Добавил:
Upload Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз: Предмет: Файл:

[A4]Всп. об. ТЭС, курсовой

.pdf
Скачиваний:
18
Добавлен:
31.05.2015
Размер:
234.37 Кб
Скачать

РАСЧЕТ СП

Неизвестная hспи соответствующая ей tспнаходятся из уравнения теплового баланса.

 

 

 

 

п(

′′

)

 

 

 

=

′′

G

hп

hн

 

= 935, 984

 

 

Dпв

 

 

hсп

 

hсп

 

 

 

 

 

3, 028 · (2851, 415 − 1034, 348) · 0, 98

= 877, 138 кДж/кг; (3.11)

 

 

 

 

 

91, 63

 

 

tсп= 204, 248 С.

РАСЧЕТ ОК

Как и в ОП, часть воды идет через поверхности нагрева, а часть байпасируется. При расчете ОК используется значение , принятое ранее.

Зададимся температурой питательной воды tв, поступающей из нижнего подогревателя:

tв= 203, 5 С;

hв= 873, 814 кДж/кг.

Далее находится температура питательной воды на выходе из ОК:

t′′

=

tсп− (1 − )tв

=

 

ок

 

 

 

 

 

 

 

=

204, 248 − (1 − 0, 154) · 203, 5

= 208, 357 С;

 

0, 154

 

 

 

hок′′ = 895, 413 кДж/кг

Неизвестные tк и hк находятся из уравнения теплового баланса:

 

 

 

 

пв (

′′

 

)

 

 

hк

=

D

hок

hв

= 1034, 348

Gп

 

hн

 

 

 

 

91, 63 · 0, 175 · (895, 413 − 873, 814

= 931, 639 кДж/кг;

 

 

 

 

3, 028

·

0, 98

 

 

 

 

 

 

 

 

 

tк = 216, 431 С.

(3.12)

(3.13)

(3.14)

РАСЧЕТ ТЕПЛОВЫХ НАГРУЗОК

Qоп = Dп(hп hп′′) = 3, 028 · (3217, 145 − 2851, 415)×

(3.15)

× 0, 98 = 1072, 539 кВт

12

Qсп = Dп(hп′′ hн) = 3, 028 · (2851, 415 − 1034, 348)×

(3.16)

× 0, 98 = 5392, 037 кВт

Qок = Dп(hнhк) = 3, 028 · (1034, 348 − 931, 639)×

(3.17)

× 0, 98 = 304, 600 кВт

4 ОПРЕДЕЛЕНИЕ ПОВЕРХНОСТЕЙ НАГРЕВА СОСТАВЛЯЮЩИХ ПВД

Исходные данные – расходы, температуры и тепловые нагрузки – рассчи-

таны в предыдущем разделе.

ТЕПЛОВОЙ РАСЧЕТ СОБСТВЕННО ПОДОГРЕВАТЕЛЯ

Средний температурный напор определяется как среднелогарифмическая

разность температур

tср =

tб tм

=

(239, 3 − 204, 248) − (239, 3 − 217, 397

= 27, 964 C

 

tб

 

 

 

 

 

ln

 

 

ln

239, 3

− 204, 248

 

 

 

tм

 

 

 

 

 

239, 3

217, 397

 

 

 

 

 

 

 

(4.1) Для определения коэффициента теплоотдачи от стенок труб к воде, необходимо определить режим её течения. Скорость течения воды по трубкам принимается равной ! = 1, 8 м/с, наружный и внутренний диаметр трубок 0,032 и 0,024 м соответственно. Все параметры воды определяются по её средней

температуре

tТ =

tсп′′ + tсп

=

217, 397 − 204, 248

= 210, 822 C;

 

2

2

 

 

= 1, 53 · 10−7 м2/с;

Вт

(4.2)

= 0, 67 м · К;

Pr = 0, 868

Число Рейнольдса

 

 

 

 

 

 

Re =

!dвн

=

1, 8 · 0, 024

 

= 282352, 941

(4.3)

 

1, 53 · 10−7

 

 

 

 

13

Коэффициент теплоотдачи для этих условий определяется как

 

 

2 = 0, 023

 

Re0,8Pr0,4

=

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

0, 67

 

 

 

dвн

 

 

 

 

Вт

(4.4)

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

= 0, 023 ·

· 282352, 9410,8

· 0, 8680,4

= 13921, 229

 

 

 

 

 

 

 

0, 024

м2 · К

 

 

Термическое сопротивление стальной стенки ( ст = 52

Вт

)

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

м·К

 

 

 

 

