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16-凝汽器管束布置传热效果评价方法的探讨100108[1]
摘要：通过对包头电厂实测数据的分析，对传统的评价凝汽器管束布置修正系数的方法
进行了改进，根据试验结果分析并讨论了管柬布置修正系数随负荷变化的规律，同时，通过对凝
（Ｓｃｈｏｏｌ ｏｆ Ｅｎｅｒｇｙ，Ｐｏｗｅｒ ａｎｄ Ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ Ｅｎ西ｎｅｅｄｎｇ，Ｎｏｒｔｈ Ｃｈｉｎａ Ｅｌｅｃｔｒｉｃ Ｐｏｗｅｒ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｂａｏｄｉｎｇ ０７１００３，Ｈｅｂｅｉ）
Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｔｈｒｏｕｇｈ ｔｈｅ ａｎａｌｙｓｉｓ ｏｆ ｍｅａｓｕｒｅｄ ｄａｔａ ｉｎ Ｂａｏｔｏｕ ｐｏｗｅｒ ｐｌａｎｔ，ｔｈｅ ｐａｐｅｒ ｉｍｐｒｏｖｅｓ ｔｒａｄｉｔｉｏｎａｌ
根据对包头电厂３００ＭＷ机组所做的试验表 明，在冷却水进１２１水温基本相同的情况下，管束布 置修正系数是随凝汽器热负荷的变化而变化的。 试验是在凝汽器刚清洗且胶球始终投运、凝汽器 气密性良好的情况下进行的，实测数据如表３所 示。从表３能够正常的看到，管束布置修正系数随负荷 的下降而下降。
收稿日期：２００９—１１—１５ 修订稿日期：２００９—１２—２０ 作者简介：路海霞（１９７５一），女，河北石家庄人，工程硕士研
ｍｅｔｈｏｄ ｏｆ ｃｏｎｄｅｎｓｅｒ ｔｕｂｅ ｂｕｎｄｌｅ ａｒｒａｎｇｅｍｅｎｔ ＣＯＩＴｅＣｔｉＯｎ ｆａｃｔｏｒ．Ｔｈｉｓ ｐａｐｅｒ ａｌｓｏ ａｎａｌｙｓｅｓ ａｎｄ ｄｉｓｃｕｓｓｅｓ ｔｕｂｅ
ｔｉｍｅ，ｔｈｒｏｕｇｈ ｂｕｎｄｌｅ ａｒｒａｎｇｅｍｅｎｔ ｃｏｒｒｅｃｔｉｏｎ ｆａｃｔｏｒ ｖａｒｉａｔｉｏｎ ｌａｗ ｗｉｔｈ ｌｏａｄ．Ａｔ ｔｈｅ裁ｍ［１ｅ
构尺寸等来计算管束布置修正系数ｃ，，借以评价 和比较各凝汽器的管束布置情况，计算结果如表 ２所示。
计算时，清洁系数９实际上主要根据冷却水的 供水方式。因此在设计凝汽器时，考虑不同的供水
方式，所选用的妒值也就不同。在用式（１）、（２）进 行管束布置修正系数的计算时，对不同的凝汽器，
２．２ 改进的管束布置修正系数的计算方式 凝汽器的实际总体传热系数ｋ。按式（１）计
汽器的管束布置、水侧管壁的清洁程度和汽侧积 聚的空气量有关；而采用别尔曼公式计算并取清 洁系数９＝１．０时，得到理想清洁状态下凝汽器 的总体传热系数ｋ。（即式（２）中令９＝１．Ｏ），仅对 当时的运行参数及蒸汽负荷进行了修正。
从表２能够准确的看出，按照文献［１］的计算方式， 意大利产凝汽器的管束布置修正系数比国产 ＩＯＯＭＷ和２００ＭＷ机组的高，但根据本文的计算 方法，前者比后两者都要低，其根本原因是它们所 取的设计清洁系数不同；采用汽流均匀向心式外 围带状管束布置的１３产２５０ＭＷ汽轮机凝汽器的 传热效果最好，采用汽流向心式带状管柬布置的 法国产６００ＭＷ汽轮机凝汽器传的热效果次之。 这一结论与文献试验分析结果完全吻合，从而证 明了采用管束布置系数来评价凝汽器管束布置传
见一蒸汽密度，ｋｇ／ｍ３； ｓ一管束蒸汽进口处各冷却管之间最窄通道 宽度之和，ｌｎｌｎｏ 假定冷却水进口水温维持不变（为２０℃），并 且在凝汽器降负荷过程中，循环水量保持不变，那 么，凝汽器蒸汽负荷的下降，将使得凝汽器的真空 度得到提高，蒸汽密度下降，同时，凝汽器的比蒸 汽负荷下降。＆，终随凝汽器热负荷的变化关系如 表４所示，由表４能够准确的看出，当凝汽器蒸汽负荷下 降时，ｇ，ＩＰ，的比值是下降的。根据式（５）可知，凝 汽器进口处的蒸汽流速是下降的。那么，当凝汽器 低负荷运行时，沿蒸汽流程各处的蒸汽流速必将 比额定负荷时的低，即凝汽器的传热系数必然要 下降。对于管束布置较好的凝汽器，蒸汽流速下降 的小一些；对于管束布置较差的凝汽器，蒸汽流速 下降的大一些，把这种由于管间流速下降而导致 凝汽器传热系数下降的因素归结到管束布置修正 系数中，即认为管束布置修正系数是随负荷而变 化的。
