Главная Обратная связь

Дисциплины:

Архитектура (936)
Биология (6393)
География (744)
История (25)
Компьютеры (1497)
Кулинария (2184)
Культура (3938)
Литература (5778)
Математика (5918)
Медицина (9278)
Механика (2776)
Образование (13883)
Политика (26404)
Правоведение (321)
Психология (56518)
Религия (1833)
Социология (23400)
Спорт (2350)
Строительство (17942)
Технология (5741)
Транспорт (14634)
Физика (1043)
Философия (440)
Финансы (17336)
Химия (4931)
Экология (6055)
Экономика (9200)
Электроника (7621)






Расчет собственно подогревателя



Поверхность нагрева подогревателя определяется из уравнения теплопередачи

, где

Средний температурный напор:

Определение коэффициента теплопередачи производим графоаналитическим методом.

Определим коэффициент теплоотдачи от стенок труб к воде:

Установим режим течения.

Принимаем скорость течения воды в трубках подогревателя равной ωв=1,7 м/с [6]

Средняя температура воды:

Принимаем внутренний диаметр трубок собственно подогревателя равным dвн=22 мм.

Физические параметры воды при и Рпв=30,5 МПа по [7]

Удельный объем воды υ=0,00122 м3/кг

Плотность воды ρ=819,67 кг/м3

Динамическая вязкость воды μ=0,1108∙10-3 Па∙с

Кинематическая вязкость воды =0,135∙10-6 м2

Теплопроводность воды λ=0,643 Вт/м∙К

Критерий Прандтля Pr=0,796

Число Рейнольдса при данных параметрах

Re=27,7∙104

Поскольку расчетное значение числа Рейнольдса Re=27,7∙104>Re*=104, режим течения в трубках теплообменника турбулентный. Тогда, выражение для нахождения коэффициента теплоотдачи можно определить по следующей формуле [7]

Определим термическое сопротивление стенки труб собственно подогревателя:

- теплопроводность стенки трубы по [7] (для стали марки 1Х18Н9Т)

δст=5 мм – толщина стенки трубы собственно подогревателя

- термическое сопротивление стенки труб собственно подогревателя

Определение коэффициента теплоотдачи от пара к стенке труб собственно подогревателя:

По [6] коэффициент теплоотдачи можно рассчитать по следующей формуле:

, где С для горизонтальных труб равно 0,728 , - средний перепад температур в пограничном слое со стороны греющего пара, - поправка на шероховатость и загрязнение внешней поверхности труб( для нержавеющих труб = 1).

, где = 0,603 Вт/м∙К и = 780,03 кг/м3 - коэффициент теплопроводности и плотность конденсата, = 0,129∙10-6 м2/с – кинематическая вязкость конденсата, = 24,59 кг/м3 - плотность пара, = 1649,8 кДж/кг - удельная теплота конденсации пара, = 9,8 м/с2 - ускорение свободного падения, = 32 мм - наружный диаметр труб.



 

Величина b (принята по [5]) определяется по средней температуре плёнки конденсата.

Средняя температура плёнки конденсата:

 

Коэффициент теплоотдачи α1:

q11∙∆t1=20660,64∙∆t10,75

Примем:

С помощью математического пакета MathCAD построим график зависимости ∆t=f(q) и по графику определим значение плотности теплового потока при среднем логарифмическим напором ∆tсп=11,90С.

 

Рис. 4.2.3 График зависимости температурного напора от плотности теплового потока.

По графику определяем, что при ∆tсп=11,90С q=31027 Вт/м2

Коэффициент теплопередачи в собственно подогревателе при этих условиях:

Площадь поверхности нагрева собственно подогревателя:

На практике площадь поверхности нагрева должна быть больше за счет возможного загрязнения поверхности, коррозии и т.п. Принимаем Fсп=1310 м2

При принятой скорости течения воды в трубках число трубок собственно подогревателя определим из формулы, [6]:

, т.е.

Таким образом, на собственно подогреватель приходится 808 трубок; в каждой из 6-ти секций будет 808/6=134 двойных спиралей, т.е.134∙2=268 рядов труб по высоте.

