Индивидуальное расчетное задание Во время прохождения практики мне дали задание произвести расчет подогревателя низкого давления.

Исходные данные: подогреватель ПН – 1900 – 32 – 7;

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/ч.

Расчетный тепловой поток 64 МВт.

Максимальная температура пара 310 ⁰С.

Гидравлическое сопротивление при номинальном расходе воды 0,069 МПа.

Габаритные размеры: высота 8970 мм, диаметр 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 ⁰С.

Температура сбрасываемого дренажа 120 ⁰С.

Давление воды в корпусе 1,5 МПа.

Расход основного конденсата 531,4 кг/с.

Температура основного конденсата на входе в аппарат 86,5 ⁰С.

Недогрев до температуры насыщения 3 ⁰С.

Площадь поверхности теплообмена 1940 м².

Наружный диаметр трубок 16 мм.

Внутренний диаметр трубок 14 мм.

Число ходов воды 4.

Материал трубок – нержавеющая сталь 1Х18Н10Т.

Целью теплового поверочного расчета является определение температуры одного из теплоносителей или значения подогрева. Исходные данные принимаются из расчета тепловой схемы или данных испытаний. К ним относятся расход и параметры греющего пара, расход нагреваемой воды, ее давление и температура на входе в подогреватель.

1. Определение параметров воды и пара в подогревателе

1.1. Давление в собственно подогревателе.

- давление греющего пара в корпусе аппарата.

1.2. Энтальпия греющего пара.

Зная параметры пара на входе в подогреватель (=0,199 МПа,=204 ⁰С) с помощью программы «Water Steam Pro Calc» определим энтальпию греющего пара:

) = ; 204 ⁰С) = 2879 кДж/кг.

1.3. Температура насыщения пара в подогревателе.

С помощью программы «Water Steam Pro Calc», зная определим температуру насыщения пара в подогревателе:

1.4. Энтальпия конденсата греющего пара.

Зная температуру насыщения пара в подогревателе с помощью программы «Water Steam Pro Calc» найдём энтальпию конденсата греющего пара:

1.5. Температура основного конденсата за подогревателем.

Зная температуру насыщения и значение недогрева до температуры насыщениянайдем температуру основного конденсата за подогревателем:

= 3 ⁰С – недогрев до температуры насыщения.

1.6. Энтальпия основного конденсата на выходе из подогревателя.

По известным значениям давления воды в корпусе =1,5 МПа и температуре основного конденсата за подогревателемс помощью программы «Water Steam Pro Calc» найдем значение энтальпии основного конденсата на выходе из подогревателя:

1.7. Энтальпия основного конденсата на входе в подогреватель.

По заданным давлению воды в корпусе =1,5 МПа и температуре основного конденсата на входе в аппарат=86,5 ⁰С найдем в программе «Water Steam Pro Calc» значение энтальпии основного конденсата на входе:

1.8. Средняя (расчетная) температура основного конденсата в подогревателе.

С помощью известных значений температур основного конденсата найдем его среднюю температуру в подогревателе:

= 86,5 ⁰С – температура основного конденсата на входе в аппарат; = 115,4 ⁰С – температура основного конденсата на выходе из подогревателя.

1.9. Параметры основного конденсата в подогревателе при средней температуре.

По найденной средней температуре основного конденсата в подогревателе и при известном давлениипри помощи программы «Water Steam Pro Calc» найдем основные параметры конденсата:

А) удельный объём

Б) кинематическая вязкость

В) число Прандтля

Г) теплопроводность

.

1.10. Параметры воды/пара при температуре насыщения греющего пара.

Зная температуру насыщения греющего пара =118,4 ⁰С с помощью программы «Water Steam Pro Calc» найдем основные параметры воды/пара:

А) динамическая вязкость воды на линии насыщения

Б) удельная теплота парообразования

В) удельная теплопроводность воды на линии насыщения

Г) кинематическая вязкость воды на линии насыщения

2. Общий расчет подогревателя

2.1.Расход греющего пара, поступающего в подогреватель.

Расход греющего пара можно определить из уравнения теплового баланса подогревателя:

–расход греющего пара; - энтальпия греющего пара на входе в подогреватель;

–энтальпия конденсата греющего пара;

- расход основного конденсата;

- энтальпия основного конденсата за подогревателем;

- энтальпия основного конденсата на входе в подогреватель;

- КПД теплообменника.

