Расчет конденсатора паровой турбины
Тепловой и гидравлический расчет поверхностного конденсатора. Расположение трубок в конденсаторе и определение парового сопротивления конденсатора. Механический расчет трубок. Осуществление расчета на прочность корпуса конденсатора паровой турбины.
| Рубрика | Производство и технологии |
| Вид | курсовая работа |
| Язык | русский |
| Дата добавления | 12.11.2017 |
| Размер файла | 290,0 K |
Отправить свою хорошую работу в базу знаний просто. Используйте форму, расположенную ниже
Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.
Размещено на http://www.allbest.ru/
Санкт-Петербургский государственный политехнический университет
Кафедра турбинные двигатели и установки
КУРСОВОЙ ПРОЕКТ
Расчёт конденсатора паровой турбины
Преподаватель Беркович А. Л.
Студент Юрасов Ю. А.
Группа 4034/1
Санкт-Петербург
Содержание
конденсатор паровой турбина трубка
Введение
1. Расчет поверхностного конденсатора
1.1 Тепловой расчет конденсатора
1.2 Гидравлический расчет конденсатора
2. Расположение трубок в конденсаторе
2.1 Определение парового сопротивления конденсатора
3. Механические расчеты конденсатора
3.1 Механический расчет трубок
3.2 Расчет на прочность корпуса конденсатора
Введение
Целью расчета конденсатора является: определение геометрических размеров, режимных характеристик, характеристик конденсатора на переменном режиме, гидравлический расчет, а также механические расчеты на прочность основных элементов конденсатора.
Исходные данные:
Кратность охлаждения ;
Температура воды на входе ;
Скорость воды в трубках ;
Расход пара ;
Начальное давление ;
Число ходов ;
Расход охлаждающей воды ;
Отношение диаметров трубок ;
Отношение .
Трубки крепятся к трубной доске за счет развальцовки.
1. Расчет поверхностного конденсатора
1.1 Тепловой расчет конденсатора
Положим, что патрубка равно 0, тогда можно записать . По таблицам насыщенного пара, по давлению находим
Тогда температура конденсата , где - величина переохлаждения конденсата, равная 1 К.
По таблицам пара, при и находим .
Энтальпию на входе в конденсатор приблизительно можно считать равной
Температура воды на выходе из конденсатора:
Рис. 1 Схема конденсатора
Рассчитаем давление в месте отсоса воздуха, предварительно задавшись паровым сопротивлением конденсатора
Определяем среднелогарифмическую разность температур:
Средняя температура охлаждающей воды:
Определим количество охлаждающей воды:
Теперь можно подсчитать количество тепла, полученное охлаждающей водой в конденсаторе в единицу времени:
.
Коэффициент теплопередачи выбирается в зависимости от скорости движения в трубках и её средней температуры с учетом парового сопротивления:
Действительное же значение коэффициента теалопередачи определяется так: , где
- поправочный коэффициент, принимаем равным 0,83
- поправка на размер трубок, равная 0,96
Таким образом, получим:
Поверхность охлаждения конденсатора F представляет суммарную поверхность конденсаторных трубок, которая представляется так:
Число охлаждающих трубок в конденсаторе:
Длина трубок в конденсаторе в одном ходе:
.
1.2 Гидравлический расчет конденсатора
При гидравлическом расчете конденсатора необходимо определить величину гидравлического сопротивления, оказываемого конденсатором потоку охлаждающей воды.
Полное гидравлическое сопротивление складывается из:
а) гидравлического сопротивления конденсаторных трубок - ,
б) гидравлического сопротивления на входе и выходе из трубок - ,
в) гидравлического сопротивления в водяных камерах - .
, но ,
где плотность и вязкость охлаждающей воды можно определить по графику на рис. 2.
Рис. 2 Теплофизические свойства воды
С учетом загрязнений необходимо увеличить на 15%, таким образом, получим . Потери на входе воды в трубки и выходе из них можно оценить по формуле Бордо-Корно: , где скорость воды в водяной камере можно вычислить так: , а коэффициент при развальцовке равен 1,0. Окончательно получим - . И, наконец,
.
Гидравлическое сопротивление:
Теперь можно определить характеристику затрат на собственные нужды:
.
2. Расположение трубок в конденсаторе
После того как диаметр трубок, их число, поверхность охлаждения конденсатора и число ходов определены можно перейти к разбивке трубок, а затем и к окончательному определению диаметра конденсатора.
При разбивке трубок конденсатора необходимо добиваться предотвращения образования застойных зон, а также одновременно выбирать путь движения пара как можно короче. Исходя из этого, выбираем расположение трубок по треугольнику, рис. 3.
Рис. 3 Разбивка трубок по треугольнику
Угол принимается равным 60°. Для поддержания необходимой скорости пара, поток целесообразно направлять по стрелке А. В этом случае расстояние между соседними трубками будет , где при развальцовке , т.е. и коэффициент загромождения составит: . В случае, если пар будет входить по стрелке В, то .
