Бродов Ю.М. Савельев Р.З. Конденсационные установки паровых турбин

Подождите немного. Документ загружается.

На рис. 4.5,6 показан общий вид семиканальнго водоструй¬

ного эжектора ЭВ-7-100, разработанного ВТИ. По сравнению

с эжектором ЭВ-4-1400 этот эжектор при меньшем расходе

воды имеет объемный расход в 1,5—2 раза выше, что позво¬

ляет работать с высокой экономичностью при значительных

присосах воздуха.

Эжектор состоит из семи параллельных цилиндрических

камер смешения без диффузоров. В каждую камеру смешения

1 из своего сопла 2 поступает рабочая вода. Эжектор имеет

общую водяную камеру, из которой вода поступает к рабо¬

чим соплам, и общую приемную камеру 3, в которую посту¬

пает паровоздушная смесь из конденсатора, общую сливную

трубу.

Аналогичную конструкцию имеет эжектор ЭВ-7-1700, не¬

сколько отличающийся диаметром камер смешения и сопл

(см. табл. 4.2).

Техническая характеристика применяемых на отечествен¬

ных турбоустановках водоструйных эжекторов представлена в

табл. 4.2.

Таблица 4 2 Техническая характеристика основных водоструйных эжекторов

Рассмотрим показатели и характеристики эжекторов, режимы

их работы и взаимосвязь с работой конденсатора.

191

Основными показателями работы эжекторов являются пара-

метры рабочей и эжектируемой сред (расход, давление, темпера-

тура), степень сжатия массовый или объ-

емный коэффициенты инжекции соответственно.

При выборе расчетного давления рабочего пара пароструй-

ного эжектора определяющим является обеспечение устойчи-

вой работы эжектора при изменении давления пара, связан-

ного с переменным режимом работы турбоустановки. Если на

турбоустановках с начальным давлением пара 2,9 и 9,0 МПа

принималось давление рабочего пара на эжектор 1,3 МПа, то

в современных установках используется давление 0,5 МПа

(см. табл. 4.1). Применение относительно невысокого давле-

ния позволяет отказаться от сопл с малыми диаметрами узко-

го сечения, вероятность засорения которых больше.

Расход рабочего пара на пароструйный эжектор определя-

ется в результате детального расчета эжектора. Для ступени

эжектора ориентировочное значение расхода пара можно оце-

нить по формуле

где D

— количество паровоздушной смеси, кг/ч; Н

— адиа¬

батный перепад теплоты между давлениями р

, р

; р

,р

— дав¬

ления за диффузором и в приемной камере соответствующей

ступени эжектора.

Расход пара на трехступенчатый эжектор равен 10—20-крат¬

ному расходу удаляемой эжектором паровоздушной смеси и

составляет 0,1% от расхода пара турбиной.

Давление рабочей воды в водоструйном эжекторе определя¬

ется схемой его включения. По данным ВТИ, максимальный

объемный коэффициент эжекции U

, кПа, достигается при

давлении рабочей воды

где F, f — площади наименьших сечений диффузора и сопла

рабочей воды.

192

Для основных водовоздушных эжекторов соотношение пло¬

щадей составляет порядка 2—3 и давление рабочей воды 0,342—

0,735 МПа (см. табл. 4.2).

Расход рабочей воды на водоструйный эжектор, м

/ч, ори¬

ентировочно можно определить (для одной струи)

Расход рабочей воды на один эжектор составляет от 1 до

3,5% расхода циркуляционной воды, на всю группу эжекто¬

ров от 4 до 10%.

Степень сжатия эжектора при неизменном давлении на

выходе из него определяется давлением всасывания. В услови¬

ях эксплуатации основными причинами, вызывающими

изменение давления всасывания эжектора, являются измене¬

ния расхода отсасываемого воздуха и температуры паровоз¬

душной смеси (см. §1.3).

Давление всасывании эжектора (на входе в его первую сту¬

пень) при отсасывании паровоздушной смеси, см. уравнение

(1.1), составляет

где — соответственно температура, объем и

количество воздуха, К, м

/кг, кг/с.

Для обеспечения давления р

в конденсаторе необходимо,

чтобы абсолютное давление всасывания р

в приемной камере

эжектора первой ступени составляло

(4 2)

где — паровое сопротивление конденсатора и сопро-

тивление трубопровода от места отсоса паровоздушной смеси

до приемной камеры эжектора соответственно.

Общее количество паровоздушной смеси D

, кг/ч, удаляе-

193

мой из конденсатора, равно сумме количества воздуха D

возд

, и

пара D

п CM

в этой смеси

где — парциальное давление пара и воздуха в удаляе-

мой смеси.