2.2. Количество теплоты, передаваемое греющим паром в подогревателе.

Количество теплоты можно определить согласно уравнению теплового баланса:

2.3. Среднелогарифмический температурный напор.

- температура насыщения греющего пара в подогревателе;

- температура основного конденсата на входе в подогреватель;

- температура основного конденсата на выходе из подогревателя.

2.4. Расчетный коэффициент теплопередачи.

Зная площадь поверхности теплообмена можно найти расчетный коэффициент теплопередачи:

- количество теплоты, передаваемое паром;

- площадь поверхности теплообмена;

- среднелогарифмический температурный напор.

2.5. Число параллельных труб по ходу воды.

Число параллельных труб определяется из условия пропуска всего потока основного конденсата при принятом внутреннем диаметре труб и скорости движения воды, должно быть целым числом (можно округлить):

- расход основного конденсата через подогреватель;

- удельный объём основного конденсата в подогревателе;

- скорость воды в трубах;

- внутренний диаметр труб.

Примем скорость движения воды в трубах =2 м/с.

2.6. Общее число трубок по ходу движения воды.

С учетом четырехходового движения воды в аппарате общее чило трубок будет равно:

2.7. Площадь трубной доски, занятая трубами.

- наружный диаметр трубок;

–общее число параллельных труб по ходу воды;

- коэффициент заполнения трубной доски.

Примем коэффициент заполнения трубной доски =0,48.

2.8. Средняя длина труб.

- площадь поверхности теплообмена;

–общее число параллельных труб по ходу воды;

- наружный диаметр трубок.

2.9. Средняя активная длина.

Рассчитываемый подогреватель имеет несколько отсеков, длина труб в каждом из которых различна. Для дальнейших расчетов необходимо знание средней активной длины труб в отсеках.

= 1,416 м.

2.10. Число Рейнольдса для пленки конденсата на нижней кромке поверхности.

- количество переданной теплоты;

- средняя активная длина труб в отсеках подогревателя; - площадь поверхности теплообмена;- теплота парообразования при температуре насыщения пара;

–динамическая вязкость пленки конденсата.

Рассчитанное значение числа Рейнольдса =90 меньше критического значения=100. Значит, режим течения – ламинарный.

2.11. Средний коэффициент теплоотдачи от конденсирующегося пара к стенке.

- ускорение свободного падения;

- кинематическая вязкость конденсата; - число Рейнольдса для пленки конденсата;

- теплопроводность конденсата.

2.12. Число Рейнольдса для основного конденсата.

- принятая скорость движения основного конденсата в трубках подогревателя;

- внутренний диаметр трубок;

- кинематическая вязкость основного кондесата.

2.13. Коэффициент теплоотдачи от стенки труб к основному конденсату.

Рассчитанное число Рейнольдса для течения конденсата больше критического=100, значит, режим течения – турбулентный.

Число Нуссельта:

- число Рейнольдса для основного конденсата;

- число Прандтля для основного конденсата.

2.14. Средний коэффициент теплоотдачи от стенки труб к основному конденсату.

- число Нуссельта для основного потока конденсата;

- теплопроводность основного потока конденсата;

- внутренний диаметр трубок.

2.15. Действительный коэффициент теплопередачи от греющего конденсата к основному конденсату.

–коэффициент теплоотдачи от конденсирующегося пара к стенке;

–коэффициент теплоотдачи от стенки труб к основному конденсату;

- толщина стенок труб;

= 16,5 - теплопроводность материала трубок;

–наружный диаметр трубок; – внутренний диаметр трубок;

3. Результаты теплового расчета.

   1. Среднелогарифмический температурный напор.

2. Коэффициенты теплопередачи:

- расчетный: = 2,707;

- действительный: ;

- расхождение:

Вывод

В процессе выполнения данной работы я ознакомился с теплообменным аппаратом, применяемом на тепловых электрических станциях, - подогревателем низкого давления. Был произведен тепловой и гидравлический расчет подогревателя низкого давления. Были рассчитаны средний коэффициент теплоотдачи от конденсирующегося пара к стенке , средний коэффициент теплоотдачи от стенки труб к основному конденсату (, коэффициент теплопередачи от греющего конденсата к основному конденсату, гидравлическое сопротивление (). Была рассмотрена конструкция рассчитываемого подогревателя, схемы движения теплоносителей в аппарате, выполнены чертежи.