R =

ст

=

0, 004

= 0, 0000769

м2 · К

 

 

 

 

(4.5)

 

 

52

 

Вт

 

 

 

 

 

 

 

ст

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Тепловой поток находится из выражения q = b t0,75, где b – коэффициент, все переменные в котором принимаются при средней температуре стенки

 

 

tст

=

tн + tT

 

 

 

=

293, 3 + 210, 822

= 225, 061 C

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

ср

 

 

 

2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

к = 1, 53 · 10−7 м2/с;

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

к

= 0, 641

Вт

;

 

 

 

 

 

 

 

(4.6)

 

 

 

 

 

 

К

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

м

·кг

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

к = 834, 399

 

 

;

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

м3

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

п = 12, 779

кг

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

м3

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

b = C · "r (

3

( к

п)

gr

)

0,25

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

к

 

к

 

 

 

 

= 1, 13 · 0, 8×

 

×

(

·

 

 

 

 

 

 

кl

 

 

 

 

 

 

·

0, 000122 · 3

 

 

 

 

)

0,25

 

 

0, 6413

 

834, 399

 

(834, 399 −

12, 779)1833826 · 9, 8

 

= 8769, 061,

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

(4.7) где C = 1, 13, "r = 0, 8 – коэффициенты для вертикальных труб из легированной стали, l = 3 м, g = 9, 8 м/с2, r = 1833, 826 кДж/кг – скрытая теплота

парообразования.

Общий температурный напор определяется суммой трех напоров

 

q

4

 

q

 

t = t1 + t2 + t3 = f (q) = (

 

)

3

+ Rq +

 

(4.8)

b

 

2

14

Подставляя в выражение различные тепловые потоки, получим

t(30000)

= 9, 617 C

t(40000)

= 13, 515 C

t(50000)

= 17, 623 C

 

 

 

 

t(60000) = 21, 915 C

 

 

(4.9)

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

t(70000) = 26, 366 C

 

 

 

 

 

 

 

t(80000) = 30, 962 C

 

 

 

Значение, соответствующее tср = 27, 964 C, находится

между 70 и

80 кВт/м2. Его можно вычислить с помощью интерполяции

 

 

 

 

 

 

q = 73477 Вт/м2

 

 

 

(4.10)

Коэффициент теплопередачи

 

 

 

 

k =

 

q

 

=

73477, 183

= 2627, 545

Вт

 

(4.11)

tср

27, 964

м2 · К

 

 

 

 

 

Поверхность нагрева собственно подогревателя

 

 

 

Fсп =

 

Qсп

=

5392 · 103

= 73, 384 м2

(4.12)

k tср

2627, 545 · 27, 964

 

 

 

 

 

 

Практически поверхность нагрева должна быть несколько больше, за счет возможности коррозии, загрязнения поверхности и других случаев ухудшения теплообмена. Принимаем Fсп = 96 м2.

Число спиралей

 

 

 

 

N =

Gпвv

=

91.63 · 0, 00116

= 130, 529 шт

(4.13)

0, 785 · ! · dвн2

0, 785 · 1, 8 · 0, 0242

 

 

 

 

где v = 0, 00116 м3/кг – удельный объем воды при tср.

Полученное значение требуется округлить до ближайшего большего числа, кратного 48 или 72. Принимаем N = 144 шт.

Длина одной спирали

l =

F

=

96

 

= 6, 635 м

(4.14)

· dвнеш · N

3, 14 · 0, 032 · 144

Принимаем l = 7 м.

15

В заключение расчета уточняем температуру, при которой были определе-

ны физические параметры

tст = tн t1 = 239, 3 − 17, 018 = 222, 282 C

(4.15)

Отклонение от принятого значения tсрст = 225, 061 C t = 2, 779 C, что допустимо.

ТЕПЛОВОЙ РАСЧЕТ ОХЛАДИТЕЛЯ ПЕРЕГРЕВА

Площадь сечения для прохода пара

F = l · 0, 004 · = 7 · 0, 004 · 0, 98 = 0, 0274 м2,

(4.16)

где = 0, 98 учитывает часть длины труб, учавствующей в теплообмене;

0, 004 – расстояние между трубами, l – длина спирали (см. формулу 4.14). Средняя температура пара и соответствующие ей параметры

 

 

п

′′

396 + 254

 

tсрп =

t

tп

=

 

 

= 325 C;

 

2

 

 

 

 

 

2

 

vп =

0, 0778 м3/кг;

 

п =

1, 639 · 10−6 м2;

(4.17)

 

 

 

 

 

Вт

 

п =

0, 051

 

 

;

 

