Автор работы: Пользователь скрыл имя, 02 Декабря 2013 в 21:59, курсовая работа
Назначение регенеративных подогревателей питательной воды низкого давления заключается в подогреве питательной воды с использованием в качестве греющей среды пара промежуточных отборов турбин для снижения потерь теплоты в конденсаторах и, как следствие, повышения термического КПД ТЭС и АЭС.
1.Введение...........................................................................................................................................3
1.1.Назначение регенеративных подогревателей………………………………………….…....3
1.2.Цель работы...............................................................................................................................4
2.Исходные данные 4
3.Тепловой расчет подогревателя.....................................................................................................5
3.1.Определение основных параметров......................................................................................................5
3.2.Определение коэффициента теплопередачи..........................................................................5
3.3.Определение геометрических параметров пучка труб..........................................................7
3.4.Определение параметров водяных камер...............................................................................8
4.Гидравлический расчет подогревателя.........................................................................................8
5.Заключение......................................................................................................................................8
6.Список использованной литературы............................................................................................8
Минобрнауки России
Санкт-Петербургский
государственный
Институт энергетики и транспортных систем
Энергомашиностроительное отделение
Кафедра «Атомная и тепловая энергетика»
РАСЧЕТНАЯ РАБОТА
Расчет регенеративного подогревателя
Дисциплина: «ТМО АЭС»
Выполнил
студент
гр. 43221/4 ____________________
Руководитель
асс, маг. т. и. т. ____________________ И.А. Комолов
«___» __________ 2013 г.
Санкт-Петербург
2013
СОДЕРЖАНИЕ
1.Введение....................
1.1.Назначение регенеративных
подогревателей…………………………………………
1.2.Цель работы...............
2.Исходные данные 4
3.Тепловой расчет
3.1.Определение основных параметров....................
3.2.Определение коэффициента
теплопередачи.................
3.3.Определение
3.4.Определение параметров
водяных камер.................
4.Гидравлический расчет
подогревателя.................
5.Заключение..................
6.Список использованной
литературы....................
1.Введение
1.1. Назначение регенеративных подогревателей
Назначение регенеративных подогревателей питательной воды низкого давления заключается в подогреве питательной воды с использованием в качестве греющей среды пара промежуточных отборов турбин для снижения потерь теплоты в конденсаторах и, как следствие, повышения термического КПД ТЭС и АЭС.
На турбоустановках используются, в основном, поверхностные подогреватели питательной воды вертикального типа. В качестве греющей среды используется перегретый пар промежуточных отборов турбин. В некоторых случаях, при высокой максимальной температуре пара в подогревателях, предусмотрен специальный отсек для охлаждения перегретого пара. В этом отсеке, площадь поверхности теплообмена, которого обычно не превышает 10-15% от всей поверхности теплообмена, пар охлаждается до температуры, превышающей температуру насыщения на 10-15 °С. Большая часть подогревателей состоит только из одной секции теплообмена – зоны конденсации пара, где происходит охлаждение пара и его полная конденсация на наружной поверхности вертикальных труб, внутри которых движется нагреваемая питательная вода. Внутри трубной системы установлены поперечные перегородки для организации многоходового перекрестного движения пара.
Схема вертикального ПНД приведена на рис.1:
Рис.1.Вертикальный ПНД поверхностного типа.
Цифрами обозначены:
1 — ввод греющего пара; 2 — защитный лист; 3 — вход нагреваемого конденсата; 4 — водяная камера; 5 — трубная доска; 6 — латунные U-образные трубки; 7 — обечайка — каркас для трубок; 8 — направляющие перегородки; 9 — патрубок отсоса воздуха; 10 — сливной трубопровод конденсата греющего пара; 11 — отводы конденсата в импульсную камеру сигнализатора уровня; 12 — выходной патрубок основного конденсата; 13 — опоры корпуса; 14 — подвод паровоздушной смеси из соседнего подогревателя; 15 — отводы к водоуказательному прибору; 16 — приемный патрубок конденсата греющего пара из смежного подогревателя
В цилиндрическом корпусе размещается поверхность нагрева, состоящая из U-образных трубок 6, завальцованных в трубной доске 5 и скрепленных обечайкой — каркасом 7, придающим пучку жесткость и предохраняющим его от вибраций. Водяная камера 4 разделена перегородкой на две части. Нагреваемая вода входит через патрубок 3, проходит по трубкам сначала вниз, а затем вверх и выходит через патрубок 12. Скорость воды в трубках принимается в пределах 1 — 3 м/с. Греющий пар подводится через штуцер 1. Для улучшения омывания поверхности змеевиков в корпусе установлены горизонтальные перегородки 8.
