资源凝汽系统及凝汽器真空影响因素摘要凝汽设备是汽轮机组的重要辅机之一，是朗肯循环中的重要一节；对整个电厂的建设和安全、经济运行都有着打算性的影响；从循环效率看，凝汽器真空的好坏，即汽轮机组最终参数的高低，对循环效率所产生的影响是和机组初参数的影响同等重要的； 虽然提高凝汽器真空可以使汽轮机的抱负焓降增大，电功率增加，但不是真空越高越好；影响凝汽器真空的缘由是多方面的，主 要有：汽轮机排气量、循环水流量、循环水入口温度等；关键词： 朗肯循环；汽轮机；凝汽器；真空欢迎下载精品学习资源2 凝汽器性能运算及真空度影响因素分析提高朗肯循环热效率的途径 提高平均吸热温度的直接方法是提高初压和初温；
2、在相同的初温顺背压下， 提高初压可使热效率增大，但提高初压也产生了一些新的问题，如设备的强度问题；在相同的初压及背压下，提高新汽的温度也可使热效率增大，但温度的提高受到金属材料耐热性的限制； 降低排汽温度在相同的初压、初温下降低排汽温度也能使效率提高，这是由于循环温差加大的缘故；但其温度下降受到环境温度的限制；欢迎下载精品学习资源2.2 凝汽系统的工作原理图是汽轮机凝汽系统示意图，系统由凝汽器5、抽气设备 1、循环水泵 4、凝聚水泵 6 以及相连的管道、阀门等组成；图 6.1汽轮机凝汽系统示意图1-抽气设备； 2-汽轮机； 3-发电机； 4-循环水泵； 5-凝汽器； 6-凝聚水泵凝汽设备的作用
3、主要有以下四点9：（1） 凝聚作用凝汽器通过冷却水与乏汽的热交换， 带走乏汽的汽化潜热而使其凝聚成水，凝聚水经回热加热而作为锅炉给水重复使用；（2） 建立并维护肯定的真空这是降低机组终参数、 提高电厂循环效率所必需的；（3） 除氧作用现代凝汽器， 特殊是不单设除氧器的燃气蒸汽联合循环的装置中的凝汽器和沸水堆核电机组的凝汽器， 都要求有除氧的作用， 以适应机组的防腐要求；（4） 蓄水作用凝汽器的蓄水作用既是聚集和贮存凝聚水、热力系统中的各种疏水、 排汽和化学补给水的需要， 也是缓冲运行中机组流量急剧变化、增加系统调剂稳固性的需求，同时仍是确保凝聚水泵必要的吸水压头的需要；为了达到上述作用， 仅有
4、凝汽器是不够的； 要保证凝汽器的正常工作， 必需随时维护三个平稳： 1 热量平稳，汽轮机排汽放出的热量等于循环水带走的热量，故在凝汽系统中设置循环水泵； 2 质量平稳， 汽轮机排汽流量等于抽出的凝聚水流量，所以在凝汽系统中必需设置凝聚水泵； 3 空气平稳， 在凝汽器和汽轮机低压部分漏入的空气量等于抽出的空气量，因此必需设置抽气设备14；凝汽器内的真空是通过蒸汽凝聚过程形成的； 当汽轮机末级排汽进入凝汽器后，受到循环水的冷却而凝聚成凝聚水， 放出汽化潜热； 由于蒸汽凝聚成水的过欢迎下载精品学习资源程中，体积突然下降（在的压力下，水的体积约为干蒸汽体积的1/28000 倍）， 这样就在凝汽器容积内
5、形成了高度真空； 其压力为凝汽器内温度对应的蒸汽饱和压力，温度越低，真空越高；为了保持所形成的真空，通过抽气设备把漏入凝汽器内的不凝聚气体抽出，以免其在凝汽器内逐步积存，恶化凝汽器真空15；2.2 凝汽器性能指标在电厂中，需要监测凝汽器的性能指标包括真空度、端差、循环水温升、凝聚水过冷度及水侧冷凝管壁运行清洁系数等16；凝汽器中蒸汽和循环水温度变化情形见图；图 6.2凝汽器中蒸汽和循环水温度沿冷却面的分布欢迎下载精品学习资源6.1凝汽器的真空度是指大地大气压与凝汽器内压力之差，即：paps欢迎下载精品学习资源欢迎下载精品学习资源式中：为真空度， Kpa；pa 为大气压力， Kpa；ps 为凝汽
