Диссертация (Разработка математических и компьютерных моделей переноса тепла, массы, импульса для систем тепло- и водоснабжения), страница 5

2.3 – 2.5) k rp0  H 0  pвх  ( p гр  pвх  H 0  pвых ) 1  2,k (2.14)24где H 0 – напор насоса при закрытой на выходе задвижке ( Q  0 ); p0 – высотауровня воды в стояке градирни, м ; pгр – высота уровня в чаше градирни, м ;pвх – высота уровня воды в аванкамере, м ; pвых – высота расположения сопелградирни, м ; k  k н  r  k1 ; k н – гидравлическое сопротивление насоса; r – сопротивление сети на участке градирня − аванкамера; k1 – сопротивление труб отнасоса до сопел градирни; k 2 – сопротивление сопел градирни.Рис. 2.4. Схема циркуляционной системы: I – прямойтрубопровод; II – обратныйтрубопровод; A – аванкамера; 1, 2, 3, 4, 5, 6 – циркнасосы; K-1, K-2, K-3 – конденсаторы турбин; ГР-1, ГР-2, ГР3, ГР-4 – градирниРис.

2.5. Схема цирксистемы :1 – чаша градирни; 2 – аванкамера; 3 – насос; 4,5 – задвижки; 6 – конденсатор турбины; 7 – стояк градирни; 8 –трубопроводы с сопламиАнализ формулы (2.14) приводит к заключению, что величина p0 возрастаетпри увеличении k 2 и при уменьшении k (при k н  const , r  const ), в виду того,что насос создаёт разность уровней в стояке и аванкамере, равную H ст .

Чем вышесопротивление сети, тем меньшим будет H ст . В пределе, когда насос остановлен( H ст  0 ) уровни в чаше, аванкамере и стояке будут одинаковыми. Следовательно,управлятьуровнемв стояке можнолишь изменяясопротивление25k  k н  r  k1 , что связано с регулированием задвижкой на выходном патрубке на-соса.Ввиду взаимосвязанности уровней жидкости в стояке и аванкамере соотношения (2.14) можно применять и для анализа факторов, определяющих высотууровня в аванкамере pвх (рис. 2.5). Здесь зависимость уровней обратная.

Еслиуровень жидкости в стояке понижается, что происходит при возрастании k1 и понижении k 2 , уровень воды в аванкамере будет повышаться. При повышенииуровня в стояке (возрастание H ст ) уровень в аванкамере будет уменьшаться, таккак количество циркулирующей в системе жидкости неизменно, и насос создаётразность уровней только за счет понижения одного и повышения другого.Нормальное функционирование цирксистемы существенно зависит от взаимосвязи уровней воды в чашах и аванкамерах. При выводе соотношений для выявления основных закономерностей рассмотрим схему цирксистемы, включающей чашу градирни, аванкамеру, насос (см.

рис. 2.6). Считаем, что насос подаётводу в чашу градирни, соединённую с аванкамерой каналом с гидравлическим сопротивлением r , площадь сечения чаши S1 , аванкамеры – S 2 .Рис. 2.6. Схема – чаша градирни, аванкамера, насос. 1 – чаша; 2 – аванкамера; 3 – насос;r – сопротивление канала между аванкамерой и чашей градирниУравнение равновесия системы аванкамера – насос будетH 2  H 0  k н Q 2  pатм .(2.15)Взаимосвязь между уровнями в чаше и аванкамере будетH 1  rQ 2  H 2  0 .(2.16)26С целью исключения из соотношения (2.16) одного из уровней ( H 1 или H 2 )используем уравнение материального балансаH 1 S1  H 2 S 2  M ,(2.17)где M – масса жидкости в чаше и аванкамере.