Диаметр трубной доски равен: , где - коэффициент заполнения трубной доски, равный 0,68. Тогда получим
.
2.1 Определение парового сопротивления конденсатора
Паровое сопротивление конденсатора - это разность давления между давлением пара на входе в конденсатор и давлением паровоздушной смеси в месте отсоса воздуха из конденсатора.
Но аналитический расчет величины затруднителен, поэтому её определяют из опытных данных
, где
- коэффициент, зависящий от характера разбивки трубок, принимаем равным 1,6;
- скорость пара потока между трубками первого ряда, равна ;
- удельный объем пара на входе в трубный пучок, находится по давлению . Т.е. .
.
3. Механические расчеты конденсатора
3.1 Механический расчет трубок
Конденсаторные трубки подвержены действию, как внутреннего давления, так и внешних сил. Внутреннее давление вызвано напором воды внутри трубок и вакуумом вне их. Оно определяется так:
,
где - толщина стенки трубки, а принимаем равным 5 атмосферным давлениям.
Тогда
Внешние силы складываются из массы трубок, массы воды в них, конденсата на них и динамического напора паровоздушной струи. Эти силы приводят к возникновению напряжений изгиба. Напряжения изгиба можно найти следующим образом:
, где
суммарная нагрузка на трубку,
;
- момент сопротивления трубки,
;
- плотность материала трубки, принимаем равным
.
Таким образом, окончательно получим:
Получившиеся напряжения не превышают .
Максимальный прогиб трубки можно определить как:
Для трубок прогиб не превышает .
Т.к. напряжения изгиба не превышают допускаемых, а прогиб меньше максимально допустимого, то трубки для данного конденсатора не нуждаются в промежуточных опорах.
Кроме этих расчетов необходимо трубки проверить на условия вибраций, т.е. проверить, Чтобы частота собственных колебаний трубок не совпала с частотой вращения турбины. Частоту собственных колебаний можно определить так:
, где
- модуль упругости;
- экваториальный момент инерции сечения трубки;
- удельная нагрузка одного погонного метра трубки с водой;
- коэффициент, принимаем равным 1.
;
.
Резонанса наблюдаться не будет, т.к. частота вращения турбины равна 50 Гц.
3.2 Расчет на прочность корпуса конденсатора
В рабочих условиях корпуса конденсатора подвергаются равномерному сжатию от разности атмосферного давления и вакуума в конденсаторе.
Толщину стенки цилиндрического корпуса, подверженного наружному давлению, можно определить:
, где
разность давления, можно принять равным 0,1 МПа;
диаметр корпуса, равен диаметру трубной доски;
допускаемые напряжения на сжатие, равные 90-120 МПа;
коэффициент, равный 10,0;
поправка на ржавление, 1мм.
Проверяем получившуюся толщину стенки на давление гидравлической пробы.
Напряжения предела текучести
Напряжения стенки не превышает , т.к. 143<150 МПа.
Теперь необходимо проверить стенку корпуса на изгиб с учетом ребер жесткости и без них. При наличии ребер напряжения определяются так:
, где
- толщина стенки без поправки;
площадь поперечного сечения ребра жесткости;
коэффициент Пуассона.
толщина ребра;
высота ребра.
Напряжения стенки без ребер:
, где
размер короткой стороны пластины, равный 0,1 м;
коэффициент, зависящий от положения длинной и короткой сторон пластины, равен 0,0833.
Как видно наличие ребер необходимо, чтобы снизить напряжения изгиба.
При расчете корпуса конденсатора на прочность, важное значение имеет проверка его на устойчивость. Рассчитаем критическое внешнее давление по следующим формулам.
,
где к - коэффициент, зависящий от способа крепления трубных досок, принимают равным 2,5.
Из двух выбираем меньшее, т.е. . Рабочее наружное давление должно быть ниже критического:
, где коэффициент безопасности, равный 5.
.
Размещено на Allbest.ru
...Подобные документы
Понятие и характеристика паровой турбины. Особенности конструкции и предназначение паровой турбины. Анализ расчета внутренних потерь и схемы работы теплофикационной турбины и последовательность расчета ступеней давления. Эксплуатация турбинной установки.
курсовая работа [696,1 K], добавлен 25.03.2012Подбор нормализованного конденсатора для конденсации пара. Определение тепловой нагрузки, среднего температурного напора и скорости движения воды в трубах. Расчет теплофизических свойств вертикального и горизонтального кожухотрубчатых конденсаторов.
контрольная работа [183,1 K], добавлен 16.04.2016Характеристика Ивановской ТЭЦ-2: описание, функциональные особенности и технологический процесс в цехах. Тепловой расчет паровой турбины. Расчет параметров тепловой схемы турбины в теплофикационном режиме с отбором "П" и двухступенчатым отбором "Т".
дипломная работа [438,8 K], добавлен 21.07.2014Выбор материала для изготовления конденсатора. Основные способы сварки и подбор сварочного и вспомогательного оборудования. Расчет норм расхода материалов и времени на осуществление ряда технологических операций. Контроль качества сварных соединений.