Длина спирали в этом случае

Шаг трубок по высоте выбирается равный 36 мм.

Общая высота трубной системы:

Hсп=268∙36=9648 мм. Спираль навита в два яруса по семь витков в каждом ярусе. Шаг витков равен s=36 мм.



Определим средний радиус витка:

=2π(R1+ R2+ R3+ R4+ R5+ R6+ R7)∙2=2π[R1+( R1+s)+ ( R1+2s)+ ( R1+3s)+

+( R1+4s)+( R1+5s)+ ( R1+6s)]∙2=2π(7R1+21∙36)∙2=16130 мм

Откуда внутренний радиус витка равен:

Наружный радиус витков: R2=292 мм

Расчет охладителя пара.

Тепловая нагрузка охладителя пара составляет Qоп=4122.24 кВт.

Встроенный пароохладитель выполняется в виде шести секций, заключенных в специальный кожух. Конструктивные размеры секций такие же, как и в собственно подогревателе. Задачей моего расчета в этом случае является определение поверхности нагрева и для принятых размеров секций и определение числа и длины трубок.

Из расчета имеем:

Расход воды через пароохладитель

Температура питательной воды на входе

Температура питательной воды на выходе

Температура пара на входе

Температура пара на выходе

Расход пара Dп=23.78 м/с

Поскольку движение воды в двойных спиралях и движение пара можно рассматривать как многократный перекрестный ток, температурный напор определяется как для противоточной схемы:

 

Определим коэффициент теплоотдачи от пара к стенке трубы:

Средняя температура пара в межтрубном пространстве:

Физические параметры пара приняты при и Р`п=5,46 МПа

Удельный объем пара υ=0,044 м3/кг

Критерий Прандтля Pr=1,138

Вязкость пара μ=0,209∙10-4 Па∙с

Теплопроводность пара λ=54,79∙10-3 Вт/м∙К

Площадь живого сечения для прохода пара определяю по формуле:

, где

= 0,98 – коэффициент, учитывающий часть длины труб, участвующей в теплообмене по [6],

= 0,004 м – расстояние между трубами

Эквивалентный диаметр:

Скорость пара в межтрубном пространстве охладителя пара:

Критерий Рейнольдса:

Поскольку Re>1∙104 и Pr>0,7, коэффициент теплоотдачи определяю по формуле, пригодной для каналов с размещенными в них трубками при продольном обтекании

Найдем коэффициент теплоотдачи α2 от стенки труб к воде:

Принимаем скорость воды в трубках ωоп=2,1 м/с

Средняя температура воды в ОП:

Физические параметры воды при и Рпв=30,5 МПа

Удельный объем воды υ=0,0013 м3/кг

Плотность воды ρ=769,23 кг/м3

Вязкость воды μ=0,97∙10-4 Па∙с

Критерий Прандтля Pr=0,796

Теплопроводность воды λ=0,601 Вт/м∙К

Критерий Рейнольдса:

- теплопроводность стенки трубы по [7] (для стали марки 1Х18Н9Т)

Коэффициент теплопередачи:

Так как α1=1290 << α2=16210, то за определяющий размер берем dн=0,032 м.

Поверхность нагрева по внешнему диаметру труб:

Число змеевиков охладителя пара с учетом β:

Принимаем N = 96

Определим температуру стенки трубы на выходе из пароохладителя:

Термические сопротивления:

 

Таким образом, температура стенки трубы выше температуры насыщения , и пар на выходе из пароохладителя не конденсируется. На этом можно закончить расчет охладителя пара.

Общая высота трубной системы:

Расчет охладителя дренажа.

Принимаем охладитель дренажа состоящий из 72 двойных спиралей, по 12 спиралей в каждой из 6 секций, заключенных в кожух. Кожух закреплен перегородками, между которыми располагаются по 4 двойных спирали (8 трубок одна над другой с шагом 36мм).

Конструкцию принимаем такую же, как и в пароохладителе.