6、器压力， Kpa；欢迎下载精品学习资源凝汽器端差是指汽轮机背压下饱和温度与凝汽器出口循环水温度的差值，即：欢迎下载精品学习资源6.2tt stw 2欢迎下载精品学习资源欢迎下载精品学习资源式中： t 为端差，；处循环水温度，；ts 为凝汽器压力对应的饱和温度，；tw 2 为凝汽器出口欢迎下载精品学习资源凝汽器循环水温升是指循环水流经凝汽器后温度的上升值，即：欢迎下载精品学习资源ttw2tw1欢迎下载精品学习资源欢迎下载精品学习资源6.3式中：t 为端差，；tw1 为凝汽器进口处循环水温度，；欢迎下载精品学习资源凝汽器凝聚水过冷度是指凝汽器压力对应的饱和温度与凝汽器热井水温度欢迎下载精品学习资源
7、的差值6.4tct st，c即：欢迎下载精品学习资源欢迎下载精品学习资源式中：tc 为凝聚水过冷度，；tc 为凝汽器热井水温度，；欢迎下载精品学习资源凝汽器水侧冷凝管壁运行清洁系数是指凝汽器实际总平均传热系数与抱负欢迎下载精品学习资源总平均传热系数之比，即：6.5CfK nK 0欢迎下载精品学习资源式中： Cf 为水侧冷凝管壁运行清洁系数； K n 为凝汽器实际总平均传热系数，按0照热平稳原理方法运算 （节介绍），w/m 2.k；K为凝汽器抱负总平均传热系数，依据别尔曼公式方法运算（节介绍），w/m2.k；欢迎下载精品学习资源6.6K04070wtzdCsCa欢迎下载精品学习资源2.3 凝汽器
8、总平均传热系数的运算方法一：热平稳原理欢迎下载精品学习资源6.7KC pDw lnttAt欢迎下载精品学习资源p式中： K 为凝汽器总平均传热系数， w/m 2.k； C 为循环水定压比热，取为欢迎下载精品学习资源/kg. ;D 为循环水流量， kg/s； A 为凝汽器总传热面积， m2；欢迎下载精品学习资源w方法二：全苏热工讨论所依据试验和理论分析得到的别尔曼公式13 （已修正）欢迎下载精品学习资源6.8K4070wtzxdCsCaCf欢迎下载精品学习资源1 .1 vw欢迎下载精品学习资源6.9w4d 1欢迎下载精品学习资源26.10bt1100035tw1欢迎下载精品学习资源6.11z2z
9、1115tw1 45欢迎下载精品学习资源式中： 考虑冷却表面设计清洁状况和冷却管材料及壁厚的修正系数；vw 循环水在冷凝管内的流速 ，m/s；欢迎下载精品学习资源x系数，当x0.6时x0.1210.15tw1欢迎下载精品学习资源欢迎下载精品学习资源x0.66.12时x0.6；欢迎下载精品学习资源欢迎下载精品学习资源6.13b系数，b0.520.0072dk；欢迎下载精品学习资源欢迎下载精品学习资源6.14kd 为蒸汽负荷率， g/m2.s；Z 循环水流程数 ；欢迎下载精品学习资源d1 冷凝管内径， mm；w 、 t 、 z 、 d 考虑循环水流速、循环水温度、循环水流程数和蒸汽负荷率等影响的修