 

м · К

 

Pr =

1, 028

 

 

 

 

 

При двух потоках скорость пара в охладителе

!п =

 

Dпv

 

=

3, 028 · 0, 0778

 

= 4, 292 м/с

(4.18)

2 · F

 

2 · 0, 0274

 

 

 

 

 

 

 

 

Эквивалентный диаметр

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

dэ

=

4 · F

 

 

=

4 · 0, 0274

= 0, 00784 м

(4.19)

2 · l

 

 

 

Число Рейнольдса

 

 

 

 

2 · 7

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Re =

!пdэ

 

=

 

4, 292 · 0, 00784

= 20529, 391

(4.20)

 

 

 

 

п

 

 

 

 

1, 639 · 10−6

 

 

Значение коэффициента теплоотдачи от пара к стенке труб определяется

16

из выражения

 

 

 

1

= 0, 027

п

Re0,8Pr0,43

=

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

0, 051

 

 

dэ

 

 

Вт

(4.21)

 

 

 

 

 

 

 

= 0, 027 ·

· 20529, 3910,8 · 1, 0280,43

= 743, 657

 

 

 

 

 

 

 

0, 00784

 

м2 · К

 

Для определения коэффициента теплоотдачи от стенки трубок к воде необходимо знать некоторые параметры при средней температуре воды

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

t′′

 

+ t′′

234, 3 + 217, 397

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

tср =

оп

 

 

 

 

сп

=

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

= 225, 848 C

;

 

 

 

 

 

 

 

 

2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2

 

 

 

(4.22)

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

в = 1, 431 · 10−7 м2;

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Pr = 0, 839

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Число Рейнольдса

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Re =

 

!dвн

=

1, 8 · 0, 024

= 301705, 849

 

 

 

(4.23)

 

 

 

в

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1, 431 · 10−7

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Коэффициент теплоотдачи

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2

= 0, 023

 

в

Re0,8Pr0,4 =

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

0, 657

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

dэ

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Вт

(4.24)

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

· 301705, 8490, 8 · 0, 8390,4 = 14196, 531

 

 

 

= 0, 023 ·

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

0, 00784

 

 

м2 · К

 

 

 

Теперь определяется коэффициент теплопередачи

 

 

 

 

 

 

1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Вт

kоп =

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

=

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

= 670, 210

 

 

 

 

1

+ R +

 

1

 

 

 

 

 

 

1

 

 

+

0, 004

+

1

 

 

 

м2 · К

 

 

 

 

 

 

2

 

743, 657

 

13921, 229

 

 

 

 

 

 

1

 

 

 

 

 

 

52

 

 

 

 

 

 

(4.25)

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Средний температурный напор охладителя пара

 

 

 

 

 

 

tср =

tб tм

=

(396 − 234, 3) − (254 − 217, 397

 

= 84, 206 C

(4.26)

 

tб

 

 

 

 

396 − 234, 3

 

 

 

 

 

 

ln

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

ln

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

tм

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

254

217, 397

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Поверхность нагрева охладителя пара

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Fоп

=

 

 

 

Qоп

 

=

 

 

1072, 539

 

 

 

= 19, 230 м2

 

 

 

(4.27)

 

 

 

 

 

 

kоп tср

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

670, 210 · 84, 206

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Принимаем Fоп = 21 м2.

17

Число змеевиков охладителя пара с учетом = 0, 98

 

N =

F

=

21

 

= 30, 466 шт

(4.28)

 

 

 

 

· l · · dн

0, 98 · 7 · 3, 14 · 0, 032

Принимаем N = 48 шт.

ТЕПЛОВОЙ РАСЧЕТ ОХЛАДИТЕЛЯ КОНДЕНСАТА

Средняя температура конденсата и соответствующие ей параметры

tк =

tн + tк

=

239, 3 + 216, 431

= 227, 856 C;

 

 

 

 

 

 

ср

2

2

 

 

 

 

 

vк =

0, 0012 м3кг;

 

к =

1, 46

· 10−7 м2;

(4.29)

 

 

 

 

 

Вт

 

к =

0, 64

 

 

;

 

м · К

 

Pr = 0, 88

 

 

 

 

 

 

 

Площадь сечения для прохода конденсата и эквивалентный диаметр в охладителе конденсата принимаем такую же, как в охладителе пара (см. формулы 4.16, 4.19).

