Анализ результатов проведенных методических экспериментов на демонстрационной установке образования и перегрева пара
Разработка и сборка демонстрационной установки образования и перегрева пара в теплообменной трубке. Выработка рекомендаций, направленных на модернизацию конструкции и оптимизацию режимов работы установки для улучшения ее технических характеристик.
| Рубрика | Физика и энергетика |
| Вид | статья |
| Язык | русский |
| Дата добавления | 28.03.2019 |
| Размер файла | 930,3 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/
ГУ им. Шакарима г. Семей, Казахстан
Кафедра «Техническая физика и теплоэнергетика»
Анализ результатов проведенных методических экспериментов на демонстрационной установке образования и перегрева пара
докторант Сураев Артур Сергеевич
инженер отдела разработки реакторных устройств
Сулейменов Нурболат Айдынович
д.ф.-м.н., профессор
Скаков Мажын Канапинович
С 2015 года в Институте Атомной Энергии НЯЦ РК ведутся работы по проекту грантового финансирования «АЭС на основе газоохлаждаемого реактора с водным замедлителем». Данные работы включают в себя как расчетные исследования, так и экспериментальные работы. На сегодняшний день решены следующие задачи: расчет нейтронно-физических характеристик газоохлаждаемого реактора с водным замедлителем; расчет теплофизических и конструкционных параметров теплообменников реактора; моделирование процессов образования и перегрева пара в теплообменной трубке [1]. перегрев пар теплообменный трубка
Для решения последней задачи проекта были произведены разработка и сборка демонстрационной установки образования и перегрева пара и проведены методические эксперименты, направленные на получение перегретого до температуры 500 °С пара в тонкостенной теплообменной трубке. Настоящая работа посвящена обсуждению полученных в ходе данных экспериментов результатов.
Целью работы является выработка рекомендаций, направленных на модернизацию конструкции и оптимизацию режимов работы демонстрационной установки для улучшения ее технических характеристик.
Описание установки. Демонстрационная установка предназначена для отработки процесса образования и перегрева пара в тонкостенной теплообменной трубке. Конструкция установки, представленная на рисунке 1, включает в себя следующие элементы: емкость с водой (поз. 1); электронагреватели (поз. 2, 5); теплоизоляция (поз. 3, 6); теплообменная трубка Ж8Ч1 мм (поз. 4); расход задающее устройство (поз. 7); запорно-регулирующая арматура (В1, В2, К1); термоэлектрические преобразователи (Т1, Т2 и Т3); манометр.
Емкость с водой служит для предварительного разогрева питательной воды до температуры, близкой к температуре насыщения при данном давлении. Теплообменная тонкостенная трубка предназначена для осуществления трех последовательных процессов: догрев воды до кипения, испарение воды и перегрев пара. Расход задающее устройство предназначено для обеспечения стабильного расхода питательной воды при постоянном давлении. Подвод тепла к системе осуществляется электрическими нагревателями, намотанными на емкость с водой и теплообменную трубку. На днище емкости с водой, на входе и выходе теплообменной трубки установлены термоэлектрические преобразователи
(ТЭП). Управление электромагнитным клапаном и регистрация показаний ТЭП осуществляется компьютером посредством базового модуля управления ADAM TCP5000.
Рисунок 1. Конструкция демонстрационной установки
Порядок проведения эксперимента. На рисунке 2 показан порядок проведения методического эксперимента, который разделен на три этапа: подготовительный, рабочий и расхолаживание [2]. С целью оптимизации времени эксперимента на этапе разогрева воды в емкости и трубки были использованы полученные ранее диаграммы их разогрева.
Рисунок 2. Блок-схема алгоритма работы установки
Обсуждение результатов. В результате проведенного методического эксперимента были получены следующие данные (рисунок 3). На рисунке показаны зависимости температуры днища емкости, на входе и выходе из теплообменной трубки от длительности эксперимента. Перегрев пара до 500 ?С осуществлялся в интервале времени 1320-1380 с.
Размещено на http://www.allbest.ru/
Рисунок 3. Результаты эксперимента
Рассмотрим подробнее вышеупомянутый интервал времени. По предварительным расчетам при давлении 4 атм и расходе питательной воды 3,2 г/с через дроссельное соединение требуемая мощность для образования и перегрева пара составляла ~9,8 кВт (таблица 1). В эксперименте эта величина уменьшилась до ~1,8 кВт. Такое различие между расчетными и экспериментальными данными объясняется тем, что давление, создаваемое трубопроводом подачи воды, было недостаточным для обеспечения стационарного расхода на протяжении всего эксперимента. Что привело к торможению потока (снижению расхода) пароводяной смеси в трубке за счет повышения давления во время интенсивного парообразования. Эта проблема может быть решена использованием баллона со сжатым под высоким давлением газом (азот, аргон).
