75 группа 2 вариант / ТЭС и АЭС / Часть 3 / Расчет тепловой схемы
.pdfОпределяем давление на всасе конденсатных насосов:
КЭН I |
Pвс |
|
= 4 мв.ст. = 4 ×9806, 65 = 39226, 6 Па * (для |
|
|
КЭН−I |
|
|
|
|
всех вариантов); |
|
||
КЭН II |
Pвс |
|
= 5 × 9806, 65 + 0,115 ×106 |
=164033,25 Па; |
|
КЭН−II |
|
|
|
ПЭН |
PПЭНвс |
= 0, 700 ×106 + 21×9806, 65 = 905940 Па (для |
||
всех вариантов).
Определяем давление на нагнетании конденсатных насосов первой ступени:
PКЭНнап −I = НКЭН−I + PКЭНвс −I = 85 ×9806, 65 + 39226, 6 = 872791,8 Па ;
PКЭНнап −I = 0,873 МПа (для всех вариантов).
Определяем давление на нагнетании конденсатных насосов второй ступени:
PКЭНнап −II = НКЭН−II + PКЭНвс −II =160 × 9806, 65 +164033, 2 =1733097,2 Па;
PКЭНнап −II = 1,733 МПа.
Определяем давление на нагнетании питательных насо-
сов:
PПЭНнап = НКЭН−II + PПЭНвс = 2030 ×9806, 65 + 905940 = 20813439 Па;
PПЭНнап = 20,813 МПа (для всех вариантов).
4.2.2. Давления основного конденсата и питательной воды после подогревателей
Давления основного конденсата и питательной воды после подогревателей определяются по найденным давлениям на нагнетании конденсатных и питательных насосов, а также гидравлическим сопротивлениям подогревателей (см. табл. 5).
Таблица 5. Гидравлические потери давления в подогревателях (для
всех вариантов)
Наименование |
Обозначение |
|
Размерность |
Величина |
подогревателя |
|
потерь |
||
|
|
|
||
ОЭ |
Роэ |
|
МПа |
0,05 |
ОУ |
Роу |
|
МПа |
0,05 |
ПНД |
Рпнд |
|
МПа |
0,10 |
ПВД |
Рпвд |
|
МПа |
0,50 |
|
|
21 |
|
|
Находим давления основного конденсата и питательной
воды:
за ОЭ |
P |
= Pнап |
− Р |
оэ |
= 0,873 − 0, 05 = 0,823 МПа; |
||||
|
оэ |
КЭН−I |
|
|
|
|
|
||
за П-1 |
PП1 = Роэ − |
|
Рпнд = 0,823 − 0,1 = 0, 723 МПа; |
||||||
за ОУ |
Pоу = РП1 − |
|
Роу = 0, 723 − 0, 05 = 0, 673 МПа; |
||||||
за П-2 |
P |
= P' = 0,115 МПа; |
|||||||
|
П2 |
2 |
|
|
|
|
|
|
|
за П-3 |
P |
= Pнап |
|
− Р |
пнд |
= 1, 733 − 0,1 = 1, 633 МПа; |
|||
|
П3 |
КЭН−II |
|
|
|
|
|||
за П-4 |
PП4 |
= РП3 − |
Рпнд = 1, 633 − 0,1 = 1,533 МПа; |
||||||
за П-5 |
PП5 |
= 0, 700 МПа (для всех вариантов); |
|||||||
за П-6 |
P |
= Рнаг |
− |
Р |
пвд |
= 20,813 − 0,5 = 20,313 МПа; |
|||
|
П6 |
ПЭН |
|
|
|
|
|||
за П-7 |
PП7 |
= РП6 − |
Рпвд = 20,313 − 0,5 = 19,813 МПа; |
||||||
за П-8 |
PП8 |
= РП7 − |
Рпвд = 19,813 − 0,5 = 19,313 МПа. |
||||||
4.3. Температуры основного конденсата и питательной воды после подогревателей
Подогреватели бывают двух типов: поверхностные и смешивающие. В рассматриваемой тепловой схеме (см. рис. 1) установлено два регенеративных подогревателя смешивающего типа (П-2 и П-5) и семь регенеративных подогревателей поверхностного типа (П-1, П-2, П-4, П-5), а также охладитель эжекторов и охладитель уплотнений.
Охладители эжекторов и уплотнений - подогреватели поверхностного типа, но они не относятся к регенеративным, поскольку питаются паром не из отборов турбины. В ОЭ подаётся пар с эжекторов конденсационной установки, а в ОУ - пар из уплотнений турбины.
