2.3 Вычислительный эксперимент
На рисунке 2.4-а представлена зависимость температуры насыщения от начального расхода пара при различных температурах охлаждающего воздуха, построенная по результатам расчёта на ЭВМ. Расчёт производился при фиксированном расходе охлаждающего воздуха (0,9 кг/с) на один ряд труб по глубине, коэффициента теплоотдачи от воздуха (50 Вт/м2×К) и геометрических характеристик теплообменных труб (длина 5 м, диаметр 38×3 мм, коэффициент оребрения 15). Здесь использованы геометрические параметры ВКУ производства Калужского турбинного завода для компрессорной станции «Чаплыгин» Первомайского управления ООО «Мострансгаз». В случае практически полной конденсации уменьшение температуры охлаждающего воздуха при неизменном расходе пара влечёт за собой изменение температуры насыщения пара в меньшую сторону. В рассмотренном диапазоне значений зона недостаточной эффективности составила около 18% от общей площади поверхности теплообменных труб (для каждого из графиков).
На рисунке 2.4-б представлена зависимость температуры насыщения от начального расхода пара при различных расходах охлаждающего воздуха для случая фиксированной температуры охлаждающего воздуха (100С), коэффициента теплоотдачи от воздуха (50 Вт/м2×К) и геометрических характеристик (длина 5 м, диаметр 38×3 мм, коэффициент оребрения 15). Из графиков следует, что увеличение расхода охлаждающего воздуха влечёт за собой изменение температуры насыщения в меньшую сторону. При этом зона недостаточной эффективности при наибольших расходах пара (около 14 г/с) составила около 18% при любом из рассмотренных расходов охлаждающего воздуха. Однако при большем расходе пара (около 24 г/с) наблюдалось уменьшение неэффективной зоны до 14% (рисунок 2.5-а).
На рисунке 2.4-в представлена зависимость температуры насыщения от начального расхода пара при различных длинах теплообменных труб. При этом температура, расход охлаждающего воздуха, коэффициент теплоотдачи от воздуха и геометрические характеристики фиксированы (температура 10 0С, расход 0,9 кг/с, коэффициент теплоотдачи от воздуха 50 Вт/м2×К, диаметр 38×3 мм, коэффициент оребрения 15). Из графиков следует, что уменьшение температуры охлаждающего воздуха при неизменном расходе пара влечёт за собой изменение температуры насыщения пара в меньшую сторону. Это в достаточнй степени объясняется равенством теплового баланса.
При этом зона недостаточной эффективности увеличилась от 16% до 21% (при изменении длины труб от 4 м до 6 м соответственно) (рисунок 2.5-б).
На рисунках 2.6-а, 2.6-б представлены аналогичные зависимости, построенные по результатам расчёта на ЭВМ для экспериментальной установки (длина труб 1,2 м, диаметр труб 14×2 мм).
Графики на рисунке 2.6-а построены при фиксированном расходе охлаждающего воздуха (0,08 кг/с), заданном коэффициенте теплоотдачи от воздуха (50 Вт/м2×К) и различных расходах пара для случаев температуры охлаждающего воздуха 100С и 00С соответственно. Как и в аналогичном случае (для параметров ВКУ «Чаплыгин») получено уменьшение температуры насыщения при уменьшении температуры охлаждающего воздуха. При этом зона недостаточной эффективности составила около 8% от общей площади теплообменной поверхности.
Графики на рисунке 2.6-б построены при фиксированной температуре охлаждающего воздуха (100С), заданном коэффициенте теплоотдачи от воздуха (50 Вт/м2×К) и различных расходах пара для случаев расхода охлаждающего воздуха 0,05 кг/с, 0,06 кг/с, 0,07 кг/с, 0,08 кг/с. По полученным данным следует, что при прочих фиксированных параметрах уменьшение расхода охлаждающего воздуха влечёт за собой увеличение температуры насыщения и площади зоны недостаточной эффективности от 8% до 12% (рисунок 2.7).
Математическая модель позволяет оценить параметры ВКУ в широком диапазоне изменения количественных и режимных характеристик.
а)
б)
в)
Рисунок 2.4 Зависимости температуры насыщения от расхода пара (длина труб 5 м, диаметр 38×3 мм, коэффициент оребрения 15, расход охлаждающего воздуха 0,9 кг/с, коэффициент теплоотдачи от воздуха 50 Вт/м2×К)
а) при различных температурах охлаждающего воздуха
б) при различных расходах охлаждающего воздуха
в) при различных длинах труб
Gп, г/с
%
%
а)
L, м
б)
Рисунок 2.5 Зависимости размера зоны неэффективной работы (длина труб 5 м, диаметр 38×3 мм, коэффициент оребрения 15, расход охлаждающего воздуха 0,9 кг/с, коэффициент теплоотдачи от воздуха 50 Вт/м2×К)
а) при различных расходах пара
б) при различных длинах труб
Рисунок 2.6 Зависимости температуры насыщения от расхода пара (длина труб 1,2 м, диаметр 14×2 мм, расход охлаждающего воздуха 0,08 кг/с, коэффициент теплоотдачи от воздуха 50 Вт/м2×К)
а) при различных температурах охлаждающего воздуха
б) при различных расходах охлаждающего воздуха
%
Gв, кг/с
Рисунок 2.7 Зависимости размера зоны неэффективной работы (длина труб 1,2 м, диаметр 14×2 мм, расход пара 0,6 г/с, коэффициент теплоотдачи от воздуха 50 Вт/м2×К) при различных расходах охлаждающего воздуха.
|