Таблица 1. Сравнение результатов эксперимента и предварительного расчета.
|
Параметр |
Предварительный расчет |
Эксперимент |
||||
|
Подогрев |
Испарение |
Перегрев |
Подогрев |
Испарение и перегрев |
||
|
Температура, °С на входе (Т2) на выходе (Т3) |
20100 |
100144 |
144500 |
20100 |
100500 |
|
|
Энтальпия, кДж/кг на входе на выходе |
84,29419,39 |
419,392738,05 |
2738,053485,54 |
84,29419,39 |
419,393485,54 |
|
|
Требуемая мощность, Вт |
1072 |
7420 |
2392 |
1600 |
1800 |
Выводы
Проведен методический эксперимент на демонстрационной установке образования и перегрева пара. Получена требуемая температура перегретого пара - 500 ?С. Подтверждена работоспособность отдельных компонентов системы. Обнаружено расхождение в значении требуемой мощности нагревателя трубки, которое имеет понятное объяснение.
Таким образом, с целью модернизации установки можно выработать следующие рекомендации:
– обеспечить стабильный расход питательной воды на всех участках от подогрева до сброса перегретого пара;
– обеспечить возможность отсечки емкости с водой от системы водопровода, для предотвращения обратного тока пароводяной смеси;
– рассмотреть возможность подключения баллона с газом к установке;
– установить дополнительный манометр после электромагнитного клапана для контроля перепада давления на участках трубки.
Данная работа выполняется в рамках проекта грантового финансирования МОН РК «АЭС на основе газоохлаждаемого реактора с водным замедлителем» (Договор №271 от 12.02.2015 г.)
Список литературы
1 Котов В.М., Сураев А.С. Расчет характеристик газоохлаждаемого реактора с водным замедлителем. - Вестник НЯЦ РК, вып. 3, 2014, с. 87-93.
2 А.С. Сураев, М.К. Скаков, В.М. Котов, А.Г. Коровиков. Демонстрационная установка для отработки процесса получения и перегрева пара. - Сборник аннотаций XIV междисциплинарной молодежной научной школы, Москва, 8-11 ноября 2016г., Москва, Издательство «НИЦ Курчатовский институт», 2016, с. 52.
Размещено на Allbest.ru
...Подобные документы
Регулирование давления перегретого пара и тепловой нагрузки, экономичности процесса горения, разряжения в топке котла, перегрева пара. Выбор логического контроллера и программного обеспечения для него. Разработка функциональной схемы автоматизации.
дипломная работа [1,5 M], добавлен 31.12.2015Рассмотрение технологической схемы теплоутилизационной установки. Расчет печи перегрева водяного пара и котла-утилизатора. Составление теплового баланса воздухоподогревателя, определение коэффициента полезного действия и эксергетическая оценка установки.
курсовая работа [1,0 M], добавлен 03.10.2014Общая характеристика парогазовых установок (ПГУ). Выбор схемы ПГУ и ее описание. Термодинамический расчет цикла газотурбинной установки. Расчет цикла ПГУ. Расход натурального топлива и пара. Тепловой баланс котла-утилизатора. Процесс перегрева пара.
курсовая работа [852,9 K], добавлен 24.03.2013Цикл парогазовой установки с конденсационной паровой турбиной, разработка ее схемы и расчет элементов. Параметры оптимальных режимов ПГУ с впрыском пара по простейшей схеме. Определение параметров и построение в термодинамических диаграммах цикла.
курсовая работа [980,7 K], добавлен 14.12.2013Расчёт принципиальной тепловой схемы как важный этап проектирования паротурбинной установки. Расчеты для построения h,S–диаграммы процесса расширения пара. Определение абсолютных расходов пара и воды. Экономическая эффективность паротурбинной установки.
курсовая работа [190,5 K], добавлен 18.04.2011Определение предварительного расхода пара на турбину. Расчет установки по подогреву сетевой воды. Построение процесса расширения пара. Расчёт сепараторов непрерывной продувки. Проверка баланса пара. Расчёт технико-экономические показателей работы станции.