Выражая H1 из (2.17), находимH1 M  H 2 S2 MS H2 2 .S1S1S1(2.18)Подставляя (2.18) в (2.16), получаемH2 rS1M. Q2 S1  S 2S1  S 2(2.19)Подставим (2.19) в (2.15) rS  k н ( S1  S 2 ) M  Pатм  H 0 .Q2  1(SS)SS1212(2.20)Выражая из (2.20) Q2 и подставляя в (2.19), получаемH2 rS1MM .  ( Pатм  H 0 ) S1  S 2 rS1  k н ( S1  S 2 ) S1  S 2 (2.21)Анализ формулы (2.21) позволяет к заключить, что с увеличением k н уровень в аванкамере возрастает, а согласно (2.18) – в чаше градирни уменьшается.Конкретные величины уровней определяются параметрами, входящими в формулы (2.18) и (2.21).Если аванкамера соединена с чашами нескольких градирен, то получениетеоретических зависимостей затруднительно. В этом случае для выполнения необходимых расчетов необходимо использовать компьютерную модель.

Результаты расчётов таких систем применительно к цирксистеме ТЭЦ ВАЗ приведеныниже.27Необходимость выполнения данной работы была связана с определениемпричин малой эффективности работы цирксистемы после реконструкции градирен, в результате которой они были преобразованы из плёночных в брызгальные(за исключением градирни № 7).Цирксистема ТЭЦ ВАЗ включает 7 градирен, – 6 брызгального типа и одна(ГР – 7) – плёночного (см.

рис. 2.7). На этом рисунке даны высоты стояков градирен, отметки сливных трубопроводов и отметки расположения сопел.Рис. 2.7. Геометрические отметки водораспределительной системы градирен ТЭЦВАЗ.ГР − № 1, 2, 3…6 – брызгального типа; № 7 – пленочнаяЗависимость расхода воды на соплах в зависимости от высоты уровня встояке для любой из ГР − 1, 2, 3 можно определить по графику, приведённому нарис 2.8 ( Q  f (h) ). Анализ графика позволяет заключить, что пока вода не достигает отметки 6,4 м , расход на соплах градирен равен нулю. После достиженияэтой отметки за короткое время расход становится равным 13000 т / час .

Из расходов следует, что скорость движения жидкости в стояке при Q  13000 т / чассоставляет 0,35 м / с . После достижения сливных трубопроводов (16 шт Ø420 мм ) скорость воды в стояке снижается до 0,125 м / с и через 4 – 5 секундсливные трубопроводы оказываются полностью закрытыми водой, и расход насоплах возрастает за это время от нуля до 13000 т / час .28Анализ зависимости ( Q  f (h) ) позволяет также заключить, что устойчиваяработа градирни, когда вся жидкость из стояка сливается в её чашу, находится вдиапазоне 6,4  8,5 м , где 8,5 м – верхняя отметка стояка.

При достижении этойH, м9Q=f1(H)H1)f (HQ=7Скачок расходаQ=f (H)6Q=f1(H)Q=05432– рабочий участок стоякаH1 – высота стояка1024681012141618Q·10-3 т/чРис. 2.8. Зависимость расхода воды в соплах от высоты уровня в стояках градирен 1,2,3.Сплошная линия – реальная зависимость Q = f (H); штриховая линия – рекомендуемая зависимость после реконструкции стояка Q = f1(H)отметки происходит перелив жидкости через стояк, и дальнейшее увеличениерасхода не будет иметь какого – либо положительного эффекта. Следовательно,рабочийдиапазонразностивысотстоякаградирнисоставляетлишь8,5  6,4  2,1 м . Причем давление на соплах верхнего яруса, даже, если жидкостьполностью заполняет стояк, составляет 8,5  4,2  4,3 м .

В случае, когда стояк заполнен лишь на половину рабочей зоны ( 7,4 м ), то давление на соплах оказывается около 3 м , что явно недостаточно для нормальной работы сопел (нормативное давление около 6 м ). Кроме того, расстояние от нижнего яруса сопел до поверхности жидкости в чашах во всех градирнях (исключая градирню № 7) составляет лишь 3  4 м . Учитывая небольшую высоту разбрызгивания (при напоре насоплах 4 м – около 1,6 м (рис. 2.9)) и радиуса факела разбрызгивания, высоты падения жидкости, равной 5 м, явно недостаточно для достижения паспортных показателей охладительной способности градирен. Высота расположения сливныхтрубопроводов сопел градирен недостаточна, так как она не позволяет достигатьпаспортных давлений на соплах из – за недостаточной высоты стояка, а также из-29за малой высоты факела разбрызгивания.

