Лаба 1
.docxМОСКОВСКИЙ ЭНЕРГЕТИЧЕСКИЙ ИНСТИТУТ
(ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ)
Кафедра Котельных Установок и Экологии Энергетики
ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА №3
РЕАЛИЗАЦИЯ ТЕПЛОВЫХ ДИНАМИЧЕСКИХ РЕЖИМОВ
НА ПРОГРАММНОМ ТРЕНАЖЕРЕ
«ПАРОПАРОВОЙ ТЕПЛООБМЕННИК»
Работу выполнили: Клыков П.Н.
Разин Д.М.
Группа: ТФ-02-03
Преподаватель: Чугунков Д.В.
МОСКВА
2007
Реализация тепловых динамических режимов
на программном тренажере «Паропаровой Теплообменник»
Цель работы:
Задачей лабораторный работы является воспроизведение различных стационарных режимов ППТО, а также переходных процессов по температурам пара. Работа выполняется на программном тренажере «Паропаровой теплообменник». Получаемые временные характеристики позволяют установить связь нестационарных тепловых процессов с параметрами исходного режима, величиной возмущающего воздействия, выявить роль тепловой аккумуляции металла и рабочей среды.
В крупных энергетических паровых котлах часто применяют паропаровые теплообменники (ППТО) для регулирования температуры промежуточного перегрева пара. В этих теплообменниках теплота от потока пара сверхкритического давления передается через трубную поверхность потоку пара низкого давления. Величина теплосъема изменяется за счет перераспределения расходов пара низкого давления, поступающих в ППТО и байпасную линию.
Тепловой режим теплообменника зависит от параметров пара сверхкритического и низкого давления, паровой нагрузки котла, доли байпасирования ППТО. Изменение теплопереноса в ППТО влияет одновременно на параметры нагреваемого и греющего пара. Как объект управления ППТО представляет собой сложную динамическую систему.
Объект моделирования:
Анализ динамических процессов проводиться для реального паропарового теплообменника. В качестве прототипа выбран ППТО конструкции завода им. Орджоникидзе для котла П-67 на березовском угле.
Паропаровой теплообменник состоит из секций, каждая из которых представляет собой U-образный корпус, выполненный из трубы диаметром 166х10 мм со встроенным пучком из 7 труб диаметром 32х4 мм. Внутри труб проходит греющий пар сверхкритического давления, а в межтрубном пространстве проходит нагреваемый пар низкого давления. Взаимное движение потоков – встречное. Набор таких секций обеспечивает пропуск всего расхода пара сверхкритического давления.
В качестве физической модели ППТО принят теплообменник типа «труба в трубе». За ППТО в тракт среды сверхкритического давления вводиться впрыск воды с расходом , поэтому через внутреннюю трубу модели проходит расход . Через байпасную линию проходит пар низкого давления с расходом , а расход пара в кольцевом канале равен . Доля байпасирования ППТО составляет: . Математическое моделирование осуществлено с рядом допущений. Наиболее важные из них: в модели параметры не меняются по пространственным координатам, не учтена тепловая аккумуляция металла внутренних труб, коэффициент теплоотдачи от пара сверхкритического давления к внутренней поверхности труб принят постоянным.
Теоретические основы работы.
Пар низкого давления нагревается в кольцевом канале за счет теплоотвода от поверхности Нвн внутренней трубы с интенсивностью α2. Теплообмен потока пара с поверхностью Нн наружной трубы характеризуется коэффициентом теплоотдачи αн. пар сверхкритического давления отдает теплоту с интенсивностью, характеризуемой коэффициентом теплоотдачи α1.
Наружная труба модели имеет массу Gм, равную массе корпуса ППТО. Внутренняя труба модели, разделяющая рабочие среды, принята тонкостенной, не обладающей теплоаккумулирующей способностью.
Температура пара в модели не изменяется по пространственным координатам, т.е. рассматривается модель с сосредоточенными параметрами. Тепловой аккумуляцией парового потока пренебрегаем, как малой по сравнению с тепловой емкостью наружной трубы. Рабочие среды приняты несжимаемыми.
Поведение модели в динамических условиях описывает система уравнений, включающая балансы теплоты и уравнения состояния для рабочих сред, тепловой баланс для стенки корпуса, а так же замыкающую эмпирическую зависимость для коэффициента теплоотдачи αн от наружной трубы.
Рис. 1. Схема ППТО.
Исходные данные к работе:
Вариант |
Режимы |
𝜂6 |
||||||
4 |
1 |
464 |
289 |
736 |
607 |
2968 |
0,3 |
0,15 |
2 |
464 |
289 |
736 |
607 |
2968 |
0,3 |
0,4 |
Результаты моделирования:
Режим №1: |
|||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Переходный процесс
|
Стационарный тепловой режим:
Температура,°С: X1(=464, Y1=431.6, X2=289, Y2=415 , T=375,2
Энтальпия, кДж/кг: E1()=2964, M1()=2774.7, E2()=2941.9, M2()=3256.6 , M()=3162.2, I()=220.3
Тепловосприятие,кДж/с: Q=131849 Доля байпасирования: G(𝜂6)= 0.3 Давление, МПа: P1()= 28,P2 , P2()=3.8 |
Режим №2: |
|||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Переходный процесс
|
Стационарный тепловой режим:
Температура,°С: X1(=464, Y1=431.6, X2=289, Y2=415 , T=375,2
Энтальпия, кДж/кг: E1()=2968, M1()=2774.7, E2()=2941.9, M2()=3256.6 , M()=3162.2, I()=220.3
Тепловосприятие,кДж/с: Q=131849 Доля байпасирования: G(𝜂6)= 0.3 Давление, МПа: P1()= 28,P2 , P2()=3.8 |
Выводы по работе.
В данной лабораторной работе изучалась модель паро-парового теплообменника. Задачей работы было определение влияния доли байпасирования (доля пара пропускаемого через байпасную линию) на параметры первичного и вторичного пара. Исходя из полученных результатов эксперимента, можно сделать вывод, что рост доли байпасирования сказался на температуре первичного пара на выходе из ППТО, температура вторичного пара на выходе из ППТО и на температуре в точке смешения – они все увеличились. Т.к. мы пропускаем больше пара через байпасную линию, это сказывается на теплофизических свойствах ППТО. Что и привело к данным изменением температур.