курсовая работа [1,8 M], добавлен 16.10.2013Процесс расширения пара в турбине в h,s-диаграмме. Баланс основных потоков пара и воды. Определение расхода пара на приводную турбину. Расчет сетевой подогревательной установки, деаэратора повышенного давления. Определение тепловой мощности энергоблоков.
курсовая работа [146,5 K], добавлен 09.08.2012Основной теоретический цикл расширения водяного пара в турбине. Анализ влияния начальных и конечных параметров рабочего тела на термодинамическую эффективность паросиловой установки. Выводы об эффективности работы рассчитываемой паросиловой установки.
курсовая работа [225,9 K], добавлен 23.02.2015Принципиальная схема двухконтурной утилизационной парогазовой установки. Определение теплофизических характеристик уходящих газов. Приближенный расчет паровой турбины. Определение экономических показателей парогазовой установки. Процесс расширения пара.
курсовая работа [1,1 M], добавлен 26.06.2014Построение процесса расширения пара в h-s диаграмме. Расчет установки сетевых подогревателей. Процесс расширения пара в приводной турбине питательного насоса. Определение расходов пара на турбину. Расчет тепловой экономичности ТЭС и выбор трубопроводов.
курсовая работа [362,8 K], добавлен 10.06.2010Краткое описание тепловой схемы турбины Т-110/120–130. Типы и схемы включения регенеративных подогревателей. Расчет основных параметров ПВД: греющего пара, питательной воды, расход пара в подогреватель, охладителя пара, а также охладителя конденсата.
курсовая работа [340,5 K], добавлен 02.07.2011Определение конструктивных размеров вертикальной одноступенчатой испарительной установки. Теплота, теряемая с продувочной водой и затрачиваемая на образование вторичного пара. Коэффициент теплоотдачи от пара к стенке. Поверхность нагрева батарей.
задача [70,8 K], добавлен 16.05.2015Задачи и их решения по теме: процессы истечения водяного пара. Дросселирование пара под определенным давлением. Прямой цикл – цикл теплового двигателя. Нагревание и охлаждение. Паротурбинные установки. Холодильные циклы. Эффективность цикла Ренкина.
реферат [176,7 K], добавлен 25.01.2009Упрощенная тепловая схема парогазовой установки с высоконапорным парогенератором. Расход пара до и после парозапорной задвижки. Степень повышения давления в компрессоре. Расход воздуха через компрессор. Температура пара после парозапорной задвижки.
курсовая работа [388,3 K], добавлен 19.12.2010Характерные признаки подогревателей смешивающего и поверхностного типов. Экономический расчет оптимального недогрева. Пароохладитель как пароводяной теплообменник, где вода нагревается в результате понижения перегрева. Охлаждение и конденсация пара.
курсовая работа [129,2 K], добавлен 01.04.2011Общая характеристика и последовательность компоновки основного и вспомогательного оборудования АЭС. Особенности построения рабочего процесса расширения пара в турбинной установке, а также определения параметров пара и воды в элементах энергоблока АЭС.
курсовая работа [507,2 K], добавлен 17.11.2010Описание тепловой схемы, ее элементы и структура. Расчет установки по подогреву сетевой воды. Построение процесса расширения пара. Баланс пара и конденсата. Проектирование топливного хозяйства, водоснабжение. Расчет выбросов и выбор дымовой трубы.
курсовая работа [1,2 M], добавлен 13.12.2013Особенности процесса парообразования. Реальный газ, образующийся при испарении или кипении воды, как рабочее тело в теплотехнике. Виды пара, доля сухого пара во влажном паре. Критическая (удельные объемы пара и жидкости сравниваются ) и тройная точки.
презентация [240,5 K], добавлен 24.06.2014Принципиальная схема турбины К-150-130 для построения конденсационной электростанции. Расчёт параметров воды и пара в подогревателях, установки по подогреву воды, расхода пара на турбину. Расчёт регенеративной схемы и проектирование топливного хозяйства.
курсовая работа [384,4 K], добавлен 31.01.2013Тепловая схема энергоблока. Параметры пара в отборах турбины. Построение процесса в hs-диаграмме. Сводная таблица параметров пара и воды. Составление основных тепловых балансов для узлов и аппаратов тепловой схемы. Расчет дэаэратора и сетевой установки.
курсовая работа [767,6 K], добавлен 17.09.2012
