Регенеративный подогреватель низкого давления: конструкторский расчет
Теплообменные аппараты паротурбинных установок, признаки их классификации. Функциональное назначение теплообменных аппаратов. Конструктивный расчет регенеративного подогревателя низкого давления, определение его основных геометрических параметров.
| Рубрика | Производство и технологии |
| Вид | контрольная работа |
| Язык | русский |
| Дата добавления | 20.12.2011 |
| Размер файла | 1,5 M |
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/
Содержание
- Ведение
- Регенеративные подогреватели
- Задание
- Краткое описание ПНД-1900-32-7-ll
- Конструкторский расчёт
- Вывод
- Список используемой литературы
Ведение
Теплообменные аппараты паротурбинных установок - крупногабаритное дорогостоящее, науко- и металлоемкое оборудование, от нормального функционирования которого существенно зависят эффективность инадежность работы как самой турбоустановки так и ТЭС и АЭС в целом.
Теплообменником называется устройство, в котором происходит передача теплоты от одной среды к другой. Среды, участвующие в теплообмене, называются теплоносителями. Теплоноситель, отдающий теплоту и имеющий более высокую температуру, называется первичным, а воспринимающий теплоту и имеющий более низкую температуру - вторичным.
Передача теплоты может осуществляться либо непосредственным контактом обоих теплоносителей либо через твердую поверхность, разделяющую среды. По этому признаку теплообменные аппараты соответственно подразделяются на контактные и поверхностные. *Контактные делятся в свою очередь на смешивающие - оба теплоносителя смешиваются и барботажные - один теплоноситель прокачивается через другой без смешения. В контактных аппаратах теплообмен происходит одновременно с массообменном.
*Поверхностные делятся на рекуперативные и регенеративные. В рекуперативных аппаратах обе стороны поверхности теплообмена непрерывно омываются теплоносителями, при этом направление теплового потока через стенку поверхности теплообмена сохраняется неизменным. В регенеративных аппаратах поверхность теплообмена омывается то одним то другим теплоносителем так что направление теплового потока через стенки поверхности теплообмена периодически меняется.
По типу поверхности теплообмена различают аппараты трубчатые (кожухотрубные аппараты с гладким, оребренными или профилированными трубками) и пластинчатые, в которых поверхность теплообмена образована плоскими или гофрированными листами.
Теплообменные аппараты можно классифицировать и по признаку наличия или отсутствия изменения агрегатного состояния одного или обоих теплоносителей. По этому признаку можно выделить аппараты без изменения и с изменением агрегатного состояния теплоносителей - кипением или конденсацией.
Другим принципом классификации теплообменных аппаратов является их функциональное назначение, по которому аппараты подразделяются на конденсаторы, подогреватели, охладители и др.
Классифицировать аппараты можно и по роду протекающих через них теплоносителей на водоводяные, пароводяные, газовоздушные и др. По пространственной ориентации поверхности теплообмена аппараты делятся на горизонтальные и вертикальные.
регенеративный подогреватель теплообменный аппарат
Регенеративные подогреватели
Подогрев питательной воды конденсата паром из отборов турбины осуществляется в регенеративных подогревателях. Эффективность регенеративного подогрева зависит от правильного выбора параметров пара регенеративных отборов, числа регенеративных подогревателей, их схемы включения и типа. По месту включения в тепловую схему турбоустановки разделяются на регенеративные подогреватели высокого и низкого давлений.
Подогреватели высокого давления (ПВД) располагаются между котлом и питательным насосом, используют теплоту пара, отбираемого из области высокого и среднего давления турбины. Давление питательной воды в них определяется напором, развиваемым питательным насосом. В связи с высоким давлением воды в ПВД предъявляются серьезные требования к их конструкции и прочностным свойствам применяемых материалов.
Для более полного использования теплоты подводимого пара предусматриваются специальные поверхности нагрева для охлаждения пара до параметров, близких к состоянию насыщения (охладители перегрева), и для охлаждения конденсата пара (охладители конденсата).
Подогреватели низкого давления располагаются между конденсатором турбины и питательным насосом. Движение воды в них происходит под напором конденсатного насоса.