Объем удаляемой из конденсатора паровоздушной смеси

/ч, равный объему удаляемого воздуха определя-

ется из уравнения

Объем пара, удаляемого вместе с воздухом из конденсатора,

считаем равным общему объему смеси, поэтому количество

пара в смеси

где — удельный объем насыщенного пара при температуре

, м

/кг.

Парциальное давление пара в смеси (при t

-20 °C) p

=2,337 кПа, Соответст-

вующий удельный объем v

=57,84 м

/кг. Парциальное давление воздуха в смеси

из выражения (4.1)

194

Объем паровоздушной смеси, удаляемой из конденсатора, определим по фор¬

муле (4.4)

Количество несконденсировавшегося пара, удаляемого с воздухом,

Общее количество паровоздушной смеси, удаляемой из конденсатора, опреде¬

лим по выражению (4.3)

Характеристику ПАРОСТРУЙНОГО эжектора обычно представ-

ляют в форме зависимости давления всасывания перед

ступенью эжектора от расхода сухого воздуха Аналогич-

ный характер имеют характеристики эжектора при отсасыва-

нии паровоздушной смеси определенной температуры.

Характеристика пароструйного эжектора при отсасывании

им сухого воздуха или паровоздушной смеси определенной

температуры состоит из двух различных участков (рис. 4.6).

На первом участке, отвечающем изменению расхода воздуха

от нуля до некоторого значения и называемом рабочим

участком (участок аb, рис. 4.6), характеристики сравнительно

пологие, на втором участке, отвечающем и назы-

ваемом перегрузочным (участок bc), они значительно более

крутые.

Два участка характеристики эжектора соответствуют двум

различным режимам работы первой ступени: предельному

(рабочий участок) и допредельному (перегрузочный участок).

Предельный режим работы наступает, когда скорость ин-

жектируемого или смешанного потока достигает критическо-

го значения и производительность эжектора становится мак-

симальной (предельной) для заданных параметров рабочего и

отсасываемого потоков.

Переход от предельного к допредельному режиму зависит

от того, является ли действительное противодавление первой

195

ступени большим

или меньшим, чем ее

предельное противо-

давление.

Предельное про-

тиводавление — зна-

чение давления паро-

газовой смеси на вы-

ходе из эжектора,

ниже которого при

фиксированных зна-

чениях и из-

менение давления

не влияет на расход

эжектируемой среды

и зависит от разме-

ров проточной части

эжектора, парамет-

ров рабочего пара и

количества отсасыва-

емой смеси. Его зна-

чение можно ориен-

тировочно оценить

из выражения

где f,F— площади

минимального сече¬

ния сопла рабочего

пара и площадь гор¬

ла диффузора; р —

абсолютное давление рабочего пара; и — коэффициент эжек-

ции.

При неизменном давлении всасывания противодавление оп¬

ределяется степенью сжатия смеси в ступени.

Предельному режиму соответствует условие, что действи¬

тельное противодавление не превышает предельного, а при

определенном режиме выше предельного.

Противодавление первой ступени в двухступенчатом эжек-

196

торе и первой и второй — в трехступенчатом определяется

давлением всасывания следующей за ней ступени и сопротив-

лением расположенного перед ней промежуточного охладите-

ля и растет с увеличением расхода воздуха содержащего-

ся в отсасываемой из конденсатора паровоздушной смеси.

Режим работы каждой последовательно включенной ступе-

ни эжектора зависит от фактического противодавления, кото-

рое устанавливается после ее диффузора и зависит от режима

работы эжектора в целом.

Рабочий участок характеристики пароструйного эжектора

определяется работой первой ступени эжектора на предель-

ном режиме, а перегрузочная часть — переходом первой сту-

пени на допредельный режим. На рабочем участке объемный

расход отсасываемой эжектором среды постоянен и не зави-

сит от противодавления и температуры отсасываемой паро-

воздушной смеси. Рабочие участки характеристик эжектора

представляют собой семейство параллельных прямых линий,

отвечающих каждая определенному значению температуры

отсасываемой смеси, и описываются уравнением (4.1).

Чем выше температура, тем выше давление всасывания

эжектора при данном расходе воздуха, т. е. выше расположен

рабочий участок характеристики эжектора. Каждая характе-

ристика пересекает ось ординат р

в точке, соответствующей

давлению насыщения водяного пара при температуре

(рис. 4.6).

Поскольку объемный расход пара, содержащегося в отсасы-

ваемой смеси, равен объемной производительности эжектора

, то рабочему участку характеристики, на котором =const,

отвечает при неизменной температуре насыщенной смеси прак-

тически постоянный массовый расход пара.

При повышении температуры смеси содержание пара в ней

значительно возрастает, однако увеличивающийся при этом

суммарный расход отсасываемой среды, см. выражение (4.3),

не приводит к перегрузке эжектора, так как большая часть

пара конденсируется в промежуточном холодильнике.