презентация [2,7 M], добавлен 14.08.2013Исследование принципа действия активной многоступенчатой турбины с двумя степенями скорости. Анализ целесообразности создания многоступенчатых турбин. Тепловой расчет паровой турбины с одной активной ступенью. Определение скорости пара в горловине сопла.
контрольная работа [431,1 K], добавлен 09.04.2016Проектирование холодильника-конденсатора для конденсации водяного пара. Определение тепловой нагрузки аппарата, количества тепла при конденсации насыщеных паров, расхода охлаждающей воды, максимальной поверхности конденсации. Механический расчет деталей.
курсовая работа [287,2 K], добавлен 14.07.2011Определение мольной доли компонентов в составе пара; температуры начала и конца конденсации пара; тепловой нагрузки конденсатора; расхода воды; температурного напора; теплофизических свойств конденсата, коэффициента теплопередачи и других показателей.
контрольная работа [111,2 K], добавлен 23.07.2010Конструкция, устройство и принцип работы конденсатора. Механический расчет конструктивных элементов. Правила подготовки оборудования к ремонту. Испытание теплообменника водой с установленными деталями крепления и прокладками, порядок его монтажа.
курсовая работа [548,2 K], добавлен 25.03.2014Исходные данные для расчета. Определение состава нитрозного газа после холодильника-конденсатора. Выявление количества двуокиси азота, превращенной в азотную кислоту. Сводный материальный баланс холодильника–конденсатора. Расчёт тепловых потоков.
контрольная работа [37,1 K], добавлен 26.10.2009Методы теплового расчета турбины, выполняемого с целью определения основных размеров и характеристик проточной части: числа и диаметров ступеней, высот их сопловых и рабочих решеток и типов профилей, КПД ступеней, отдельных цилиндров и турбины в целом.
курсовая работа [2,9 M], добавлен 01.01.2011Расчет внутреннего КПД турбины и ее основных частей. Материальный баланс установки. Расчет внутренней электрической мощности, тепла турбоустановки на выработку электроэнергии, температурного напора конденсатора турбин ПТ-12-35-10М и Р-27-90/1,2.
дипломная работа [1,3 M], добавлен 15.06.2012Термогазодинамический расчет двигателя, выбор и обоснование параметров. Согласование параметров компрессора и турбины. Газодинамический расчет турбины и профилирование лопаток РК первой ступени турбины на ЭВМ. Расчет замка лопатки турбины на прочность.
дипломная работа [1,7 M], добавлен 12.03.2012Методы экспериментального исследования теплообмена при конденсации, теплопередача в каналах пластинчатого конденсатора. Расчет площади поверхности теплопередачи и количества пластин пластинчатого конденсатора. Гомогенная структура двухфазного потока.
дипломная работа [3,5 M], добавлен 07.11.2011Описание конструкции котла. Особенности теплового расчета парового котла. Расчет и составление таблиц объемов воздуха и продуктов сгорания. Расчет теплового баланса котла. Определение расхода топлива, полезной мощности котла. Расчет топки (поверочный).
курсовая работа [1,1 M], добавлен 12.07.2010График температурного испарения хладагента. Расчет удельной тепловой нагрузки испарителя и конденсатора. Энергетический баланс установки. Определение мощности, потребляемой компрессором. Расчет температуры получаемого холода и КПД холодильной установки.
контрольная работа [591,4 K], добавлен 12.06.2013Разработка конструкции и построение одноцилиндровой однопоточной турбины высокого давления типа ВК-50-1. Расчет двухвенечной регулирующей ступени и располагаемые теплоперепады в ее решетках. Каталог профилей лопаток и вычисление опорного подшипника.
курсовая работа [3,6 M], добавлен 28.04.2011Термогазодинамический расчет двигателя. Согласование работы компрессора и турбины. Газодинамический расчет осевой турбины на ЭВМ. Профилирование рабочих лопаток турбины высокого давления. Описание конструкции двигателя, расчет на прочность диска турбины.
дипломная работа [3,5 M], добавлен 22.01.2012Способы распространения тепла и расчет теплообменной аппаратуры. Технологическая схема конденсации газопаровой смеси. Свойства конденсируемой паровой смеси. Расчёт и выбор конденсатора. Выбор диаметров патрубков и расчёт их технологических параметров.
курсовая работа [272,3 K], добавлен 24.10.2011Определение тепловой нагрузки теплообменника, средней разности температур, коэффициента теплопередачи и трения, гидравлического сопротивления. Эскиз конденсатора и схема адсорбционной установки непрерывного действия с псевдоожиженным слоем адсорбента.
курсовая работа [432,0 K], добавлен 03.07.2011Теоретические основы процесса теплообмена. Описание технологической схемы двухкаскадной холодильной установки. Особенности устройства испарителя-конденсатора, физико-механические и технологические свойства конструкционных материалов данного аппарата.
курсовая работа [917,2 K], добавлен 29.03.2012
