1 Тепловий розрахунок парогенератора

1.1 Тепловий баланс парогенератора

Теплова потужність:

- економайзерної ділянки:

,

де - величина продувки; - ентальпія води на лінії насичення робочого тіла; - ентальпія живильної води ;

- випарної ділянки:

,

де - теплота пароутворення;

- загальна теплова потужність парогенератора:

_.

Витрата теплоносія:

,де

- ентальпія теплоносія на вході в ПГ;

-ентальпія теплоносія на виході з ПГ; - ККД парогенератора.

Ентальпія робочого тіла на вході в міжтрубний простір поверхні нагріву:

- кратність циркуляції.

Температура робочого тіла на вході в міжтрубний простір поверхні нагріву:

.

Ентальпія теплоносія на виході з випарника:

- ентальпія теплоносія на вході в випарник.

Температура теплоносія на виході з випарника:

Рисунок 1.1 – t-Qдіаграма

1.2 Теплообмін зі сторони теплоносія.

1.2.1.Розрахунок коефіцієнта тепловіддачі від теплоносія до стінки труби

Коефіцієнт тепловіддачі з боку теплоносія розраховується за емпіричними залежностями. Для випадку течії однофазного середовища в трубах,

_{де λ-коеф.теплопрові}дності води,

d _н і δ _ст – відповідно зовнішній діаметр і товщина стінки труб, м

Число Рейнольдса

де wρ-масова швидкість теплоносія,

μ-динамічна в'язкість води, Па · с

Розглянемо 3 опорні точки теплової діаграми:

1. вхід теплоносія в випарну ділянку (вхід в ПГ)

2. вхід теплоносія в економайзерну ділянку (вихід з випарного)

3. вихід теплоносія з економайзерної ділянки (вихід з ПГ)

Для вказаних перерізів поверхні нагріву за заданими значеннями тиску та температури теплоносія визначимо питомий об'єм, динамічну в'язкість, коефіцієнт теплопровідності та число Прандтля:

• вхід теплоносія у випарну ділянку

• вхід теплоносія в економайзерну ділянку

• вихід теплоносія з економайзерної ділянки

Масова швидкість теплоносія через постійність прохідного перерізу залишається постійна по всій довжині труби поверхні нагріву, тому її можна розрахувати по відомим значенням параметрів у вхідному перерізі:

Число Рейнольдса в розрахункових перерізах:

• вхід теплоносія у випарну ділянку:

• вхід теплоносія в економайзерну ділянку:

• вихід теплоносія з економайзерної ділянки:

- зовнішній діаметр труб поверхонь нагріву; - товщина стінки труб поверхонь нагріву.

Коефіцієнт тепловіддачі від теплоносія до стінки труби:

• вхід теплоносія в випарну ділянку:

• вхід теплоносія в економайзерну ділянку:

• вихід теплоносія з економайзерної ділянки:

1.2.2.Розрахунок коефіцієнта тепловіддачі від труб робочому тілу

Для визначення коефіцієнта тепловіддачі від стінки труби до робочого тіла необхідно знати коефіцієнт теплопровідності матеріалу труби, який залежить від температури стінки, яка у першому наближенні для розрахункових перерізів:

Коефіцієнт теплопровідності матеріалу труби поверхонь нагріву, що залежить від температури :

• вхід теплоносія в випарну ділянку:

_,

_,

.

• вихід теплоносія з випарної ділянки:

_,

_,

.

Термічний опір оксидних плівок приймаємо: .

Для знаходження густини теплового потоку q та коефіцієнта тепловіддачі α₂ необхідно задати k, для цього приймаємо, що α₂=30 . За допомогою ітерацій ми уточнюємо величину коефіцієнта тепловіддачі з боку робочого тіла α₂ та густини теплового потоку. Розрахунок вважається завершеним,коли відхилення значень питомого теплового потоку, отриманих в останніх двох ітераціях, не перевищує відхилення у 5%.

