Если у вас возникли сложности с курсовой, контрольной, дипломной, рефератом, отчетом по практике, научно-исследовательской и любой другой работой - мы готовы помочь.
Предоплата всего
Подписываем
УТОЧНЁННЫЙ ТЕПЛОВОЙ РАСЧЁТ ГОРИЗОНТАЛЬНОГО
ПОДОГРЕВАТЕЛЯ СЕТЕВОЙ ВОДЫ
Домрачев Б.П.
Примечание (13.04.2010 г): Расчёт переделать для номинального режима работы ПСГ-2300 , переработать пп 8,9; коэффициент теплопередачи для КП пересчитать для случая конденсации неподвижного пара, уточнить Fкп, и Fоп, затем выполнить поверочный расчёт, определив t2x и t”.
Подогреватели сетевой воды горизонтального типа ПСГ-2300 имеют большую производительность и работают в блоке с мощными теплофикационными турбинами Т-100-130 как основные подогреватели для подогрева воды от 70 до 120 оС. Целью настоящего расчётного исследования является определение расхода воды, нагреваемой в данном температурном диапазоне одним подогревателем, при номинальном расчётном тепловом потоке. При этом необходимо учесть влияние перегрева греющего пара и рассчитать площадь поверхности теплообмена, на которой происходит охлаждение пара до температуры насыщения. В дальнейшем эта верхняя зона пучка труб ПСГ-1300 будет называться “Охладитель пара” (ОП), а нижняя зона – “Конденсатор пара” (КП).
Исходные данные
Горизонтальный подогреватель сетевой воды ПСГ-2300-3-8-II. Расчётный тепловой поток Q2 = 101,8 МВт. Греющая среда: пар промежуточного отбора турбины Т-100-130 с давлением Р = 0,3 МПа и температурой t= 250 оС. Нагреваемая среда: сетевая вода с давлением Р = 0,8 МПа и температурой на входе t= 95 оС и на выходе t= 120 оС. Конструктивные данные: площадь поверхности нагрева F = 2300 м2, число ходов воды m= 4, количество трубок N = 5000, длина l = 6,08 м, наружный диаметр dн = 0,024 м, внутренний диаметр dвн= 0,022 м, материал трубок – латунь Л68, теплопроводность l = 108 вт/(м), в поперечном сечении пучка трубки расположены в шахматном порядке по вершинам равносторонних треугольников с межцентровым расстоянием s = 1,3 dн.
Расчёт
Греющая среда: температура насыщения при Р = 0,3 МПа tн = 133,5 оС, средняя
температура перегретого пара = (t + tн)/2 = (250 + 133,5)/2 = 192 оС; при этих параметрах: энтальпия пара на входе, h= 2967,9 кДж/кг, энтальпия сухого насыщенного пара, hснп= 2724,9 кДж/кг, энтальпия конденсата h=561,5 кДж/кг; удельный объём пара v = 0,703 м3/кг, теплопроводность l = 0,0334 Вт(м.К), динамический коэффициент вязкости m = 15,9.10-6 Па.с, кинематический коэффициент вязкости n = m v= 15,9.10-6.0,703 = 11,2.10-6 м2/с, число Прандтля Pr = 1.
Нагреваемая среда - сетевая вода: при средней температуре 107,5 оС её физичеcкие характеристики: удельная изобарная теплоёмкость, cp = 4230 Дж/(кг.К), плотность, r = 953 кг/м3, теплопроводность, l = 0,685 Вт/(м.К), кинематический коэффициент вязкости, n = 0,265.10-6 м2/с, число Прандтля, Pr = 1,64.
Теплота, отдаваемая паром с учётом тепловых потерь с поверхности корпуса подогревателя Qп= 0,01Q2, где Q2 – теплота, воспринимаемая водой, МВт,
Q1= Q2/h = 101,8/0,99 = 102,83
Расход пара, кг/c G1 = Q1/( h - h) = 102,83.106/( 2967,9 - 561,5)103 = 42,73
G2 = Q2/ cp(t- t) = 101,8.106/4230(120 – 95) = 962,65
Определение коэффициента теплоотдачи от стенок труб к воде
Скорость воды трубках, м/с
Число Рейнольдса
Режим течения турбулентный
Коэффициент теплоотдачи, Вт/(м2К)
4.2.Определение коэффициента теплоотдачи от пара к трубкам в зоне ОП
Определение скорости пара при поперечном обтекании труб.
