5.1.Тепловой расчет деаэратора дп-500 на различных режимах работы

Расчет выполняется для исходных данных, полученных в результате расчета тепловой схемы ТЭЦ на основе теплофикационной турбины ПТ-80-130 при . В результате расчета должно выполняться неравенство <, то есть площадь барботажной области, рассчитанная исходя из массообмена , должна быть меньше, чем принятая из конструктивных соображений и допустимая по условиям динамического слоя воды .

Для деаэрируемой воды исходными данными являются массовые расходы воды, подаваемой на водораспределительную тарелку, удельные энтальпии каждого потока воды и концентрации растворенного в них кислорода. Для деаэрированной воды задается ее массовый расход и из Правил технической эксплуатации ТЭЦ концентрация растворенного в этой воде кислорода. Для пара, греющего воду, а также для перегретой воды необходимо иметь массовые расходы и удельные энтальпии. Непосредственно для деаэратора должны быть приняты давление и температура насыщения.

Тблица 5.2.- Исходные данные при

Величина	Обозна-чения	Формула или источник	Расчет	Размерность
1	2	3	4	5
Расход греющего пара из 3-го отбора турбины		из теплового расчета	4,59	кг/с
Энтальпия греющего пара		из теплового расчета	2754,661	кДж/кг
Расход дренажа из ПВД			23,64	кг/с
Энтальпия дренажа из ПВД		из теплового расчета	793,2	кДж/кг
Выпар деаэратора		из теплового расчета	2,676	кг/с
Энтальпия выпара		из теплового расчета	2755,8	кДж/кг
Расход основного конденсата		из теплового расчета	108,02	кг/с
Энтальпия основного конденсата		из теплового расчета	784,3	кДж/кг
Возвращаемый конденсат		из теплового расчета	42,1	кг/с
Энтальпия возвращаемого конденсата		из теплового расчета	320	кДж/кг
Расход питательной воды		из теплового расчета	133,8	кг/с
Энтальпия питательной воды		из теплового расчета	688,6	кДж/кг
Расход пара из уплотнений штоков клапанов		из теплового расчета	0,39	кг/с
Энтальпия пара из уплотнений штоков клапанов		из теплового расчета	3486,5	кДж/кг
Плотность пара		по давлению в деаэраторном баке	3,157	кг/м3
Плотность воды		по давлению в деаэраторном баке	908,736	кг/м3
Шаг отверстий			0,0075	м
Наружный диаметр отверстий в тарелке		принимаем	2	м
Ширина порога водослива барботажного листа	b	принимаем	1,5	м
Высота порога водослива	hп	принимаем	0,3	м
Диаметр патрубка, перепускающего пар в обвод барботажного листа	dвых	принимаем	0,45	м

Рис. 5.1- Тепловая схема деаэратора ДП-500.

В водораспределитель деаэратора поступают поток основного конденсата D_кд и возвращаемый конденсат D_вк.

1. Суммарный расход воды подающейся в водораспределитель:

D₁= D_кд+ D_вк=108,02+25,60=133,71 кг/с

2. Энтальпия воды в водораспределителе:

Температура воды в водораспределителе при этом

3. Горячие потоки (греющий пар, дренаж ПВД,пар из уплотнений штоков клапанов и пар из расширителя продувки) поступают в нижнюю часть деаэратора. При этом за счет теплоты перегрева греющего пара и пара из уплотнений штоков клапанов и пара из расширителя продувки из дренажа ПВД образуется пар в количестве, которое может быть определено из уравнений теплового и материального балансов:

Совместное решение этих уравнений при и определяемых по давлению в деаэраторе , приводит к =10,25 кг/с, =27,35 кг/с.

4. принимаем диаметр отверстий верхней тарелки =0,005 м, высоту подпора на тарелке =0,05 м. Скорость истечения воды из отверстий в струйной тарелке:

.

5. Число отверстий в днище струйной тарелки:

.

6. Пусть отверстия располагаются в шахматном порядке, с шагом S1=S2=1,5d=1,50,005=0,0075 м. Тогда площадь дисковой струйной тарелки для размещения всех отверстий

.

