CN110332911B - 采用蒸汽凝汽器真空度测量换热列管结垢厚度的测量方法 - Google Patents

采用蒸汽凝汽器真空度测量换热列管结垢厚度的测量方法 Download PDF

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Abstract

一种采用蒸汽凝汽器真空度测量换热列管结垢厚度的测量方法,包括步骤：测量凝汽器内部换热列管吸收的热量，热量用于将蒸汽液化成液态水；根据蒸汽液化前后体积与压强的关系获得凝汽器内部的当前真空度；根据所述当前真空度计算换热列管因结垢产生的损失效率，及根据损失效率与结垢厚度关系获得换热列管的结垢厚度。由于通过真空度能获得换热列管的结垢厚度，解决了现有不能直观得出换热列管结垢厚度的问题，且通过换热列管的结垢厚度可视化可以获得其他信息，如，可以直观地预测凝汽器的使用寿命，判断凝汽器运行是否良好等。

Description

采用蒸汽凝汽器真空度测量换热列管结垢厚度的测量方法
技术领域
本发明涉及凝汽器技术领域，具体涉及采用蒸汽凝汽器真空度测量换热列管结垢厚度的测量方法。
背景技术
凝汽器是工业领域广泛应用的冷却和换热设备,凝汽器的工作状态对于整个系统的冷却和作业具有至关重要的作用,然而凝汽器中水垢的产生会严重影响凝汽器的换热效果,极大程度地降低系统的工作效率。电厂凝汽器循环水一般取自是江河里未经精处理的井水或河水。由于这种水含杂质多，流速慢，容易在凝汽器铜管里形成水垢，污垢，粘泥。由于水垢的换热系数低，会造成凝汽器换热系数下降，真空降低甚至腐蚀凝汽器铜管，影响热力机组的经济性和安全性。
因凝汽器内部铜管中产生的垢的厚度不能直观地得到，也即是，工作人员不能从凝汽器外部直接得到垢的厚度，因此，急需要一种能够在线测量凝汽器铜管内部垢的厚度。
发明内容
本申请提供一种采用蒸汽凝汽器真空度测量换热列管结垢厚度的测量方法，该方法通过凝汽器内部的真空度获得换热列管当前的结垢厚度。
为实现上述目的，具体的技术方案是：
一种采用蒸汽凝汽器真空度测量换热列管结垢厚度的测量方法，包括步骤：
测量凝汽器内部换热列管吸收的热量，所述热量用于将蒸汽液化成液态水；
根据蒸汽液化前后体积与压强的关系获得凝汽器内部的当前真空度；
根据所述当前真空度计算换热列管因结垢产生的损失效率，及根据损失效率与结垢厚度关系获得换热列管的结垢厚度。
一种实施例中，所述测量凝汽器内部换热列管吸收的热量，具体为：Q1＝C*m1*Δt1，其中，Q1为吸收的热量，C为液态水的比热容，m1为单位时间内流过换热列管的冷却水的质量，Δt1为换热列管进出水口的温差。
一种实施例中，所述根据蒸汽液化前后体积与压强的关系获得凝汽器内部的当前真空度，具体为：
计算吸收的热量所能液化的蒸汽的质量，计算公式为：Q1＝h*m2+C*m2*(T1-T2)，其中，h为汽化焓，m2为蒸汽的质量，T1为蒸汽温度，T2为液态水温度；
计算质量为m2的蒸汽液化前后的体积：
Figure BDA0002097152710000021
其中，V1为蒸汽液化前的体积，ρ1为真空度为P的情况下，T1温度时的蒸汽密度；V2为蒸汽液化后的体积，ρ2为真空度为P的情况下，T2温度时的液态水密度；
根据体积与压强的关系获得凝汽器内部的当前真空度：
Figure BDA0002097152710000022
其中，P为凝汽器内部的当前真空度，P1为T1温度时的凝汽器内部的气压。
一种实施例中，所述根据所述真空度计算换热列管因结垢产生的损失效率，具体为：
Figure BDA0002097152710000023
其中，η为损失效率，η1为凝汽器效率，P0为凝汽器内部的初始真空度。
一种实施例中，所述根据损失效率与结垢厚度关系获得换热列管的结垢厚度，具体为：η＝0.35*e0.281*x+6.1*10-3，其中，x为换热列管的结垢厚度。
依据上述实施例的测量方法，由于通过真空度能获得换热列管的结垢厚度，解决了现有不能直观得出换热列管结垢厚度的问题，且通过换热列管的结垢厚度可视化可以获得其他信息，如，可以直观地预测凝汽器的使用寿命，判断凝汽器运行是否良好等。
附图说明
图1为结垢厚度测量流程图。
具体实施方式
下面通过具体实施方式结合附图对本发明作进一步详细说明。
凝汽器结垢的清洗方式有很多种方式，目前凝汽器主要的清洗方式有离线清洗和在线清洗两大类；因换热列管位于凝汽器内部，所以，不能直观地获得换热列管的结垢厚度；而换热列管的结垢厚度是评估凝汽器的使用寿命、换热效率、及凝汽器工作是否良好等重要的参考因素，基于此，本例提供一种采用蒸汽凝汽器真空度测量换热列管结垢厚度的测量方法，基于该测量方法可以得到换热列管的结垢厚度。
本例的结垢厚度的测量方法流程图如图1所示，具体包括如下步骤。
S1：测量凝汽器内部换热列管吸收的热量，热量用于将蒸汽液化成液态水。
本例所涉及的凝汽器中装有大量的换热列管(铜管)，并通以循环冷却水，当蒸汽与换热列管外表面接触时，因受到换热列管内水流的冷却，蒸汽放出汽化潜热变成凝结水，所放潜热通过换热列管管壁不断的传给循环冷却水并被带走。其中冷却水带走的热量即为换热列管吸收的热量。
因此，换热列管吸收的热量的计算公式为：Q1＝C*m1*Δt1，其中，Q1为吸收的热量，C为液态水的比热容，m1为单位时间内流过换热列管的冷却水的质量，Δt1为换热列管进出水口的温差。
S2：根据蒸汽液化前后体积与压强的关系获得凝汽器内部的当前真空度。
凝汽器中真空的形成主要原因是由于蒸汽被冷却凝结成水，其比容急剧缩小，如，蒸汽在绝对压力4KPa时蒸汽的体积比水的体积大3万多倍，当蒸汽凝结成水后，体积就大大缩小，使凝汽器内形成高度真空。
凝汽器的真空度是表征凝汽器工作特性的主要指标，因此，本例基于真空度计算换热列管的结垢厚度，其中，凝汽器内部的当前真空度的计算方式如下：
1)计算吸收的热量所能液化的蒸汽的质量；
计算公式为：Q1＝h*m2+C*m2*T1-T2)，其中，h为汽化焓，m2为蒸汽的质量，T1为蒸汽温度，T2为液态水温度；
2)计算质量为m2的蒸汽液化前后的体积；
计算公式为：
Figure BDA0002097152710000031
其中，V1为蒸汽液化前的体积，ρ1为真空度为P的情况下，T1温度时的蒸汽密度；V2为蒸汽液化后的体积，ρ2为真空度为P的情况下，T2温度时的液态水密度；
3)根据体积与压强的关系获得凝汽器内部的当前真空度；
计算公式为：
Figure BDA0002097152710000032
其中，P为凝汽器内部的当前真空度，P1为T1温度时的凝汽器内部的气压。
S3：根据当前真空度计算换热列管因结垢产生的损失效率，及根据损失效率与结垢厚度关系获得换热列管的结垢厚度。
因凝汽器内部真空度的变化会直接影响凝汽器的换热效率，而凝汽器内换热列管的结垢厚度也直接影响凝汽器的换热效率，因此，根据换热效率之间的变化关系可计算出凝汽器因换热列管结垢产生的损失效率，具体计算方式如下：
首先，凝汽器内部因真空度变化具有的换热效率为：
Figure BDA0002097152710000033
而凝汽器因换热列管结垢所具有的换热效率为：η1-η，其中，η为损失效率，η1为凝汽器效率，P0为凝汽器内部的初始真空度；
根据能量守恒定律，两者具有相等的关系，即：
Figure BDA0002097152710000034
因此，可得到损失效率：
Figure BDA0002097152710000035
其次，根据损失效率与结垢厚度关系获得换热列管的结垢厚度，具体方式为：η＝0.35*e0.281*x+6.1*10-3，其中，x为换热列管的结垢厚度，因此，可直接求出结垢厚度x。
通过上述方法，基于凝汽器内部当前的真空度即可获知换热列管内壁当前的结垢厚度，通过该结垢厚度可以评估凝汽器的使用寿命、换热效率、及凝汽器工作是否良好等。
以上应用了具体个例对本发明进行阐述，只是用于帮助理解本发明，并不用以限制本发明。对于本发明所属技术领域的技术人员，依据本发明的思想，还可以做出若干简单推演、变形或替换。