При переходе на перегрузочный участок объ-

емный расход отсасываемой среды понижается с увеличением

расхода воздуха, что приводит к резкому росту давления вса-

сывания. Работа эжектора на этом участке не должна допус-

каться во избежание повышения давления в конденсаторе

сверх допустимых значений. Поэтому рабочей производи-

197

тельностью эжектора при данных условиях его работы назы-

вается максимальный расход сухого воздуха отсасывае-

мый в пределах рабочего участка, т. е. до наступления пере-

грузки эжектора.

Одноступенчатые эжекторы работают при практически по-

стоянном противодавлении, и их характеристики не имеют

перегрузочного участка.

Характеристику эжектора при отсосе сухого (атмосферно-

го) воздуха, получаемого при испытаниях эжектора в услови-

ях завода-изготовителя, можно пересчитать на паровоздуш-

ную смесь. Давление всасывания определяется в этом случае

по формуле

где кПа, кг/ч, — давление всасывания и весовое

количество отсасываемого сухого воздуха в точке перехода на

перегрузочный режим (точка Ъ на рис. 4.6).

Весовой расход отсасываемой паровоздушной смеси опре-

деляется на основании уравнений Клапейрона-Менделеева

Поскольку объемы равны

Объемная производительность эжектора при отсасывании

паровоздушной смеси приближенно оценивается по формуле

198

Пример 4.2. Определить какое количество воздуха, содержащегося в паровоз-

душной смеси с температурой =20 °С, может быть удалено эжектором, если при

отсасывании сухого воздуха при давлении всасывания =4 кПа производитель-

ность эжектора =115 кг/ч. Давление всасывания принять неизменным.

Из таблиц насыщенного водяного пара при °С находим =2,34 кПа.

Парциальное давление воздуха

Количество отсасываемой паровоздушной смеси согласно выражению (4.5)

Здесь принята по температуре наружного воздуха, равной 20 °С.

Содержание воздуха в отсасываемой смеси по формуле (4.3)

Объемная производительность эжектора согласно выражению (4.6)

Конденсационная установка оснащается не менее чем двумя

пароструйными эжекторами (см. Приложение 4), присоеди-

ненными по рабочему пару и отсасываемой смеси к общим

коллекторам. Удаление расчетного количества воздуха и под-

держание давления в конденсаторе должно обеспечиваться,

как правило, одним эжектором. Максимальный расход возду-

ха отвечающий переходу эжектора на перегрузочную

ветвь его характеристики, принимается в 3 раза превосходя-

щим допускаемый по ПТЭ присос воздуха в вакуумную сис-

тему (см. §5.1). При повышении присосов воздуха выше

работа турбоустановки с номинальной нагрузкой должна

обеспечиваться дополнительным включением эжекторов.

При параллельной работе двух эжекторов их объемные

производительности суммируются и угловой коэффициент а

199

совмещенной характеристики по формуле (4.1) определяется

по их суммарной производительности.

Показатели работы эжектора зависят также от параметров

рабочего пара и эффективности работы промежуточных хо-

лодильников.

Характеристику ВОДОСТРУЙНОГО ЭЖЕКТОРА представляют в

виде зависимости давления всасывания от расхода эжекти-

руемого сухого воздуха, чистого или находящегося в смеси с

паром, при конкретных значениях давления рабочей воды

и ее температуры (рис.4.7). С ростом расхода воздуха

давление всасывания увеличивается, а при =0 давление

всасывания близко к давлению насыщенного пара при темпе-

ратуре рабочей воды.

При отсасывании сухого воздуха водоструйные эжекторы

имеют практически линейную характеристику во всем рабо-

чем диапазоне давлений всасывания, причем эжекторы с уд-

линенной цилиндрической камерой смешения сохраняют ли-

нейную характеристику до значений давления всасывания,

приближающихся к барометрическому давлению.

С увеличением давления рабочей воды (до определенных

значений) давление всасывания уменьшается (рис. 4.7,a), и

характеристика протекает более полого. При этом увеличива-

ются объемная производительность эжектора и объемный рас-

ход рабочей воды.

Характеристики эжектора при постоянном давлении рабо-

чей воды и различ-

Рис. 4.7. Характеристики водоструйного эжектора

ЭВ-4-1400 при отсасывании сухого воздуха

ной ее температуре

эквидистантны (рис.

4.7,б), их ординаты

различаются на зна¬

чение, равное раз¬

ности давлений на¬

сыщения, соответст¬

вующих температу¬

рам рабочей воды.

Объемная произво¬

дительность эжек¬

тора практически не,

зависит от темпера¬

туры рабочей воды.

Рабочая харак-

200