Высота падения капель также оказывается заниженной. Поэтому, учитывая проведенный анализ, можно разработатьследующие предложения по реконструкции градирен (рис. 2.10): 1 – увеличитьвысоту стояка; 2 – выполнить врезку сливных труб на уровне сопел; 3 – поднятьуровень жидкости в стояке.H, м7,146,1215,1024,083,062,0410,320,630,941,25 h, м 61,5 R, м 1,8Рис. 2.9. Кривая 1 – зависимость радиуса факела разбрызгивания R от напора H;кривая 2 – зависимость высоты факела разбрызгивания h от напора HРис.

2.10. Варианты реконструкции градирен (все градирни брызгальные)Данные предложения позволят увеличить давление на соплах и высоту факела разбрызгивания, что в конечном итоге приведет к понижению температурыводы, охлаждаемой в градирнях.Модель цирксистемы ТЭЦВАЗ была использована для расчетов следующихвариантов её работы:301. В работе находятся все насосы и турбогенераторы – характеристики оборудования паспортные;2.

Расчет идентифицированной цирксистемы с реальными (действительными) характеристиками;3. Расчет цирксистемы, как единой целой – без разделения на две подсистемы. Характеристики реальные.В первом варианте исследований в работе находились 10 насосов 7 градирен и 11 конденсаторов турбин. Циркистема разделена на две системы междуТГ – 7 и ТГ – 8. Характеристики оборудования паспортные. Результаты расчётовпредставлены на рис. 2.11.

И, в частности, здесь приведены данные по высотамуровней в чашах, стояках и аванкамерах а также расходы воды в каждой градирнеи общийй расход в цирксистеме.Анализ результатов приводит к заключению, что цирксистема и в правой ив левой подсистемах хорошо сбалансирована по уровням жидкости в чашах, приемных камерах градирен, аванкамерах и по высоте уровней в стояках (условносчитается, что высота стояков увеличена).Полученные на компьютерной модели результаты позволяют заключить охороших проектных расчетах цирксистемы за исключением того факта, что она втаком составе оборудования неработоспособна из – за невозможности включениявсех насосов такого типа по причинам неустойчивой работы из – за помпажныхявлений. К тому же, существующая высота стояков недостаточна для работы притаком составе оборудования.

Если её увеличить, то давление на соплах будет около 7 – 8 м, что превышает рекомендуемую высоту 6 м.Описанный выше режим работы будем считать некоторым эталоном, к которому следует, по возможности, приближаться посредством реконструкций иусовершенствований. Полный расход среды через все насосы для данного варианта составляет 145719 т/час. Полный расход через градирни и конденсаторы турбин несколько меньше (137356 т/час), так как через градирни не циркулирует вода, направляемая на газомаслоохладители турбин.31Во втором варианте исследований (идентифицированная цирксистема) в работе находились 4 насоса ЦНС − 1, 3 насоса ЦНС − 2, 7 градирен, 10 конденсаторов (отключен конденсатор ТГ − 6), цирксистема разсоединена на две независимые системы между турбогенераторами ТГ − 7 и ТГ − 8.Анализируя полученные результаты можно заключить, что, общий расходчерез насосы составляет 53115 т/ч – левая подсистема, 29148 т/ч – правая.

Расходчерез градирни – 82105 т/ч (52202 т/ч – левая и 29903 т/ч – правая подсистемы).Отмечается низкий напор на соплах градирен (около 3-4 м), причём, верхний яруссопел ГР − 4 не работает. Имеется значительная неравномерность уровней жидкости в чашах градирен левой подсистемы. Так, уровень в чаше ГР − 1 находитсявблизи перелива – 15−10 см от верхней кромки борта, тогда как в градирне 4 уровень воды в чаше на 60 − 70 см ниже.