К регенеративным подогревателям электростанций предъявляются высокие требования по надежности и обеспечению заданных параметров подогрева воды - они должны быть герметичны и должна быть обеспечена возможность доступа к отдельным их узлам для ремонта и очистки поверхностей нагрева от отложений. Для предотвращения вскипания нагреваемой среды и гидравлических ударов в поверхностях нагрева давление греющего пара должно быть ниже давления воды.
Конструкция подогревателей должна компенсировать температурные изменения всех элементов и создавать максимальную скорость их прогрева. Должны быть обеспечены также возможность дренирования всех полостей подогревателя и условия максимального использования теплоты греющего пара.
По принципу организации использования теплоты регенеративные подогреватели делятся на поверхностные и смешивающие (контактные). Последние используются на электростанциях только в качестве подогревателей низкого давления.
Подогреватели смешивающего типа позволяют более полно использовать теплоту греющего пара, что повышает тепловую экономичность турбоустановки. Однако применение такого типа подогревателей вносит ряд существенных усложнений в систему регенеративного подогрева питательной воды (увеличивается число насосов для перекачки конденсата, повышаются требования к защите от заброса воды в проточную часть турбины, усложняется компоновка подогревателей). Эти обстоятельства сдерживают широкое применение регенеративных подогревателей смешивающего типа. В настоящее время они применяются в турбоустановках большой мощности, где повышение эффективности использования теплоты отборного пара особенно существенно. Эти подогреватели устанавливаются для использования теплоты последних отборов. В этом случае за счет применения вертикальной компоновки удается избежать установки дополнительных насосов, при всех режимах работы турбоустановки слив конденсата из одного подогревателя в другой происходит самотеком
Заводы изготовители в соответствии с требованиями ОСТ 108.271.17-76 используют для обозначения регенеративных подогревателей буквенные и цифровые обозначения: ПН-400-26-7-l; ПН-800-29-7-lA; GYC-800-1,0-2 или ПВ-1600-380, где первые буквы обозначают тип подогревателя (низкого давления - ПН, низкого давления смешивающего типа - ПНС, высокого давления - ПВ), первое число - площадь поверхности теплообмена,, второе и третье числа-давления нагреваемой среды и греющего пара соответственно, последняя, римская цифра указывает модификацию, а буква А-применимость для атомных электростанций.
Задание
Провести конструкторский расчет подогревателя низкого давления блока К-800-240 ЛМЗ типа ПН-1900-32-7-ll (третий по ходу основного конденсата)
Технические характеристики (заводские)
Рабочее давление воды в трубной системе 3,2 МПа
Рабочее давление пара в трубной системе 0,7 МПа
Номинальный расход воды 1940 т/час
Расчетный тепловой поток 69,9 МВт
Максимальная температура пара 310 С
Гидравлическое сопротивление при номинальном расходе воды 0,069 Мпа
Габаритные размеры: высота 8970 мм, дикметр корпуса 2650 мм
Масса подогревателя сухого 49,4 т, полностью заполненного водой 91,3 т
Давление греющего пара в корпусе аппарата =0, 199 Мпа
Температура греющего пара =204 С
Температура сбрасываемого дренажа =120 С
Давление воды в корпусе =1,5 МПа
Расход основного конденсата =531,4 кг/с
Температура основного конденсата на входе в аппарат =86,5 C
Температура основного конденсата на выходе из аппарарта =117 С
Количество дренажа сбрасываемого в аппарат= 14,5 кг/с
Температура дренажа сбрасываемого в аппарат =150 С
Наружный диаметр трубок dн=16мм. Внутренний диаметр трубок dвн=14мм
Число ходов воды z=4
Материал трубок - нержавеющая сталь 1Х18Н10Т
Краткое описание ПНД-1900-32-7-ll
Рис.1
Верхняя часть водяной камеры подогревателя с помощью фланца присоединяется к верхнему участку цилиндрической обечайки, нижний конец которой приварен к трубной доске. Последняя приварена к технологической обечайке - а та к корпусу аппарата. Патрубки входа А и выхода Б основного конденсата установлены на цилиндрической части обечайки водяной камеры, что позволяет при снятии крышки водяной камеры не отсоединять трубопроводы.