7. Примем наружный диаметр размещения отверстий в тарелке d1= 2 м. Тогда внутренний диаметр размещения отверстий:

.

8. Пар проходит в струйный отсек через центральное отверстие в переливной тарелке и движется к периферии, поперечно омывая струи воды. Площадь прохода пара между струями по внутреннему диаметру d2 при длине струй =0,6 м

.

9. Площадь прохода пара между струями по наружному диаметру d1:

.

10. Скорость пара на входе в струйный отсек

11. Скорость пара на выходе из струйного отсека

12. Средняя скорость пара в струйном отсеке:

13. Подогрев воды в струйном отсеке определяется по выражению:

(9.1)

где =0,047 определяем по рисунку 9.2. для давления в деаэраторе

Рисунок 5.2. - Зависимость коэффициента А1 и коэффициента В1 от давления в деаэраторе.

,()

14. Расход сконденсировавшегося пара:

.

15. Концентрация кислорода в потоке воды, поступающем в водораспределительное устройство, =100 мкг/кг. Концентрация кислорода в потоке воды поступающем на барботажную тарелку определяется по формуле:

.

(9.2)

в которой B1 определяется по графику на рисунке 9.2 B1=2,7510-3.

откуда С₂=41,73 . Видно, что струйный отсек не позволяет довести концентрацию кислорода в деаэрируемой воде до необходимой величины (10 ).

16. Расход пара, поступающий на барботажную тарелку равен расходу пара поступающего в деаэратор:

17. Расход воды, поступающий на барботажную тарелку

18. Из конструктивных соображений и рекомендаций принимаем ширину порога водослива барботажного листа b=1,5 м, высоту порога водослива hп=0,3 м, диаметр колонки dк=2,4 м

19. Расход воды через 1м ширины водослива:

.

20. Высота слоя воды над порогом водослива:

.

21. Глубина воды на барботажном листе:

.

22. Минимальная скорость пара в отверстиях барботажного листа:

.

23. Расчетная скорость пара в отверстиях:

.

24. Живое сечение для прохода пара в барботажном листе:

.

25. Если диаметр отверстия в барботажном листе d=0,005м, то количество отверстий:

шт

26. Зададимся размерами барботажной области. Ширину и длину барботажной области листа примем равными b, диаметр патрубка, перепускающего пар в обвод барботажного листа dвых=0,45 м. Площадь барботажной области:

27. Приведенная скорость пара при барботаже:

28. Высота динамического слоя воды на барботажном листе :

Полученный результат hд=0,204 м  0,15 свидетельствует о том, что режим барботажа не инжекционный и пар не уносит воду в виде брызг.

29. Определим площадь барботажной области, удовлетворяющую массообмену.

Расход удаляемого из воды кислорода:

Скорость течения воды по барботажному листу:

Коэффициент массоотдачи на барботажной области:

Среднелогарифмический концентрационный напор:

Необходимая площадь барботажной области:

Видно, что площадь барботажной области, рассчитанная исходя из массообмена, меньше чем принятая из конструктивных соображений и допустимая по условиям динамического слоя воды. Таким образом, можно считать, что принятая площадь нас устраивает.

Размещение отверстий при коридорном расположении в барботажной области листа:

_{Выполним аналогичный расчет при tнар=-15…-20…-25 0С и построим зависимость необходимой площади барботажной области от температуры наружного воздуха. В таблице 5.2 приведены результаты расчета деаэратора.}

Таблица 5.2. результаты расчета деаэратора ДП-500

Температура наружного воздуха, 0С	Необходимая площадь барботажной области, м2	Принятая площадь барботажной области, м2
+5	1,58	2,09
-5	1,58	2,09
-15	1,68	2,09
-35	1,78	2,09

Графическое отображение таблицы 5.2. приведено в рис. 5.3.

Рис. 5.3-Зависимость необходимой площади барботажной области от температуры наружного воздуха.

Как видно из рисунка 5.3. необходимая площадь согласуется с принятой во всех режимах работы деаэратора. Следовательно, данный деаэратор удовлетворяет условиям эксплуатации.

136