22
|
|
4.3.1 Подогреватели смешивающего типа |
|||
|
Подогреватели |
смеши- |
|
Пар |
|
вающего |
типа представляют |
Холодная |
|
||
собой бак, в который подаются |
вода |
|
|||
|
|
||||
вода и пар (рис. 4). Вода разби- |
|
|
|||
вается на мелкие струи и сте- |
|
|
|||
кает сверху вниз. Пар омывает |
|
|
|||
струи воды, конденсируется на |
|
|
|||
них, нагревает воду и смеши- |
|
|
|||
вается с ней. В итоге нагретая |
|
|
|||
вода |
и |
конденсат |
греющего |
|
|
пара сливаются из подогрева- |
|
|
|||
теля единым потоком. |
|
|
|||
|
Параметры смеси воды и |
|
|
||
конденсата принимаются рав- |
|
Нагретая |
|||
ными |
параметрам насыщения |
|
вода |
||
при давлении пара в корпусе |
Рис. 4. Схема подогревателя |
||||
подогревателя. Это значит, что |
смешивающего типа |
||||
температура и давление воды, сливаемой из смешивающего подогревателя, равны температуре
и давлению насыщенного пара в корпусе подогревателя. Температуры основного конденсата и питательной воды
за подогревателями смешивающего типа:
за П-2 |
tП2 |
= tнП2 |
= 103,5 |
оС; |
за П-5 |
tП5 |
= tнП5 |
= 164,9 оС. |
|
23
4.3.2 Подогреватели поверхностного типа |
|
||||||||||
|
|
Нагретая |
|
В |
подогревателях |
поверхно- |
|||||
|
|
|
вода |
стного типа (рис. 5) греющая среда |
|||||||
|
|
|
|
(пар) и нагреваемая среда (вода) |
|||||||
Пар |
|
|
|
разделены промежуточной поверх- |
|||||||
|
|
|
ностью |
нагрева |
(металлические |
||||||
|
|
|
|
||||||||
|
|
|
|
трубки). Вода поступает в нижнюю |
|||||||
|
|
|
|
водяную камеру, откуда расходится |
|||||||
|
|
|
|
по многочисленным трубкам. Пар |
|||||||
|
|
|
|
поступает в корпус подогревателя, |
|||||||
|
|
|
|
омывает трубки с внешней сторо- |
|||||||
Конденсат |
|
|
|
ны, |
конденсируется |
на |
трубках, |
||||
|
|
|
нагревая |
их. Вода |
нагревается от |
||||||
пара |
|
|
|
||||||||
|
|
|
трубок, собирается в верхней водя- |
||||||||
|
|
|
|
||||||||
|
|
|
|
ной камере и покидает теплооб- |
|||||||
|
|
|
|
менник. Конденсат греющего пара |
|||||||
|
|
|
|
скапливается в нижней части кор- |
|||||||
|
|
Холодная |
|||||||||
|
|
пуса |
подогревателя, |
откуда отво- |
|||||||
|
|
|
вода |
дится отдельным потоком. |
|||||||
Рис. 5. Схема подогревате- |
|||||||||||
ля поверхностного типа: |
|
В отличие от подогревателей |
|||||||||
смешивающего |
типа, |
температура |
|||||||||
1 – корпус; 2 – |
нижняя во- |
||||||||||
дяная камера; |
3 – |
верхняя |
нагретой |
воды |
за |
подогревателем |
|||||
водяная камера; 4 – |
трубки. |
поверхностного типа всегда будет |
|||||||||
меньше температуры насыщенного пара в корпусе теплообменника. Это связано с тем, что часть тепла пара расходуется на нагрев трубок. Разница между температурой воды на выходе из подогревателя и температурой греющего пара называется недогревом.
Температура воды после подогревателя определяется по формуле
ti = tнПi − δtнед ,
где tнПi – температура насыщения в корпусе i-го подогревателя
(см. п. 5.1); δtнед - недогрев воды (см. табл. 1).
Для ОЭ и ОУ температура основного конденсата после подогревателя определяется по известному нагреву воды в нём
( tоэ , tоу - см. табл.1).