ｏｖｅｒａｌｌ ｈｅａｔ ｔｒａｎｓｆｅｒ ｃｏｅｔｌｉｃｉｅｎｔ ｏｆ ｔｈｅ ｃｏｎｄｅｎｓｅｒ，ｔｈｅ ｐａｐｅｒ ａｌｓｏ ｍａｄｅ ａｎ ｅｖａｌｕａｔｉｏｎ ｍｅｔｈｏｄ ｏｆ ｔｈｅ ｅｆｆｅｃｔ ｏｆ
ｃｏｎｄｅｎｓｅｒ’８ ｔｕｂｅ ｂｕｎｄｌｅ ａｒｒａｎｇｅｍｅｎｔ ｈｅａｔ ｔｒａｎｓｆｅｒ．
算，理想清洁状态下的计算传热系数‰按式（２） 计算，其中设计清洁系数９按表１取值。当真空系 统严密性良好（或抽气器的抽吸能力足够强）且 水侧管壁足够清洁时，厶＝ｃ，＝ｌ，然后按照式 （４）便可求得管束布置修正系数ｃ．。
较。另外，文献［１］、文献［３］和文献［４］都认为管 束布置方式一定的凝汽器，其管束布置修正系数
也是一定的。然而，实际上在冷却水进口水温基本 相同的情况下，管束布置修正系数是随凝汽器热
率，ｇ，ｏ·ｓ；妒为水侧管壁清洁系数；：为冷却水流 程数；ｄ。为凝汽器冷却管内径，ｍｍ；ｔ。。为冷却水
ｕ为冷却水在管内的流速，ｍ／ｓ；仇为凝汽器单位 面积蒸汽负荷的修正系数。式中各参数的计算式
的换热面积，它主要根据冷却水的供水方式，其 取值如表１所示。一旦冷却水的供水方式确定其
值也就确定下来，称其为设计清洁系数。后者主要 考虑实际运行中水侧管壁的清洁程度，其值是随 时间的变化而变化的，对于刚投运或刚清扫后的
汽器总体传热系数的分析，提出了一种新的评价凝汽器管束布置传热效果的方法。
文献标识码：Ｂ 文章编号：１００９—３２３０（２０１０）０１—００２８—０４
Ｓｔｕｄｙ ｏｆ Ｅｖａｌｕａｔｉｏｎ Ｍｅｔｈｏｄｓ ｏｆ Ｃｏｎｄｅｎｓｅｒ Ｔｕｂｅ Ｂｕｎｄｌｅ Ａｒｒａｎｇｅｍｅｎｔ Ｈｅａｔ Ｔｒａｎｓｆｅｒ Ｅｆｆｅｃｔｉｖｅｎｅｓｓ
时，吼＝艿·（２一艿），其中艿＝晶，ｇｃ。例如，在凝 汽器设计的冷水进口水温下（一般取２０℃），瓯＝
０．６，即凝汽器蒸汽负荷≥Ｏ．６额定蒸汽负荷时， 吼＝１０也就是说，当凝汽器在额定比蒸汽负荷至
临界比蒸汽负荷的范围内运行时，并没有对ｋ。进 行修正，而实际上，当凝汽器热负荷发生明显的变化时， 蒸汽的流速也会发生明显的变化，从而对总的传热系数 产生一定的影响。本文以３００ＭＷ机组凝汽器为例进行说
式（２）中已经对传热系数进行了负荷修正。当凝 汽器在额定比蒸汽负荷＆至临界比蒸汽负荷
侧清洁程度和汽侧积聚空气量这三者对凝汽器总 体传热系数的影响，可表示为：
足够清洁时，ｃ。＝ｃｆ＝ｌ，此时Ｃｓ＝后。／ｋ；。因此， 可选取真空系统严密性良好且刚投运或刚清扫后 的凝汽器运行参数带人式（１）‘、（２）、（３）、（４），求得
１．２ 传统管束布置修正系数的缺陷 文献［１］中，在用别尔曼公式进行计算时，令
式中： Ｇ一冷却水的定压比热，ｋＪ／ｋｇ·Ｋ； 凡一凝汽器的冷却面积，矗； ＆一凝汽器的传热端差，℃； △ｔ一冷却水的温升，℃； 仇一冷却水流量，ｋｇ，ｓ。 ｋ。不仅与运行参数和负荷有关，而且还与凝
Ｋｅｙ ｗｏｒｄｓ：Ｃｏｎｄｅｎｓｅｒ；Ｔｕｂｅ ｂｕｎｄｌｅ ａｒｒａｎｇｅｍｅｎｔ；Ｃｏｒｒｅｃｔｉｏｎ ｆａｃｔｏｒ；ＶＭｕａｆｉｏｎ ｍｅｔｈｏｄ
随着机组单机容量的逐步扩大，凝汽器在电 厂中的作用也慢慢的变重要。其工作性能的好 坏直接影响到整个火电厂的安全、经济运行。目 前，评价凝汽器管束的传热效果是在冷却水温、冷 却水流速、负荷相同以及管材相同或者相似的条 件下根据其总体传热系数的大小来评价的。但当 以机组的实际运行参数来计算凝汽器的总体传热 系数时，很难有两台机组凝汽器的运行参数及负 荷完全相同，从而无法精确的比较两台凝汽器管 束布置对传热效果的影响。当采用别尔曼公式或 ＨＥＩ公式计算凝汽器的总体传热系数时，虽然可
文献［１］计算的理想传热系数（ｋＷ，ｏ－ＳＯ） 本文计算的理想传热系数（ｋＷ／一－℃）
文献［１］计算的管束布置修正系数 本文计算的管束布置修正系数 管束布置型式 蒸汽流动型式
