Tuabin khí và tuabin hơi: bình ngưng bề mặt - làm mát bằng nước

TÍNH TOÁN NHIỆT BÌNH NGƯNG KIỂU BỀ MẶT, LÀM MÁT
BẰNG NƯỚC.
Nhiệm vụ: xác đònh các kích thước chính của BN khi biết điều
kiện vận hành cụ thể. Những dữ liệu cho trước là:
- Lưu lượng hơi vào, G
h
- Entalpi hơi vào, i
h
- p suất ngưng tụ, p
k
- Nhiệt độ nước vào, t
n1
Thông thường người ta phải tiến hành tính cho một số phương án
khác nhau, sau đó so sánh để lựa chọn lời giải tốt nhất. Sau đây là trình
tự tính cho một phương án nhất đònh.
1. Tra tìm nhiệt độ ngưng tụ t
k
tương ứng với áp suất p
k
. Vì ở BN
nhà máy điện khôg có sự quá lạnh nên t
k
= t
h
.
2. Xác đònh G
n
bằng cách chọn bội số tuần hoàn. Đó là tỉ số
giữa lượng nước làm mát và lượng hơi vào bình.
m =
h

n
G
G
(8.10)
Độ lớn của bội số tuần hoàn liên quan tới số chặng BN, sơ đồ làm
mát, chế độ tải, … Có thể chọn sơ bộ như sau:
- BN một chặng, làm mát đơn lưu: m = 75 ÷ 100
- BN hai chặng, làm mát đơn lưu: m = 60 ÷ 70
- BN hai chặng, làm mát tuần hoàn: m = 50 ÷ 60
- BN ba chặng, làm mát tuần hoàn: m = 40 ÷ 50
Ở một số NMĐ chạy tải nền, bội số tuần hoàn có thể đến 120.
3. Tính mức hâm nóng của nước làm mát ∆t
n
theo phương trình
cân bằng nhiệt (8.1). Từ đó ta có nhiệt độ nước ra:
t
n2
= t
n1
+ ∆t
n

Thường ∆t
n
= (4 ÷ 12)
o
C
Kế theo tính
∆
t

tb
theo công thức (8.3). Cần kiểm tra độ chênh
nhiệt độ cuối δt = t
h
– t
n2
vì đây là chỉ số đánh giá chất lượng và hiệu
quả BN. Thông thường δt = (3 ÷ 6)
o
C.
Ta cũng có thể chọn trước
δ
t để tính
∆
t
tb
theo công thức (8.3b). Sau
đó tính lượng nước làm mát G
n
rồi xác đònh bội số tuần hoàn m.
4. Chọn ống trao đổi nhiệt. Nên chọn ống có đường kính ngoài d
2
= (16 ÷ 20) mm cho BN nhỏ, d
2
= (22 ÷ 25) cho BN lớn.
5. Chọn vận tốc nước đi trong ống w. Đây là vấn đề kinh tế – kỹ
thuật cần phải cân nhắc kỹ lưỡng.
- Nếu w lớn: hệ số truyền nhiệt cao, số lượng ống ít, bề mặt làm
mát của BN nhỏ. Kết quả là giá thành BN thấp, nhưng trở lực đường
nước và NL cần cho bơm tăng lên.

- Nếu w quá nhỏ: giảm k và tăng nguy cơ bám bẩn ống.
Từ phân tích trên ta nên giới hạn w trong khoảng (1
÷
2,5)m/s.
Phần lớn các BN hiện nay làm việc với w = (1,8
÷
2,2) m/s.
6. Tính hệ số truyền nhiệt trung bình. Nếu dùng ph/pháp HEI
phải dự kiến trước phụ tải riêng để tra đồ thò tìm
β
d
. Đầu tiên có thể
chọn d = (35 ÷ 40) kg/m
2
h. Sau khi tính được F (bước 7) phải kiểm lại
giá trò d. Nếu chênh lệch lớn thì tính lặp với giá trò d chọn mới.
7. Tính diện tích bề mặt F theo c/thức (8.2). Xác đònh lại d.
8. Số ống một chặng: n
i
=
i
2
1
n
wd
G4
ρπ
(8.11)
Tổng số ống của z chặng: n =
∑

=
z
1i
i
n
Nếu vận tốc nước trong tất cả các chặng bằng nhau thì n = zn
1
.
9. Chiều dài hiệu dụng của ống: L =
nd
F
2
π
(8.12)
10. Đường kính mặt sàng, có thể tính theo công thức:
D
ms
= 1,05t
ms
n
η
(8.13)
t : bước ống (khoảng cách giữa hai lỗ cắm ống cùng
hàng). Giá trò này không được nhỏ hơn t
min
= (1,25 ÷ 1,3)d
2
;
η
ms

: hệ số điền đầy mặt sàng, phụ thuộc kiểu BN và phương pháp
sắp xếp ống. Vì cách bố trí ống rất đa dạng nên có một số công thức
khác nhau được đề nghò nhằm xác đònh hệ số này. Để đơn giản ta có
thể chọn
η
ms
theo bảng 8.2.
Bảng 8.2: Hệ số điền đầy mặt sàng
Kiểu BN Số chặng
1 2 3 4
Một dòng 0,72  0,82 0,70  0,80 0,68  0,75 0,60  0,72
Hai dòng 0,66  0,74 0,65  0,72 0,63  0,70 0,56  0,68
11. Kiểm tra độ cân xứng của thiết bò thông qua tỉ số L/D
ms
. Giá
trò đó nên nằm trong khoảng 1,5 ÷ 2,5 nhưng không bắt buộc.
12. Với những kích thước và số liệu đã tính được ta vẽ phác thảo
BN. Bản vẽ này sẽ phục vụ cho việc thiết kế chi tiết.