Министерство образования и науки РФ
Федеральное агентство по образованию
Государственное образовательное учреждение
Высшего профессионального образования
Иркутский Государственный Технический Университет
Кафедра теплоэнергетики
Курсовая работа по дисциплине
Тепломассoобмен (ТОТ ч.2)
Тепловой расчет вертикального подогревателя низкого давления
Иркутск 2009
Содержание
Введение
Задание
Тепловой расчет вертикального подогревателя питательной воды низкого давления
Первое приближение
Второе приближение
Третье приближение
Четвертое приближение
Определение диаметра барабана
Дополнительное задание
Список литературы
Ведение
Назначение регенеративных подогревателей питательной воды низкого давления и подогревателей сетевой воды – использование в качестве греющей среды пара промежуточных отборов турбин для снижения потерь теплоты в конденсаторах и повышения термического КПД тепловых электрических станций и ТЭЦ.
На отечественных турбоустановках используются, главным образом, поверхностные подогреватели питательной воды вертикального типа. Один из таких подогревателей (ПН-700-29-7-1) представлен на рис. 1. Маркировка подогревателей отражает следующие данные: буквенное обозначение – назначение аппарата (ПН – подогреватель питательной воды низкого давления), первое число – площадь поверхности теплообмена (700 м2), второе и третье числа – соответственно давление воды в трубах и пара в корпусе аппарата, четвертое число – модификация аппарата (1). 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 (ОП). 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 (КП), где происходит охлаждение пара и его полная конденсация на наружной поверхности вертикальных труб, внутри которых движется нагреваемая питательная вода. Внутри трубной системы 4 установлены поперечные перегородки 5 для организации многоходового перекрестного движения пара.
Вода (основной конденсат) поступает по патрубку А в водяную камеру 1, которая имеет перегородки для организации многоходового движения воды. Число ходов воды в U-образных трубках 4 ПНД обычно – четыре или шесть. Концы трубок завальцованы в трубной доске 2, которая жестко прикреплена к корпусу 3 и подвешена на своде водяной камеры с помощью анкерных болтов.
Подогретая питательная вода выходит из водяной камеры по патрубку Б (на рис 1. он показан в створе с патрубком А). Пар поступает в подогреватель по патрубку В. Давление пара в ПНД не должно превышать на ТЭС 0,98 МПа, а на АЭС – 1,57 МПа, нагреваемого конденсата на ТЭС – 3,14 МПа, а на АЭС – 4,12 МПа. Трубная система 4 набирается из U – образных трубок диаметром 16х1 мм. Внутри корпуса установлены промежуточные перегородки 5 для организации поперечного многоходового движения пара. На рис 1. показан также патрубок Д для поступления дренажа из других ПНД. В расчетах по данной работе теплообмен при смешивании конденсатов не рассматривается.
/>
2. Задание
Условие. Питательная вода при давлении />с расходом />и скоростью />подается в подогреватель низкого давления (ПНД) с температурой />и, совершив по латунным трубам(латуньЛ68,/>, диаметр 16х1 мм) m ходов, выходит из аппарата с температурой />. Греющей средой является перегретый пар с давлением />и температурой />, который проходит в межтрубном пространстве и конденсируется на наружной поверхности труб.
Определить.Площадь поверхности теплообмена подогревателя, количество и длину труб, диаметр корпуса аппарата. Теплопотери с наружной поверхности подогревателя />принять равными 1% теплоты, отдаваемой паром />. Исходные данные для расчета приведены в таблице 1.
Вариант
Греющая среда – пар
Нагреваемая среда – питательная вода
ДЗ
/>, МПа
/>, °С
/>, МПа
/>, кг/с
/>, м/с
/>, °С
/>, °С
m
7
0,8
300
2,6
208,3
1,9
135
165
4
1
Тепловой расчет вертикального подогревателя питательной воды низкого давления
Определение мощности теплового потока:
/>
/>
При />--PAGE_BREAK--
/>
Тепловой поток отдаваемый паром:
/>,
где h=0,99 т.к. потери тепла 1%
/>
Средний температурный напор:
/>
Определение количества труб в пучке:
/>
При />
/>
/>
Первое приближение
Пусть коэффициент теплоотдачи k=3000 />
Рассчитать площадь поверхности теплообмена:
/>
Рассчитать длину труб:
/>
/>
Второе приближение
Теплоотдача при вынужденном течении жидкости внутри труб
/>
При />
/>
/>
При />
/>/>
При />/>
Графо-аналитический метод расчета.
