Размещено на http://www.allbest.ru/

Размещено на http://www.allbest.ru/

Санкт-Петербургский государственный политехнический университет

Энергомашиностроительное отделение

Лабораторно-практическая работа

на тему: Расчет регенеративного подогревателя

по дисциплине: ТМО АЭС

Выполнил:

Н.И. Волокитин

Руководитель:

И.А. Комолов

Санкт-Петербург, 2013 год



Содержание

1. Общие положения

1.1 Назначение регенеративных подогревателей

1.2 Цель работы

2. Исходные данные

3. Тепловой расчет подогревателя

3.1 Определение основных параметров

3.2 Определение коэффициента теплопередачи

3.3 Определение геометрических параметров пучка труб

3.4 Определение параметров водяных камер

4. Гидравлический расчет подогревателя

Заключение



1. Общие положения

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.

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.

Схема вертикального ПНД приведена на рисунке:

Рисунок - 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.

Конденсат скапливается внизу корпуса и выводится через конденсатоотводчик, не допускающий проскока пара. Подогреватель рассчитан на каскадный слив дренажа и каскадный отсос газов. Поэтому в нем имеются штуцер 16 для приема конденсата греющего пара смежного подогревателя большего давления и штуцер 15 для поступления из него паровоздушной смеси. Отсос паровоздушной смеси из данного подогревателя производится на том же уровне через патрубок 9. Корпус подогревателя имеет опоры для подвески к металлическим конструкциям или установки на бетонном основании у турбины. Данная конструкция ПНД не позволяет охладить конденсат греющего пара ниже температуры насыщения.

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:

Где:

- расход питательной воды;

- температура воды на входе в подогреватель;

- температура воды на выходе из подогревателя;

- не подогрев 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 подогревателя

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:

Где:

- энтропия пара;

- давление пара в отборе.

Определим действительную энтальпию пара в отборе :

Температура дренажа равна температуре насыщения , = 143^оС. Энтальпия дренажа: h_др. = 602 кДж?кг. 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;

- число труб.

Из формулы (2) выразим число труб :

= 1790

Тогда полное число труб: 1790 * 2 = 3580. Коэффициент теплоотдачи от внутренней поверхности трубки к питательной воде по формуле:



Где:

- коэффициент теплопроводности питательной воды;

- число Нуссельта, которое найдем из формулы:

Число Рейнольдса:

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:

.

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:

K =

Где:

- коэффициент теплопроводности (материала труб).

3.3 Определение геометрических параметров пучка труб

Площадь поверхности всех трубок находим из уравнения теплопередачи:

²

Теперь найдем длину этих труб, выразив ее из формулы данной выше:



метра

Высота труб между перегородками:

метра

Для проверки рассчитаем число по формуле:

= 67,4

Получено такое же значение что и про расчете , что говорит о правильности расчетов.

3.4 Определение параметров водяных камер

Определим диаметр трубной доски:

метра

Где:

- задается в интервале 0,3 0,4, 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:



м/с

Что, несомненно вызывает восторг.



4. Гидравлический расчет подогревателя

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 сопротивления:

Таблица 2. - Местные коэффициенты сопротивления:

Коэффициент трения в трубе:

трения

Где:

- средняя шероховатость:



Заключение

В данной лабораторно-практической работе произведены тепловой и гидравлический расчеты вертикального подогревателя низкого давления (ПНД). В ходе работы нами проделаны основные характеристики ПНД, а именно: регенеративный подогреватель технический

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:.

Размещено на Allbest.ru

...