10、正系数；Cs 、 Ca 、Cf 考虑冷凝管布置、漏入空气量和水侧冷凝管壁运行清洁度等影响的修正系数 12 ；当1时DccrDcd1；6.151 时DccrDc欢迎下载精品学习资源Dc 2Dc nndDcDc欢迎下载精品学习资源其中，6.16Dc 为实际排汽量；cD n 为凝汽器设计排汽量；欢迎下载精品学习资源欢迎下载精品学习资源D cr为 临 界 排 气 量 ，D cr0.80.01 tD n；欢迎下载精品学习资源c6.17cw1c欢迎下载精品学习资源冷却表面设计清洁状况和冷却管材料及壁厚的修正系数按下式运算：3m欢迎下载精品学习资源6.18式中3 冷却表面设计清洁系数，与冷却方式和水质有关，
11、直流供水和清洁水时，3 取；循环供水和化学处理（氯化、二氧化碳）的水时，3 取；污脏水和可能形成矿物沉淀的水，欢迎下载精品学习资源3 取；m 冷却管材料及壁厚修正系数，对于壁厚lmm 的黄铜管为，B5 管为， B30 管为，不锈钢管为；冷凝管布置修正系数 Cs 的确定13：对实际运行的凝汽器 ,当凝汽器水侧管壁足够清洁 大修清扫后或新投运机组 以及汽轮机真空系统严密性正常时,可认为水侧冷凝管壁运行清洁及汽侧空气量修正系数为 1,即Ca = Cf =1亦即二者对凝汽器总体传热系数无影响；取现场实测的数据，依据热平稳原理的方法运算所得凝汽器实际总平欢迎下载精品学习资源均传热系数K n1 ，依据别尔
12、曼公式运算出凝汽器实际总平均传热系数K n2 ，欢迎下载精品学习资源就欢迎下载精品学习资源CsK n1K n26.19Cs 的大小反映了管束布置的好坏，即Cs 越大，说明管束布置越合理， 反之亦然 14 ；此系数可用来评判凝汽器管束布置的传热成效；2.4 相关参数对凝汽器真空影响的理论分析凝汽器真空是汽轮机组经济运行的主要指标； 提高汽轮机经济性的方法许多， 比如改造设备、 改造运行方式、 调整配汽机构、 减小节流缺失以及提高凝汽器的真空等；相对而言提高凝汽器真空较其它方法更为易行；在运行中只要对汽轮机系统有针对性地开展工作， 就可以使凝汽器真空有较大地提高； 提高凝汽器真空可以增加循环热效率
13、， 使机组热耗率降低， 煤耗削减， 因此凝汽器真空被做为重要的监测量；影响凝汽器真空的相关参数许多， 如凝汽器循环水入口温度、 汽轮机排汽量、循环水量、真空系统严密性等 20 ；相关参数对凝汽器真空影响的理论分析是基于偏微分原理， 即下述四个原始公式所式， 公式中包含以上四个未知数， 针对每个公式， 对上述四个未知数逐一进行偏微分求解， 最终求解出排汽压力对以上四个因素的偏导； 对某一变量偏导时，其他三个变量保持不变，即单因素分析；理论分析所需原始公式如下：thDc欢迎下载精品学习资源6.204.187 Dwtt欢迎下载精品学习资源K A欢迎下载精品学习资源6.216.22e4187Dw 1t
14、stw1tt欢迎下载精品学习资源欢迎下载精品学习资源ps9.81t s1007.46欢迎下载精品学习资源6.2357.66欢迎下载精品学习资源注： 在凝汽式汽轮机通常的排汽压力变化范畴内， h 变化很小，约为 2180kj/kg ；1、循环水入口温度对凝汽器真空度影响的理论分析欢迎下载精品学习资源循环水入口温度直接影响凝汽器的真空； 现场试验和理论运算均说明， 循环水入口温度越低， 凝汽器真空越高； 而循环水入口温度由环境气温顺供水方式打算；对直流供水系统而言，主要与气候有关，如冬季比夏季水温低，真空较高; 对于循环供水系统而言， 循环水入口温度不仅与气温有关， 而且与冷却设备的性能和运行状态