На першому ітераційному кроці коефіцієнт тепловіддачі від труб до киплячого робочого тіла:

• вхід теплоносія у випарну ділянку при :

Коефіцієнт теплопередачі:

Густина теплового потоку теплоносія на вході в випарну ділянку:

• вихід теплоносія з випарної ділянки при :

Коефіцієнт теплопередачі:

Густина теплового потоку теплоносія на виході з випарної ділянки:

На другому ітераційному кроці коефіцієнт тепловіддачі від труб до киплячого робочого тіла:

• вхід теплоносія в випарну ділянку, при :

Коефіцієнт теплопередачі:

Густина теплового потоку теплоносія на вході в випарну ділянку:

Розбіжність значень питомого теплового потоку:

• вихід теплоносія з випарної ділянки, при :

Коефіцієнт теплопередачі:

Густина теплового потоку теплоносія на вході в випарну ділянку

Розбіжність значень питомого теплового потоку:

На третьому ітераційному кроці коефіцієнт тепловіддачі від труб до киплячого робочого тіла:

• вхід теплоносія в випарну ділянку, при :

Коефіцієнт теплопередачі:

Густина теплового потоку теплоносія на вході в випарну ділянку:

Розбіжність значень питомого теплового потоку:

• вихід теплоносія з випарної ділянки, при :

Коефіцієнт теплопередачі:

Густина теплового потоку теплоносія на вході в випарну ділянку:

Розбіжність значень питомого теплового потоку:

Як випливає з приведених в таблиці 1.1 результатів, умова виконується вже на третьому ітераційному кроці. Отже, значення коефіцієнтів тепловіддачі від труб киплячому робочому тілу в розрахункових перерізах визначається величинами, що отриманні на цих ітераційних кроках.

Таблиця 1.1 – Результати розрахунку коефіцієнта тепловіддачи.

Номер ітераційного кроку	Вхід теплоносія в випарну ділянку			Вихід теплоносія з випарної ділянки
	1	2	3		1	2	3
	30	59,73	64,83		30	34,47	35,16
	6,62	7,44	7,52		6,63	6,82	6,85
	318,4	357,9	361,7		145,2	149,36	150,2
		0,11	0,01			0,028	0,006
	59,73	64,83	65,31		34,47	35,16	35,3

Таким чином коефіцієнти тепловіддачі від труб робочому тілу на вході і виході з випарної ділянки відповідно дорівнюють ; .

Число труб поверхні нагріву при відомому внутрішньому діаметрі труб,

швидкості та параметрах теплоносія на вході в ці труби визначиться на основі рівняння нерозривності струменя:

1.3 Розрахунок площі поверхні нагріву та довжини труб

1.3.1 Випарна ділянка

Площа нагріву випарної ділянки розраховується як:

.

Коефіцієнт теплопередачі в розрахункових перерізах:

• вхід теплоносія у випарну ділянку

• вихід теплоносія з випарної ділянки

.

Усереднений коефіцієнт теплопередачі на випарній ділянці

.

Більший температурний напір

.

Менший температурний напір

.

Температурний напір на випарній ділянці

.

Розрахункова площа нагріву випарної ділянки

,

_{враховуючи коефіцієнт запасу}

,

Довжина труб випарної ділянки

,

тут .

1.3.2 Економайзерна ділянка

Теплофізичні властивості робочого тіла визначаються в залежності від його тиску та температури:

• вхід робочого тіла в економайзерну ділянку ( ; ; )

:

коефіцієнт теплопровідності матеріалу труби (сталь Х18Н10Т)

,

коефіцієнт теплопровідності матеріалу труби (сталь Х18Н10Т)

,

Більший температурний напір

.

Менший температурний напір

.

Температурний напір на економайзерній ділянці

.

Орієнтовно оцінюємо площу поверхні економайзерної ділянки

Приймаємо: ;

Орієнтовна площа нагріву економайзерної ділянки

,

_{враховуючи коефіцієнт запасу}

;

Орієнтовна довжина труб економайзерної ділянки

.

Площа поверхні міжтрубного простору (з ескізу)

.

Масова швидкість робочого тіла

;

Число Рейнольдса в розрахункових перерізах:

• вхід робочого тіла в економайзерну ділянку

.

При поперечному омиванні трубного пучка потоком однофазного робочого тіла коефіцієнт тепловіддачі від труби до робочого тіла дорівнює:

- при коридорному розташуванні труб

Коефіцієнт теплопередачі:

,

Розрахункова площа нагріву економайзерної ділянки

,

_{враховуючи коефіцієнт запасу}

.

Похибка розрахунку

;

, тому довжина труб економайзерної ділянки

.

_{Середня довжина труб парогенератора}