Патрубок входа пара Б расположен на корпусе со стороны, противоположной патрубкам основного конденсата. В корпусе перед пучком имеется свободное пространство, в котором пар распределяется по высоте пучка. Под патрубком подвода греющего пара находится патрубок подвода конденсата из подогревателя более высокого давления. Это обеспечивает поступление пара, образующегося при самовскипании конденсата, в паровой объем и на поверхность теплообмена нижних отсеков пучка.
Конденсат греющего пара выходит через патрубок Г. По периферии пучка размещены трубки первого и второго ходов основного конденсата. Они заключены по всей длине в кожух и образуют охладитель конденсата с площадью поверхности, равной 195.
В центральной части пучка установлены трубки поверхности нагрева третьего-четвертого ходов. Весь трубный пучек размещен в кожухе что позволяет улучшить организацию движения пара в пучке и исключить холостые протечки пара. В паровом пространстве на расстоянии в 400 мм установлены промежуточные перегородки, что не только способствует поперечному обтеканию паром трубок, но и обеспечивает вибрационную надежность пучка. На кромках горизонтальных перегородок установлены лотки, куда собирается конденсат греющего пара и откуда он отводится через вертикальные трубы под уровень конденсата в корпусе. Отвод конденсата с перегородок осуществляется также через трубы каркаса, в которых для этого на уровне перегородок имеются окна.
На рис 1 показана также схема движения пара и воды.
В начале своего первого хода пар поступает только на трубки четвертого хода воды, выполняющие функции охладителя пара, а затем - на трубки третьего хода.
Второй ход пар совершает двумя потоками и омывает трубки второго и первого ходов воды.
Сечения для прохода пара выполняются и рассчитываются такими чтобы сохранить близкие к расчетным скорости парового потока.
Конструкторский расчёт
По уравнению теплового баланса определяется тепловая нагрузка подогревателя как подогревателя
Q=.
Теплоёмкость берём из таблицы
сpв=4211 [Q]=[]=[
Q=531,4
Вычисляется среднелогарифмический температурный напор по формуле
=.
По таблице Александрова находим что при давлении греющего пара в корпусе аппарата Pпара=0, 199МПа ts=120
Определяется средняя температура воды по зависимости.
Рассчитывается коэффициент теплоотдачи с водяной стороны.
При средней температуре воды tcр==, находим по таблицам Александрова Pr=1,72
Скорость теплоносителя в трубках расчетным способом найти невозможно поэтому зададимся ее значением в первом приближении - w=0,8 (м/с)
Значение числа Рейнольдса определим по dвн= 14 мм.
Re=
Определяется температура стенки трубок поверхности теплообмена подогревателя
=+.
Fвн=;
Рассчитывается разность температур пара и стенки по формуле
.,
Вычисляется температура плёнки конденсата
,
и по этой температуре определяется критическая разность
,
где H-активная длина трубок для прямотрубных аппаратов, либо длина одного хода воды для U- и П-образных аппаратов, либо высота пролёта, в которой осуществляется подвод пара.
D=63,54.
;
,54
H=1,5 м, =1,78
Так как Коэффициент теплоотдачи с паровой стороны
=1,15B *
A=1,163(595213264,4
Находим значение коэффициента теплопередачи
.
K=
[K]=+.
Из уравнения теплопередачи рассчитывается площадь поверхности теплообмена
.
F=
[F]==
При конструкторском расчете регенеративных подогревателей некоторые их геометрические характеристики(число труб, их шаг,диаметр трубной доски и ряд других) должны быть предварительно выбраны. При принятой скорости движения воды w и известных параметрах ее на входе в подогреватель число труб при одном ходе
Где u- динамическая вязкость [Па*с]. Общее число труб N=n*z=1416*4=5664 (z- число ходов). Cредняя рабочая длина трубок определяется по известным площади и числу трубок:
l=, l=, l=
Диаметр трубной доски определяем по формуле;
- коэффициент заполнения трубной доски, приняв шахматное расположение труб - рис. 2 ( S1=22мм, S2=19мм) с коэффициентом заполнения трубной доски =0,48 :
Рис.2
Где t-шаг труб при размещении их в трубной доске, при сварном соединении t=1,25* =1,25*0,014=0,0175;
=1,05*0,0175*=2,498=2,5 (м)
14) Проверим правильность расчета из условия ?2ч3 ед в нашем случае E?7,4/2,5=2ч3 > расчет выполнен верно.