/>
/>
При /> — кинематическая вязкость конденсата
/>/>— теплопроводность конденсата
/>— плотность конденсата
/>— плотность водяного пара
/>— теплота парообразования водяного пара
/>
/>
/>/>/>
/>
/>/>
/>
Зависимость температурных напоров от плотности теплового потока
/>
/>
30
40
50
60
/>
4,92
7,22
9,72
12,39
/>
0,305
0,407
0,509
0,61
/>
2,298
3,063
3,83
4,595
/>
7,523
10,685
14,059
17,595
/>
/>
/>
/>
/>
/> продолжение
--PAGE_BREAK--
/>
/>
/>
/>
/>
/>
/>
/>
/>
/>
/>
/>
/>
/>
Определение частных температурных напоров />
/>
/>
/>
/>
/>
Определение температур поверхностей труб:
/>
/>
/>
/>
/>
/>
/>
Рассчитываем площадь поверхности теплообмена:
/>
/>
Рассчитаем длину труб:
/>
/>
Третье приближение
Переход от ламинарного к турбулентному режиму стекания пленки определяется по величине приведенной длинны Z:
/>
/>
/>
При />
/>/>
/>
/>
/>
Z>2300
Рассчитаем коэффициент теплоотдачи при комбинированном течении пленки конденсата по трубе:
/>
При:
/>
/>
/>
/>
/>
Определяем коэффициент теплопередачи:
/>
/>/>
Уточнение плотности теплового потока:
/>/>
/>
Рассчитываем площадь поверхности теплообмена:
/>
/>
Рассчитаем длину труб:
/>
/>
Четвертое приближение
/>
/>/>
/>
/>
При /> продолжение
--PAGE_BREAK--
/>/>
/>
/>
/>
Z>2300
Рассчитаем коэффициент теплоотдачи при комбинированном течении пленки конденсата по трубе:
/>
При:
/>
/>
/>
/>
/>
Определяем коэффициент теплопередачи:
/>
/>/>
Уточнение плотности теплового потока:
/>/>
/>
Рассчитываем площадь поверхности теплообмена:
/>
/>
Рассчитаем длину труб:
/>
/>
Определение погрешности:
Третье приближение:
/>
Четвертое приближение:
/>
/>
Определение диаметра барабана
Площадь поперечного сечения пучка:
/>
Где:
/>
/>
/>
/>
Данные теплового расчета ПНД
/>
/>
/>
/>
/>
/>
/>
/>
/>
/>
/>
/>
7742,47
/>
/>
/>
/>
/>
/>
/>
Дополнительное задание
Определить, как изменится площадь поверхности теплообмена и длина труб l, если при неизменных расходе воды, количестве труб и других данных вода будет совершать только один ход.
Количество труб в одном ходе:
/>, так как если все параметры неизменны, то изменится только скорость
/>
Число Рейнольдса:
/>
При />
/>
/>
При />
/>/>
При />/>
Определяем коэффициент теплопередачи: продолжение
--PAGE_BREAK--
/>
/>/>
Уточнение плотности теплового потока:
/>/>
/>
Рассчитываем площадь поверхности теплообмена:
/>
/>
Рассчитаем длину труб:
/>
/>
/>
/>
/>
/>
626,94/364,4=1,72
4,015/2,334=1,72
Вывод: При неизменных расходе воды, количестве труб и других параметров когда вода будет совершать только один ход, в результате уменьшения скорости воды интенсивность теплоотдачи уменьшится, вследствие этого происходит увеличение площади поверхности F теплообмена и длины труб l увеличатся в 1,72 раза. Что ведет к увеличению размеров теплообменника.
Список используемой литературы
Авчухов В.В., Паюсте Б.Я… Заказчик по процессам тепломассаобмена/ Авчухов В.В., Паюсте Б.Я… – М.: Энергоатомиздат, 1986. – 144 с.
Александров А.А., Григорьев Б.А. Таблицы теплофизических своиств воды и водяного пара: справочник/ Александров А.А., Григорьев Б.А. – М.: Издательство МЭИ, 199. – 168 с.
Домрачеев Б.П., Корнеев В.В. Тепловой конструктивный расчет подогревателя питательной воды высокого давления: метод. Указания по выполнению курсовой работы/ Домрачеев Б.П., Корнеев В.В. – Иркутск: Изд-во ИрГТУ, 1997.- 32 с.
Исаченко В.П. [и др.]. Теплопередача/ Исаченко В.П. [и др.]. – М.: Энергоиздат, 1981. – 416 с.
Краснощеков Е.А., Сукомел А.С. Задачник по теплопередаче/ Краснощеков Е.А., Сукомел А.С. – М.: Энергия, 1980 – 288 с.
Назмеев Ю.Г., Лавыгин В.М… Теплообменные аппараты тепловых электрических станций/ Назмеев Ю.Г., Лавыгин В.М… — М.: Энергоатомиздат, 1998. – 285 с.
промышленная энергетика и теплотехника: справочник/ под ред. В.А. Григорьева и В.М. Зорина. – М.: Энергоиздат, 1983. – 552 с.
Рыжкин В.Я. Тепловые электрические станции/ Рыжкин В.Я. – М.: Энергоиздат, 1987. –328 с.
Тепловые и атомные электрические станции: справочник/ под ред. В.А. Григорьева и В.М. Зорина. – М.: Энергоиздат, 1982. – 624 с.
Тепло – и массообмен. Теплотехнический эксперимент: справочник/ под ред. В.А. Григорьева и В.М. Зорина. – М.: Энергоиздат, 1982. – 552 с.