Тепловая нагрузка охладителя дренажа:

Расход питательной воды через охладитель дренажа:

Температура воды на входе

Температура воды на выходе

Расход конденсата

Температура конденсата на входе

Температура конденсата на выходе

Температурный напор:

Так как ОД последний по ходу питательной воды, то в охладитель дренажа поступает только конденсат от 1 отбора. Это означает, что средняя температура в межтрубном пространстве находится как среднеарифметическое от суммы температур на входе и выходе охладителя дренажа.

Средняя температура конденсата в межтрубном пространстве:

По и Р`п=5,46 МПа находим физические параметры конденсата:

Удельный объем υ=0,00128 м3/кг

Критерий Прандтля Pr=0,835

Динамическая вязкость μ=0,10092∙10-3 Па∙с

Теплопроводность λ=0,603 Вт/м∙К

Охладитель дренажа имеет такую же конструкцию, как и охладитель пара. Разница заключается в числе спиралей по высоте, поэтому dэ = 0,00784 м, = 0,06323м2.

Скорость конденсата в межтрубном пространстве:

Значение числа Рейнольдса при найденной скорости:

Коэффициент теплоотдачи от конденсата к внешней стенке трубы:

Средняя разность температур воды в трубах охладителя:

 

Физические параметры воды при и Рпв=30.5 МПа

Удельный объем воды υ=0,00121 м3/кг

Вязкость воды μ=0,113∙10-3 Па∙с

Теплопроводность воды λ=0,6486 Вт/м∙К

Критерий Прандтля Pr=0,799

Принимая скорость воды в трубах ωод=2 м/с, определим число Рейнольдса:

Коэффициент теплоотдачи от стенки к воде:

- теплопроводность стенки трубы по [7] (для стали марки 1Х18Н9Т)

Коэффициент теплопередачи:

Поверхность нагрева определяем по наружному диаметру, т.к. α1=5714,186 << α2=14429,226:

Принимаем площадь поверхности пара Fод=82 м2

Число змеевиков с учетом β:

Принимаем Nод=52

Общая высота трубной системы охладителя конденсата:

Таким образом, суммарная поверхность нагрева подогревателя высокого давления

Гидравлический расчет.

Задачей гидравлического расчета подогревателей является определение их гидравлического сопротивления . Для любого элемента или участка подогревателя гидравлическое сопротивление определяется выражением, [6] :

, где

- определяет гидравлические потери, возникающие при движении тепло- носителя за счёт трения о стенки труб;

- гидравлические потери при движении теплоносителя, вызванные местными сопротивлениями (поворотами, сужениями или расширениями и т. п.).

Значение коэффициента трения l зависит от шероховатости стенок труб D и от режима движения теплоносителя , определяемого числом Re . С достаточной степенью точности значение l может быть определено из выражения, [6]:

D для стальных труб равна 0,2 мм.

4.3.1.Расчёт потери давления для собственно подогревателя.

Число Рейнольдса определяем по формуле:

Коэффициент сопротивления трения, [6]:

Из расчета собственно подогревателя l=16,13м.

Коэффициент местного сопротивления (вход потока в спираль, выход из спирали и влияние кривизны спирали) находим по литературе [6]:

Для собственно подогревателя

Потеря давления потока питательной воды в собственно подогревателе:

4.3.2.Расчёт потери давления для охладителя пара.

Число Рейнольдса определяем по формуле:

Коэффициент сопротивления трения:

Из расчета l=16.13м.

Коэффициент местного сопротивления (вход потока в спираль, выход из спирали и влияние кривизны спирали):

Для охладителя пара

Потеря давления потока питательной воды в охладителе пара:

4.3.3.Расчёт потери давления для охладителя конденсата.

Число Рейнольдса определяем по формуле:

Коэффициент сопротивления трения:

Из расчета l=16.13 м.

Коэффициент местного сопротивления (вход потока в спираль, выход из спирали и влияние кривизны спирали):

Для охладителя пара

Потеря давления потока питательной воды в охладителе пара:

Общая потеря давления в подогревателе:

 


Просмотров 1042

Эта страница нарушает авторские права

allrefrs.ru - 2020 год. Все права принадлежат их авторам!