15、有关 21；运算循环水入口温度对凝汽器真空的影响时， 假定其它参数保持不变， 且真空系统严密性正常，即空气修正系数Ca=l;凝汽器水侧管壁足够清洁，及水侧管壁运行清洁系数 Cf=1；循环水温度修正系数t 对循环水入口温度 tw1 的偏导：欢迎下载精品学习资源6.24ttw12b 100035t w1 欢迎下载精品学习资源循环水流程修正系数z 对循环水入口温度 tw1 的偏导：z2z欢迎下载精品学习资源6.25tw1675欢迎下载精品学习资源循环水流速修正系数w 对循环水入口温度 tw1 的偏导：欢迎下载精品学习资源wdwln1.1vwx欢迎下载精品学习资源6.26tw141tw1欢迎下载精品学
16、习资源欢迎下载精品学习资源其中，当x0.6时，x tw 10.018欢迎下载精品学习资源欢迎下载精品学习资源6.27当x0.6时，x0t w1欢迎下载精品学习资源欢迎下载精品学习资源6.28凝汽器总平均传热系数 K 对循环水入口温度tw1的偏导：欢迎下载精品学习资源t6.29Kt w14070dCs Ca twztw1ttwzww1z t w1欢迎下载精品学习资源欢迎下载精品学习资源凝汽器传热端差 t 对循环水入口温度tw1 的偏导：欢迎下载精品学习资源欢迎下载精品学习资源6.30t tw1 tt ttA4187DwKtw1欢迎下载精品学习资源凝汽器排汽压力对应下饱和温度ts 对循环水入口温度
17、tw1的偏导：欢迎下载精品学习资源6.31凝汽器排汽压力ts1tw1ps 对循环水入口温度ttw1tw1 的偏导：6.46欢迎下载精品学习资源ps1.26921ts100t s欢迎下载精品学习资源6.32t w157.66tw1欢迎下载精品学习资源表中的数据是在其他条件不变时， 单独转变循环水入口温度， 利用上诉数学模型运算得到的； 如图和所示， 凝汽器排汽压力随着循环水入口温度的增加而上升，当循环水入口温度较高时， 凝汽器排汽压力随着循环水入口温度增加而上升的幅度加大；2、汽轮机排汽量对凝汽器真空度影响的理论分析由循环水温升关系式知， 当循环水量不变时， 循环水温升和凝汽器蒸汽负荷成正比；由
18、别尔曼公式和传热端差的关系式可以看出:当凝汽器蒸汽负荷变化时， 总体传热系数随之转变，所以传热端差与蒸汽负荷的变化关系比较复杂；运算汽轮机排汽量对凝汽器真空的影响时， 假定其它参数保持不变， 且真空系统严密性正常，即空气修正系数Ca=l;凝汽器水侧管壁足够清洁，及水侧管壁运行清洁系数 Cf=1；循环水温度修正系数t 对汽轮机排汽量 Dc 的偏导：欢迎下载精品学习资源6.33t0.0072Dc235t w1A欢迎下载精品学习资源蒸汽负荷率修正系数d 对汽轮机排汽量 Dc 的偏导：当Dc1时t0DDcrcc欢迎下载精品学习资源6.34当Dc1时nnt21Dc欢迎下载精品学习资源crDc6.35DcDcDc欢迎下载精品学习资源凝汽器总平均传热系数 K 对汽轮机排汽量 Dc 的偏导：欢迎下载精品学习资源KD4070wzCsCadttdcDcDc6.36凝汽器排汽压力对应下饱和温度ts 对汽轮机排汽量 Dc 的偏导：欢迎下载