Автоматизация проектных расчетов подогревателя низкого давления пту, работающего на влажном паре

Объект исследования: подогреватель низкого давления на примере ПНД-1 турбоагрегата Т-110-130, работающий на влажном паре.

Результаты, полученные лично автором: проанализированы особенности работы подогревателя, работающего на влажном паре (без зоны ОП). Разработаны математическая модель и методика автоматизированного расчета регенеративного подогревателя низкого давления поверхностного типа, а также выполнен пример расчета ПНД.

Расчет регенеративных подогревателей низкого давления является объемной, трудоемкой и сложной задачей. Поэтому возникает вопрос о процессе автоматизации данного расчета.

Создание подобного рода автоматизированного расчета является актуальной задачей, поскольку в практике инженерных расчетов существует множество вариантов задания начальных параметров для проектирования подогревателей низкого давления различных турбоагрегатов. Программа позволит быстро осуществить проверку на каждом этапе расчета, а также проанализировать полученные результаты спроектированного теплообменного аппарата.

Подогреватели низкого давления применяются для регенеративного подогрева основного конденсата в паротурбинных установках, за счет теплоты греющего пара из отбора турбины. Благодаря такому подогреву воды пар регенеративных отборов производит в турбине работу без потери отработавшего тепла, так как это тепло возвращается в котельный агрегат подогретой питательной водой.

Регенеративные подогреватели подразделяются на поверхностные и смешивающие. В подогревателях поверхностного типа конденсат паровых турбин или питательная вода прокачивается по стальным или латунным трубкам, расположенным в общем цилиндрическом корпусе, а греющий пар омывает трубки снаружи, конденсируясь при этом на поверхности этих трубок.

Конструктивная схема подогревателя должна обеспечить наиболее полное использование теплоты греющего пара, который может быть перегретым или насыщенным. В зависимости от этого можно выделить две или три зоны передачи теплоты. В качестве прототипа был выбран подогреватель ПН-1800-42-8-IA. У данного подогревателя отсутствует зона охлаждения пара (ОП). Отбор пара происходит из ЦНД. Пар отрабатывает до такой степени, что в подогреватель поступает влажный пар.

Расчет начинается с ввода начальных данных, который производится с использованием элементов экранного интерфейса. Используя арсенал визуальных элементов (окон, радиокнопок, ползунков и пр.) удалось обеспечить в интерактивном режиме ввод всех показателей компоновки теплообменника:

- количество колонн спиральных трубчатых теплообменных элементов,

- число плоскостей и число витков спиральных трубчатых теплообменных элементов

- диаметр и толщину стенки трубок,

- зазоры между трубками и кожухами,

- расходы теплоносителелей по характерным зонам.

Основные результаты расчетов представлены по зонам конденсации и охлаждения конденсата:

- тепловые потоки,

- логарифмические температурные напоры,

- средние скорости в зонах, коэффициенты теплоотдачи с нагреваемой и греющей стороны,

- коэффициенты теплопередачи,

- площади теплообменной поверхности,

- длины прямых участков трубок,

- расход греющего пара на подогреватель,

- общая площадь теплообменной поверхности,

- общее число трубок в теплообменнике,

- диаметр кожуха и высота ПНД.

Составленная программа позволяет не полностью автоматизировать процесс расчета ПНД. Поэтому усовершенствование данного расчета является актуальной задачей.

Материал поступил в редколлегию 20.05.2017

УДК 620.9

Д.С. Лученко

Научный руководитель: доцент кафедры «Промышленная теплоэнергетика», к.т.н., А.С. Стребков

pte@tu-bryansk.ru