24
Определяем температуры основного конденсата и питательной воды за подогревателями:
за ОЭ |
tоэ |
= tк + tоэ = 26, 7 + 2 = 28, 7 °С; |
|||||
за П-1 |
tП1 = tнП1 − δtнед = 63,1 − 4 = |
59,1 °С; |
|||||
за ОУ |
tоу = tП1 + tоу = 59,1 + 2 = 61,1 °С; |
||||||
за П-3 |
tП3 |
= tнП3 |
− δtнед = 127,5 − 4 |
= 123,5 °С; |
|||
за П-4 |
tП4 |
= tнП4 − δtнед = 158,3 |
− 4 |
= 154,3 |
°С; |
||
за П-6 |
tП6 |
= tПн |
6 |
− δtнед = 185, 7 |
− 4 = 181, 7 |
°С; |
|
за П-7 |
tП7 |
= tнП7 |
− δtнед = 223, 0 − 4 = 219, 0 °С; |
||||
за П-8 |
tП8 |
= tнП8 |
− δtнед = 245, 6 − 4 = 241, 6 |
°С. |
|||
4.4. Энтальпия основного конденсата и питательной воды после подогревателей
Энтальпия основного конденсата и питательной воды за каждым подогревателем определяется по табл. III [2] по известным температуре и давлению воды:
за ОЭ за П-1 за ОУ
за П-2 кДж/кг; за П-3 за П-4 за П-5
за П-6 за П-7 за П-8
P |
= 0,823 МПа |
t |
оэ |
= 28, 7 oC |
оэ |
= 0, 723 МПа |
|
= 59,1 oC |
|
P |
t |
П1 |
||
П1 |
= 0, 673 МПа |
|
= 61,1 oC |
|
P |
t |
оу |
||
оу |
|
|
|
|
P |
= 0,115 МПа |
t |
П2 |
= 103,5 oC |
П2 |
|
|
|
|
P |
= 1, 633 МПа |
t |
П3 |
= 123,5 oC |
П3 |
= 1,533 МПа |
|
= 154,3 oC |
|
P |
t |
П4 |
||
П4 |
= 0, 700 МПа |
|
= 164,9 oC |
|
P |
t |
П5 |
||
П5 |
|
|
|
|
(для всех вариантов); |
|
|||
P |
= 20,313 МПа |
t |
П6 |
= 181, 7 oC |
П6 |
= 19,813 МПа |
|
= 219, 0 oC |
|
P |
t |
П7 |
||
П7 |
= 19,313 МПа |
|
= 241, 6 oC |
|
P |
t |
П8 |
||
П8 |
|
|
|
|
hоэ = 121,1 кДж/кг; hП1 = 247,9 кДж/кг;
hоу = 256,3 кДж/кг; hП2 = hнП2 = 434,1
hП3 = 519, 6 кДж/кг; hП4 = 651,5 кДж/кг; hП5 = 697,1 кДж/кг
hП6 = 780,5 кДж/кг; hП7 = 944,8 кДж/кг; hП8 = 1047, 4 кДж/кг.
25
4.5. Повышение энтальпии воды в питательных насосах (для всех вариантов)
При перекачивании воды питательным насосом часть механической энергии вращения лопастей насоса переходит в потенциальную энергию перекачиваемой воды, т.е. вода нагревается.
В конденсатных насосах основной конденсат также нагревается, но незначительно, поэтому в расчёте подогрев воды в КЭН I, II не учитывается.
Повышение энтальпии в питательных насосах определяется по формуле, кДж/кг,
DhПЭН = (Рнап - Рвс )nср ,
hн
где Рнап - Рвс |
= 2030 м в.ст.; nср |
- средний удельный объём воды |
|||||||||||
в насосах; hн |
= 0,82 - КПД насосов. |
|
|
|
|||||||||
Средний удельный объём воды в питательных насосах оп- |
|||||||||||||
ределяется по табл. III [2], м3/кг: |
|
|
|
||||||||||
|
|
|
|
nсрПЭН = f (РсрПЭН ; tвхПЭН ) , |
|
|
|
||||||
где Рср |
- среднее давление воды в насосе; tвх |
- температура |
|||||||||||
ПЭН |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
ПЭН |
|
|
|
воды на входе в насос. |
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||
Определяем средний удельный объём воды в питательных |
|||||||||||||
насосах: |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
РсрПЭН = |
РвсПЭН + РнагПЭН |
= |
0,906 + 20,813 |
=10,859 МПа; |
|||||||||
|
|
|
|||||||||||
|
|
|
2 |
|
|
|
|
2 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
tвхПЭН = tП5 |
=164,9 oC; |
|
|
|
|||||
|
|
|
nсрПЭН = f (10,859;164,9) = 0,0011 м3/кг. |
|
|||||||||
Находим повышение энтальпии в питательных насосах, |
|||||||||||||
кДж/кг: |
|
|
|
|
|
|
2030 ×9806, 65 ×10−3 × 0, 0011 |
|
|||||
DhПЭН = |
(Рнап - Рвс )nср |
|
= |
= 26, 7. |
|||||||||
|
|
hн |
|
|
|
0,82 |
|
|
|||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||
Энтальпия питательной воды за ПЭН с учетом подогрева воды в питательных насосах составит:
hПЭН = hП5 + DhПЭН = 697,1 + 26, 7 = 723,8 кДж/кг.
