W BC= Q ∆p BC
3.1.4. Chọn bình ngưng.
Thực chất của bình ngưng chính là một thiết bị trao đổi nhiệt kiểu bề mặt.
Mục đích: Hơi thoát ra khỏi tuabine đi vào bình ngưng trao đổi nhiệt kiểu bề mặt với nước làm mát ngưng tụ lại thành lỏng, rồi đi vào thiết bị gia nhiệt hồi nhiệt nhận nhiệt từ hơi trích thành hơi bão hòa, cuối bình gia nhiệt cao sau cùng lỏng bão hòa đưa vào bao hơi. Việc chúng ta sử dụng bình ngưng là vì nếu ta đưa trược tiếp lượng hơi thoát ra khỏi tuabine vào bao hơi thì bắt buộc chúng ta dùng máy nén hoặc bơm. Nếu dùng máy nén thì đòi hỏi công nén rất cao, đồng thời dễ xảy ra hiện tưởng thủy kích phá hủy máy nén. Nếu dùng bơm thì công bơm thấp nhưng đòi hỏi bơm phải vận chuyển dòng môi chất hai pha, đều này khiến bơm dễ bị xâm thực phá hỏng bơm.
Tính chọn bình ngưng chính là chọn thiết bị trao đổi nhiệt sao cho no có một bề mặt truyền nhiệt thỏa mãn làm ngưng tụ được hơi thoát ra khỏi tuabin.
Tính toán truyền nhiệt trong bình ngưng.
-Phương trình cân bằng nhiệt giữa hơi ngưng tụ và nước làm mát, công thức (3.9)/71/ TL [1]:
Qk=Gk×Cp×∆ t=Dk×(ik−iBN),[kW] Trong đó:
+ Gk;Dk : lưu lượng nước làm mát và lưu lượng hơi thoát vào bình ngưng, [kg/s]. + Cp=4,18kJ/kgK : nhiệt dung riêng khối lượng đẳng áp của nước làm mát.
+ ∆ t=t1−t2,0C : Độ hâm nước của nước làm mát, t1 là nhiệt độ đầu vào của nước làm mát. Nhiệt độ nước làm mát vào bình ngưng phụ thuộc vào điều kiện thời tiết khí hậu và sơ đồ làm mát. t1 = 25oC t2 là nhiệt độ đầu ra của nước làm mát. Giá trị nhiệt độ nước ra phụ thuộc vào điều kiện truyền nhiệt bên trong bình ngưng và phụ thuộc vào chế độ làm việc của tổ máy. Trong điều kiện thiết kế ở chế độ định mức có thể lấy nó thấp hơn nhiệt độ bão hòa của hơi thoát vào bình ngưng một khoảng là δt. Tức t2=tk- δt=39-4=35oC ( giá trị δt được các nhà chế tạo bình ngưng tính toán lựa chọn vào khoảng 3-60C)
Suy ra:
Qk=4132,8.4,18.10=172751,04kW
-Phương trình truyền nhiệt trong bình ngưng, công thức (3.10)/71/TL [1].
Qk=k × F × ∆ tt,[kW]
Trong đó:
+F, [m2]: Diện tích bề mặt trao đổi nhiệt.
+ ∆ tt,0C : Độ chêch nhiệt độ trung bình logarit của hai dòng vật chất, 0C
∆ tt= ∆ t ln∆ t+δt δt = 10 ln10+4 4 =7,980C
+k, [kW/m2K]: Hệ số truyền nhiệt tổng trong bình ngưng, nó phụ thuộc vào loại vật liệu làm ống, mức độ bám cáu trong ống, vào tốc độ dòng hơi thoát trong bình ngưng, vào khả năng làm việc của thiết bị hút thải không khí (ejector) và nhiều yếu tố khác.
k=4070,5×a ×(0,1956×ω 4 √d1 ) x ×[1−0,42√a 1000 ×(35−t1) 2 ]×ϕz×ϕD Trong đó: + x=0,12×a ×(1+0,15×ti) =0,456
+a: Hệ số tính đến ảnh hưởng của độ bẩn bề mặt làm lạnh. Phụ thuộc vào điều kiện vận hành bình ngưng. Do hệ thống nước làm mát là nước làm mát tuần hoàn đơn lưu nên chọn a = 0,8
+ = 2m/s(1,8÷2,2)m/s: Tốc độ nước chảy trong ống.
+d1 = 22mm: Đường kính trong của ống làm lạnh bình ngưng. + ti nhiệt độ nước làm lạnh đầu vào bình ngưng t1=25oC + ϕz=1+0,1×(Z−2)×(1− t1
35) : Hệ số tính đến ảnh hưởng của số chặng đường nước làm mát Z, do Z =2 nên ϕz=1
+ ϕD=1 : Hệ số tính đến ảnh hưởng của suất phụ tải hơi dk vào bình ngưng. (Suất phụ tải hơi là lưu lượng hơi vào bình ngưng tính trên một đơn vị diện tích trao đổi nhiệt của bình ngưng dk=Dk/F (kg/s)/m2. Thông thường có giá trị vào khoảng (30÷45) kg/m2h ).
k=4070,5×0,8×(0,1956×2 4 √0,022 ) 0,456 ×[1−0,42√0,8 1000 ×(35−25) 2 ]×1×1 k=2890W/m2K
Vậy diện tích bề mặt trao đổi nhiệt:
F= Qk k × ∆ tt=
172751,04.1000
2890×7,98 =7490,66m
2
Do dk=Dk/F (kg/s)/m2 hay kg/m2h có giá trị trong khoảng 30÷45) kg/m2h. Nên ta kiểm tra xem quá trình tính toán của mình đã đúng hay chưa
F=Dk dk=
79,477.3600
30÷45 =6355,76÷9533,64m
2
Vậy tính toán của ta là đúng
Dựa vào thông số tuabin và bảng PL3.6/152 TL1 ta chọn bình ngưng 50KЏC-5 có các thông số
- Bề mặt làm lạnh [m2]: 3000 - Số đường nước: Z=2
- Lưu lượng nước làm lạnh [m3/h]:8000 - Số ống: 5800