Вывод
В результате конструкторского расчета были определены основные геометрические параметры подогревателя низкого давления блока К-800-240 ЛМЗ типа ПН-1900-32-7-ll - (третий по ходу основного конденсата), а именно: тепловой поток Q=68,2 МВт (при заданных начальных параметрах воды и пара в трубной системе и в корпусе аппарата, температуре конденсата на входе и выходе из аппарата, при заданном расходе основного конденсата) общее число трубок N=5664, их средняя рабочая длинна 7,4 (м), способ расположения на трубной доске (шахматный) шаг и способ крепления трубок к трубной доске (сварка), диаметр трубной доскиD=2,5 (м)
Список используемой литературы
1. Ю.Г. Назмеев В.М. Лавыгин `Теплообменные аппараты ТЭС' Издательство МЭИ
2. Ю.М. Бродов К.Э. Аронсон А.Ю. Рябчиков М.А. Ниренштейн - `Справочник по теплообменным аппаратам паротурбинных установок' Изд. МЭИ
3. Электронный калькулятор свойств воды и водяного пара - Water steam Pro 6.5
4. Теплообменники энергетических установок' Под общ редакцией Ю.М. Бродова; Издательство Сократ г. Санкт Петербург.
Размещено на Allbest.ru
Подобные документы
Назначение регенеративных подогревателей питательной воды. Использование в качестве греющей среды пара промежуточных отборов турбин. Определение и расчет площади поверхности теплообмена подогревателя, количества и длины труб, диаметра корпуса аппарата.
курсовая работа [299,1 K], добавлен 28.03.2010SWOT-анализ системы автоматизированного регулирования уровня конденсата в подогревателе низкого давления. Разработка графика проведения ТКР. Составление сметы технического проекта. Определение трудоемкости выполнения работ. Разработка графика выполнения.
дипломная работа [63,3 K], добавлен 15.05.2015Назначение габаритных размеров цилиндрического резервуара низкого давления. Конструирование днища и определение толщины листов стенки. Расчет анкерных креплений и конструирование элементов сферического покрытия. Проверка стенки резервуара на устойчивость.
курсовая работа [513,0 K], добавлен 16.07.2014Классификация теплообменных аппаратов и теплоносителей. Конструкции трубчатых, пластинчатых и спиральных аппаратов поверхностного типа. Определение поверхности нагрева, длины и количества секций прямоточного водяного обогревателя горячего водоснабжения.
курсовая работа [961,6 K], добавлен 23.04.2010Методы производства полиэтилена низкого давления; выбор и обоснование технологии проектируемого производства. Характеристика продукции, ее применение; расчет и подбор оборудования; автоматизация процессов. Экологическая и экономическая оценка проекта.
дипломная работа [209,2 K], добавлен 12.03.2011Изучение устройства и определение назначения теплообменных аппаратов, основы их теплового расчета. Конструкторское описание основных элементов криогенных машин и установок, их назначение. Понятие теплообмена и изучение основных законов теплопередачи.
контрольная работа [486,6 K], добавлен 07.07.2014Расчет подогревателя высокого давления №7 (ПВ-2100-380-40) для турбинной установки К-800-240-4. Краткая характеристика турбоустановки. Схема движения теплообменивающихся сред, график изменения температур в теплоносителе. Определение количества теплоты.
курсовая работа [208,8 K], добавлен 28.06.2011Сведения о климатических и инженерно-геологических условиях района. Потребление газа на нужды торговли и учреждения здравоохранения, на отопление зданий. Гидравлический расчет наружных газопроводов низкого давления. Характеристики солнечной батареи.
дипломная работа [424,9 K], добавлен 20.03.2017Годовое потребление газа на различные нужды. Расчетные перепады давления для всей сети низкого давления, для распределительных сетей, абонентских ответвлений и внутридомовых газопроводов. Гидравлический расчет сетей высокого давления, параметры потерь.
курсовая работа [226,8 K], добавлен 15.12.2010Проектирование рекуперативных теплообменных аппаратов. Тепловой конструктивный расчёт рекуперативного кожухотрубчатого теплообменника, а также тепловой расчёт пластинчатого теплообменника. Расчет гидравлических сопротивлений при движении теплоносителей.
курсовая работа [562,3 K], добавлен 29.12.2010