Скорость пара определяется из уравнения неразрывности потока
,
где f – площадь проходного сечения между трубами в пучке, м2. Если представить пучок из N труб в форме бруса длиной l, то площадь проходного сечения определится по формуле f = n(s - dн)l =0,3ndн.l. Количество труб по стороне сечения бруса
тогда fм2,
скорость пара, м/c
режим течения пара в пучке смешанный
коэффициент теплоотдачи, Вт/(м2К)
5. Определение температурного напора в ОП, оС
Приближенно считаем в этой зоне температуру воды постоянной и равной t= 120 оС. Тогда
6. Площадь поверхности зоны охлаждения пара (ОП), м2
Fоп= G1(h - hснп) h/(kопDtоп) =42,7(2967,9 - 2724,9)103.0,99/ 1086
Соответственно площадь поверхности теплообмена КП, м2
Fкп= Fпсг – Fоп = 2300 – 1086 = 1214
8. Коэффициент теплопередачи в зоне конденсации пара (КП)
Продолжить расчёт подробно,( т.к. он скопирован с расчёта PSG1300m), начиная с расчёта a1 при конденсации неподвижного пара, затем с учётом влияния скорости пара и т.д.
Величину коэффициента теплоотдачи при конденсации пара в зоне КП примем из [2], т.е. a1кп= 11059 Вт/(м2К). С учётом того, что коэффициент a2 и сопротивление стенок известны, величина коэффициента теплопередачи в зоне (КП) составит kкп= 5528 Вт/( м2К).
9. Дальнейший расчёт сводится к уточнению температуры воды t2x (см.
рис.1)на границе зон ОП и КП, а также значений Dtм, среднего температурного напора ОП по формуле , Fоп и Fкп= Fпсг - Fоп. Температура воды t2x уточняется по формуле [3], где переменной величиной является только Fкп. Расчёт проводится методом последовательных приближений, оценка расхождения производится по величине Fоп и заканчивается при расхождении менее 2 %. В результате этого расчёта получены следующие значения: Fоп= 800,5800 м2, Fкп= 499,5500 м2. Далее была рассчитана средневзвешенная величина коэффициента теплопередачи по всей поверхности теплообмена ПСГ-1300
k =
По расчётным данным видно, что для обеспечения работы подогревателя в максимальном режиме подаётся большое количество пара. Но параметры пара- плотность, теплопроводность низкие, а степень перегрева довольно высока, поэтому зона охлаждения пара велика, а интенсивность теплообмена со стороны
пара и теплопередачи в целом очень низкая. Такой режим работы подогревате-
ля не может быть постоянным, т.к. он очень неэффективен.
1
Dtбоп
tн
2 Dtм
t2x Dtбкп
Fоп Fкп
Рис. 1. Температурные графики теплоносителей в ПСГ-1300
1 – пар, 2 – вода
10. Заключительная часть расчёта – это поверочный расчёт, т.е. определение температуры нагреваемой воды на выходе. Для этого использовались формулы для противоточной схемы в зоне охлаждения пара.
, где ; C1/C2 = 117850/2557900 = 0,0461;
kF/C1 =273,6*800,5/117850 =1,8584;
= 0,85; Dt2 =(250 – 110,1)0.0461*0,85 = 8,45 оС;
t= t2x + Dt2 = 110,1+8,45 =118,55 оС. Таким образом, недогрев составляет 1,5 оС.
Это эквивалентно недобору теплового потока до максимального в 4 МВт или
снижению производительности по воде на 19 кг/c.
Список литературы
1. Александров А.А., Григорьев Б.А. Таблицы теплофизических свойств воды
и водяного пара. - М.: изд-во МЭИ, 1999.
2. Домрачев Б.П. Тепловой расчёт горизонтальных подогревателей сетевой воды. Повышение эффективности производства и использования энергии в условиях Сибири. Сб.материалов научно-практ. конференции.- Иркутск, 2005.
3. Цветков Ф.Ф., Григорьев Б.А. Тепломассообмен. Уч. пособие для вузов.-
М.: изд-во МЭИ, 2005.