Скорость конденсата в межтрубном пространстве

 

 

!к =

 

Dкvк

=

7, 92 · 0, 0012

= 0, 132 м/с

 

(4.30)

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

F

0, 0274

 

 

 

 

Число Рейнольдса

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Re =

!кdэ

=

0, 132 · 0, 00784

= 7110, 763

 

(4.31)

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

к

 

 

 

1, 46 · 10−7

 

 

Коэффициент теплоотдачи от конденсата к стенке

 

 

 

 

 

 

1 = 0, 023

к

Re0,8Pr0,4 =

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

0, 64

 

 

 

 

 

 

 

 

dэ

Вт

(4.32)

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

= 0, 023 ·

 

 

 

· 7710, 7630,8 · 0, 880,4 = 2152, 374

 

 

 

 

 

0, 00784

м2 · К

 

18

Средняя температура воды в трубках и соответствующие ей параметры

 

 

 

 

 

 

 

 

t+ t

203, 5 + 204, 248

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

tокср =

 

 

в

 

 

сп

=

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

= 203, 874 C;

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2

 

 

 

 

 

 

2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Вт

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

в = 0, 674

 

;

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

(4.33)

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

м · К

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

в = 1, 542 · 10−7 м2;

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Pr = 0, 885

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Число Рейнольдса

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Re =

!dвн

=

1, 8 · 0, 024

 

= 280196, 101

 

 

 

 

(4.34)

 

 

 

 

 

 

в

1, 542 · 10−7

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Коэффициент теплоотдачи от стенки к питательной воде

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2 = 0, 023

в

Re0,8Pr0,4 =

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

0, 674

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

dвн

 

 

 

 

 

 

 

 

Вт

(4.35)

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

= 0, 023 ·

 

· 280196, 1010,8 · 0, 8850,4

= 14023, 413

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

0, 024

 

м2 · К

 

 

С учетом "l

= 1, 132 расчетное значение коэффициента теплоотдачи

 

 

 

2р = "l · 2 = 1, 132 · 14023, 413 = 15874, 504

Вт

(4.36)

 

 

 

 

 

м2 · К

Коэффициент теплопередачи

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Вт

kок =

 

 

 

 

 

 

=

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

= 1654, 204

 

 

 

1

+ R +

1

 

 

 

 

 

 

1

 

 

 

 

+

0, 004

 

+

 

1

 

м2 · К

 

 

 

 

2р

 

2152, 374

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1

 

 

 

52

 

 

15874, 504

 

 

 

 

 

(4.37)

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Средний температурный напор в охладителе конденсата

 

 

tср =

tб tм

=

(239, 3 − 204, 248)

− (216, 431 − 203, 5)

 

= 22, 183 C

ln

tб

 

 

239, 3

− 204, 248

 

 

 

 

 

 

ln

 

 

 

tм

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

216, 431

203, 5

 

 

(4.38)

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Площадь поверхности теплообмена охладителя конденсата

 

 

 

Fок =

 

Qок

=

304, 784 · 103

= 8, 306 м2

(4.39)

 

 

kок tср

 

 

 

 

 

 

 

1654, 204

· 22, 183

 

 

 

 

Принимаем Fок = 12 м2.

19

5 ВЫБОР СТАНДАРТНОГО ТИПА ТИПА ПВД ПО СПРАВОЧНОЙ ЛИТЕРАТУРЕ

В результате расчета были определены требуемые площади теплообмена ПВД (см. формулы 4.12, 4.27, 4.39). Учитывая их и давления/температуры греющего пара/питательной воды, выбираем ПВД-250-180-33-1, имеющий следующие параметры:

1.Fоп = 21 м2;

2.Fсп = 208 м2;

3.Fок = 21 м2;

4.Максимальное давление питательной воды P0 = 180 ата;

5.Максимальное давление греющего пара Pп = 33 ата;

6.Максимальная температура греющего пара tп = 410 C;

7.Максимальный расход воды Dпв = 101, 4 кг/с.

20

СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ

[1]Ривкин С.Л., Александров А.А. Термодинамические свойства воды

иводяного пара: Справочник. Рек. Гос. службой стандартных справочных данных – 2-е изд., перераб. и доп. – М.: Энергоатомиздат, 1984, 80 с.

[2]Трухний А.Д., Ломакин Б.В. Теплофикационные паровые турбины и турбоустановки: Учебное пособие для вузов. – М.: Издательство МЭИ, 2002.

– 540 с.: ил., вкладки.

[3]Вспомогательное оборудование ТЭС: Методическое пособие по выполнению курсовой работы для студентов специальности 1-43 01 04 «Тепловые электрические станции»/ Н.Б. Карницкий, Е.В. Пронкевич, Е.Н. Васильченкова. – Минск: БНТУ, 2010. – 69 с.

21