Конденсат скапливается внизу корпуса
и выводится через
1.2. Цель работы
В данной расчетной работе наша цель- произвести тепловой и гидравлический расчеты вертикального подогревателя низкого давления(ПНД).В ходе работы определим основные характеристики ПНД, а именно:
Расход пара через ПНД, коэффициент теплопередачи, давление пара в отборе турбины, площадь поверхности теплообмена, число труб в подогревателе, длину труб, скорость в патрубке, гидравлические потери в тракте питательной воды.
2. Исходные данные
Таблица 1-Исходные данные
260 |
110 |
137 |
7 |
16 |
1 |
6,7 |
283 |
5,2 |
0,87 |
Где -расход питательной воды, -температура воды на входе в подогреватель, -температура воды на выходе из подогревателя, -недогрев до температуры насыщения, -наружный диаметр труб, -толщина стенок труб, -давление пара на входе в турбину, -температура пара на входе в турбину, -давление пара в конденсаторе, -относительный внутренний КПД.
3. Тепловой расчет
3.1. Определение основных параметров
Т.к. давление на линии насыщения нам известно, то мы можем найти энтальпию пара на входе в турбину:
,
где x-степень сухости пара.
Энтальпию отбора при адиабатном расширении пара в турбине определим по параметрам и :
,
где -энтропия пара,-давление пара в отборе.
Определим действительную энтальпию пара в отборе :
Температура дренажа равна температуре насыщения ,
.
Энтальпию дренажа найдем из:
,
где -энтальпия воды при =143.
Запишем уравнение баланса потоков:
(1)
где -расход пара в отборе, -энтальпии воды при и соответственно.
Из (1) получим:
.
Найдем логарифмический перепад температур в подогревателе:
3.2.Определение коэффициента теплопередачи
Запишем формулу для расхода питательной воды:
, (2)
где -плотность воды в трубах, -скорость потока в трубах,.
Из формулы (2) выразим число труб :
.
Тогда полное число труб :
.
Коэффициент теплоотдачи от внутренней поверхности трубки к питательной воде определяется по формуле:
где – коэффициент теплопроводности питательной воды; – число Нуссельта, которое найдем из формулы:
Число Рейнольдса:
где - кинематическая вязкость питательной воды,
Число Прандтля:
.
Тогда число Нуссельта:
Рассчитаем течение пленки конденсата:
Число Рейнольдса:
,
где -высота труб между перегородками, -длина опускных труб, число перегородок, принимаем z=5.
Подставим все значения в формулу:
где - кинематическая вязкость пленки конденсата,
скрытая теплота парообразования.
, т.о. имеем ламинарное течение пленки конденсата, тогда, для определения коэффициента теплоотдачи от пленки конденсата к поверхности труб используем формулу:
где -коэффициент теплопроводности пленки конденсата.
Коэффициент теплопередачи находим из формулы
где – коэффициент теплопроводности латуни (материал труб).
Площадь поверхности всех трубок находим из уравнения теплопередачи
Теперь найдем длину этих труб, выразив ее из формулы данной выше
Высота труб между перегородками:
Для проверки рассчитаем число по формуле:
Получено такое же значение что и про расчете , что говорит о правильности расчетов.
3.4.Определение параметров водяных камер
Определим диаметр трубной доски:
где задается в интервале 0,30,4,зададим =0,31
Отметим, что диаметр патрубка мы вынуждены взять несколько больший чем рассчитанный по рекомендации, т.к. иначе скорость в патрубке превысит 5 м/с, что никак не допустимо ,поэтому зададим
Скорость в патрубке:
Что, несомненно вызывает восторг.
4.Гидравлический расчет
Потери давления на всем тракте питательной воды:
где – местный коэффициент сопротивления, – коэффициент трения в трубе,
и -местные коэффициенты сопротивления на входе и выходе в водяные камеры.
Приведем
таблицу коэффициентов
Потери |
|
Входная и выходная камеры |
1,5 |
Поворот на 180° внутри поворотной камеры |
2,5 |
Поворот на 180° внутри U-образной трубки |
0,5 |
Вход и выход в трубное пространство |
1,5 |
Коэффициент трения в трубе:
где – средняя шероховатость:
.
5.Заключение
В данной расчетной работе произведены тепловой и гидравлический расчеты вертикального подогревателя низкого давления(ПНД).В ходе работы нами поределен основные характеристики ПНД, а именно:
1).Расход пара через ПНД:
2).Коэффициент теплопередачи: .
3).Давление пара в отборе турбины:
4).Площадь поверхности теплообмена:
5).Число труб в подогревателе: N=3580.
6).длина труб: l=2,27 м.
7).Скорость в патрубке:.
8).Гидравлические потери в тракте питательной воды:.
6.Список использованной литературы
1. Л.А. Рихтер, Елизаров Д. П., Лавыгин В. М. Вспомогательное оборудование тепловых электростанций. М.: Энергомашиздат, 1986.