Claims (3)

1.一种采用蒸汽凝汽器真空度测量换热列管结垢厚度的测量方法,其特征在于，包括步骤：
测量凝汽器内部换热列管吸收的热量，所述热量用于将蒸汽液化成液态水；
根据蒸汽液化前后体积与压强的关系获得凝汽器内部的当前真空度；
根据所述当前真空度计算换热列管因结垢产生的损失效率，及根据损失效率与结垢厚度关系获得换热列管的结垢厚度，具体为：
Figure FDA0002885634590000011
其中，η为损失效率，η1为凝汽器效率，P0为凝汽器内部的初始真空度，P为凝汽器内部的当前真空度；
η＝0.35*e0.281*x+6.1*10-3，其中，x为换热列管的结垢厚度。
2.如权利要求1所述的测量方法，其特征在于，所述测量凝汽器内部换热列管吸收的热量，具体为：Q1＝C*m1*Δt1，其中，Q1为吸收的热量，C为液态水的比热容，m1为单位时间内流过换热列管的冷却水的质量，Δt1为换热列管进出水口的温差。
3.如权利要求2所述的测量方法，其特征在于，所述根据蒸汽液化前后体积与压强的关系获得凝汽器内部的当前真空度，具体为：
计算吸收的热量所能液化的蒸汽的质量，计算公式为：Q1＝h*m2+C*m2*(T1-T2)，其中，h为汽化焓，m2为蒸汽的质量，T1为蒸汽温度，T2为液态水温度；
计算质量为m2的蒸汽液化前后的体积：
Figure FDA0002885634590000012
其中，V1为蒸汽液化前的体积，ρ1为真空度为P的情况下，T1温度时的蒸汽密度；V2为蒸汽液化后的体积，ρ2为真空度为P的情况下，T2温度时的液态水密度；
根据体积与压强的关系获得凝汽器内部的当前真空度：
Figure FDA0002885634590000013
其中，P为凝汽器内部的当前真空度，P1为T1温度时的凝汽器内部的气压。
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