26
5. РАСХОД ПАРА НА ПОДОГРЕВАТЕЛИ ВЫСОКОГО ДАВЛЕНИЯ
5.1. Описание группы ПВД
Группа ПВД состоит из трёх подогревателей. Каждый ПВД включает охладитель пара, основной подогреватель и охладитель дренажа. Для упрощения задачи расчёт охладителя пара и охладителя дренажа не производится.
Расчёт расхода пара на подогреватели высокого давления производится отдельно по каждому ПВД из уравнений теплового и материального балансов. Компоновка элементов группы ПВД и необходимые для расчёта величины показаны на рис. 6.
Слив конденсата из ПВД осуществляется каскадно: из ПВД-8 конденсат греющего пара в количестве D8 стекает в ПВД-7, из ПВД-7 конденсат в количестве D7 + D8 - в ПВД-6, из ПВД-6 конденсат в количестве D6 + D7 + D8 - в деаэратор. При этом количество питательной воды, проходящей через группу ПВД, неизменно (Dпв). Это необходимо учитывать при составлении уравнений теплового и материального балансов.
27
Рис. 6. Расчётная схема группы ПВД
5.2. Расчёт расхода пара на П-8
Составляем уравнение теплового баланса:
DпвhП7 + D8h1 = DпвhП8 + D8hнП8 ;
(hП8 − hП7 ) |
|
(1047, 4 − 944,8) |
|
D8 = Dпв (h1 − hнП8 ) |
= 1, 02D0 |
|
= 0, 0503D0 . |
(3144 −1064,1) |
|||
|
28 |
|
|
5.3. Расчёт расхода пара на П-7
Составляем уравнение теплового баланса:
DпвhП6 + D7 h2 + D8 hнП8 = DпвhП7 + (D7 + D8 ) hнП7 ;
|
|
|
= |
Dпв (h |
П7 − hП6 ) + D8 (hнП7 − hнП8 ) |
|
|
||||
|
D7 |
|
|
|
|
; |
|
|
|
||
|
(h2 |
− hПн 7 ) |
|
|
|
||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
D7 = 1, 02D0 |
(944,8 − 780,5) + 0,0503D0 (957,7 −1064,1) |
; |
|
||||||||
|
|
|
|
|
(3045,3 − 957,7) |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
D7 = 0,0777D0 . |
|
|
|
|
|
||
|
|
5.4. Расчёт расхода пара на П-6 |
|
|
|||||||
Составляем уравнение теплового баланса: |
|
|
|||||||||
DпвhПЭН + D6 h3 + (D8 + D7 )hнП7 |
= DпвhП6 + (D6 + D7 + D8 )hПн |
6 ; |
|||||||||
|
D6 = |
Dпв (hП6 − hПЭН ) + |
(D7 + D8 )(hнП6 |
− hнП7 ) |
|
|
|||||
|
|
|
|
|
|
|
; |
|
|
||
|
|
|
|
(h3 |
− hнП6 ) |
|
|
|
|||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
D6 |
= |
1,02D0 (780,5 − 723,8) + (0,0503D0 + 0,0777D0 )(788,3 − 957,7) |
|||
|
(3368 |
− 788,3) |
|||
|
|
||||
D6 = 0,0140D0 .
Суммарный расход конденсата греющего пара трех ПВД составляет:
D6 + D7 + D8 = 0, 0140D0 + 0, 0777D0 + 0,0503D0 = 0,1420D0 .
29
6. РАСЧЁТ ДЕАЭРАТОРА ПИТАТЕЛЬНОЙ ВОДЫ
6.1. Описание деаэратора питательной воды
Расчёт расхода пара на деаэратор производится из уравнений теплового и материального балансов. Расчётная схема деаэратора показана на рис. 8.
При расчёте деаэратора учитываются следующие потоки пара, воды и конденсата:
-поток основного конденсата после ПНД - DП4;
-поток греющего пара из отбора турбины - D5;
-поток конденсата греющего пара из ПВД - D6 + D7 + D8;
-поток питательной воды на выходе из деаэратора - Dпв;
-выпар деаэратора - Dвыпд .
Рис. 8. Расчётная схема деаэратора
30