Пример выбора сетевого подогревателя

Задание Подобрать сетевой подогреватель теплоподготовительной установки ТЭЦ и выполнить поверочный тепловой расчет сетевого подогревателя, используя данные таблицы, при условии, что к.п.д. сетевого подогревателя зсп = 0,98; коэффициент теплопередачи сетевого подогревателя kсп = 2600 Вт/м2К.

Исходные данные.

Наименование показателей.	Варианты.
Расход сетевой воды Мсв, т/ч.
Температура сетевой воды: — обратной tобр, єС — подающей tпод, єС	60 110	65 115	70 120
Давление в отопительном отборе Ротб, МПа.	0,18.	0,20.	0,22.

Решение Выбор сетевого подогревателя для теплоподготовительной установки ТЭЦ включает: определение площади поверхности нагрева и расхода греющего пара, выбор серийного подогревателя по каталогу завода-изготовителя и тепловой поверочный расчет выбранного подогревателя.

Площадь поверхности нагрева определяется по формуле:

где Qсп — тепловая нагрузка подогревателя, кВт;

Дtср.л — среднелогарифмический температурный напор в подогревателе, °С;

kсп — коэффициент теплопередачи в подогревателе, в соответствии с заданием 2600 Вт/мІ· К.

Тепловая нагрузка подогревателя определяется с водяной стороны:

где Ср — средняя изобарная теплоемкость воды, принимается 4,19 кДж/(кг· К).

Среднелогарифмический температурный напор определяется выражением:

где Дtб, Дtм — больший и меньший температурные напоры между теплоносителями, єС;

tотб — температура насыщенного отборного пара, определяется в соответствии с давлением пара в отопительном отборе Ротб по таблицам свойств водяного пара, єС.

Результаты расчета.

Показатели.	Формула для расчета.	Варианты.
Мсв, т/ч.	по заданию.
tпод, єС.	по заданию.
tобр, єС.	по заданию.
tотб, єС.	по таблицам водяного пара.
kсп, Вт/(мІ· К).	по заданию.
Дtср.л., єС.	(3).
Qсп, кВт.	(2).
Fн, мІ.	(1).

Расход греющего отборного пара определяется по формуле:

где iотб — энтальпия сухого насыщенного отборного пара, определяется в соответствии с давлением пара в отопительном отборе Ротб по таблицам свойств водяного пара, кДж/кг;

iґотб — энтальпия конденсата греющего отборного пара, определяется в соответствии с давлением пара в отопительном отборе Ротб по таблицам свойств водяного пара, кДж/кг.

Результаты расчета.

Показатели.	Формула для расчета.	Варианты.
iотб, кДж/кг.	по таблицам водяного пара.
iґотб, кДж/кг.	по таблицам водяного пара.
Дот, т/ч.	(4).	29,01.	31,55.	34,12.

Выбор серийного подогревателя производится по данным, приведенным в приложении А, из числа вертикальных пароводяных подогревателей сетевой воды типа ПСВ. Критериями выбора подогревателя являются: вычисленная поверхность нагрева Fн и давление греющего отборного пара Ротб.

Технические характеристики выбранного подогревателя.

Показатели.	Варианты.
Типоразмер	ПСВ; 315−3-23.	ПСВ-315−3-23.	ПСВ-500−3-23.
Поверхность нагрева по типоразмеру, мІ.
Количество трубок Z, шт.
Длина трубок lт, мм.
Число ходов воды, n.
Материал трубок.	латунь.	латунь.	латунь.
Наружный диаметр трубок dн, мм.
Внутренний диаметр трубок dвн, мм.	17,5.	17,5.	17,5.
Площадь проходного сечения по воде, Sп, мІ.	0,1380.	0,1380.	0,2190.
Расчетное давление в трубках (вода) Рв, МПа.	2,3.	2,3.	2,3.
Расчетное давление в корпусе (пар) Рп, МПа.	0,3.	0,3.	0,3.
Расчетные температуры воды: — на входе tвх, єС — на выходе tвых, єС	70 120	70 120	70 120

Поверочный тепловой расчет подогревателя.

Скорость воды в трубках подогревателя определяется выражением:

где св — плотность воды (кг/мі) при средней температуре нагреваемой воды (см. приложение Б):

. (6).

Коэффициент теплоотдачи от стенки к воде бв вычисляется по формуле для принудительного движения жидкости внутри канала:

;

;

где Nuв и Reв — числа подобия Нуссельта и Рейнольдса для потока нагреваемой в трубках воды:

; (8).

Prв — число Прандтля при средней температуре нагреваемой воды;

еl — поправочный коэффициент, определяемый выражением:

. (10).

Значение коэффициента теплопроводности лв, коэффициента кинематической вязкости нв и числа Прандтля Prв определяются при средней температуре нагреваемой воды по данным, приведенным в приложении Б.

Коэффициент теплоотдачи от пара к стенкам трубок бп определяется методом последовательного приближения по формуле Нуссельта:

где r — теплота конденсации греющего пара при давлении Ротб, определяемая по таблицам свойств водяного пара;

ск, лк, мк — соответственно, плотность, коэффициент теплопроводности и коэффициент динамической вязкости пленки конденсата, определяются по данным, приведенным в приложении В, при средней температуре конденсата:

здесь tc — температура стенки трубок.

Значение температуры стенки tc и соответственно температурного напора пленки конденсата Дtпл = (tотб — tс) в формуле (11) неизвестны, что требует вычисления методом последовательного приближения.

Принимается с последующей поверкой:

. (14).

Формулу Нуссельта (11) можно представить в следующем виде:

(15).

где.

. (16).

Удельный тепловой поток через пленку конденсата составит:

. (17).

Из уравнения (17) градиент температур в пленке конденсата Дt определяется выражением:

. (18).

Расчетное значение Дtпл по формуле (18) сравниваются с принятым значением Дtпл = 4 єС.

Расхождение Дtпл с первоначально принятым значением Дtпл = 4 єС невелико (см. результаты расчета), поэтому корректировки значений, ск, лк, мк и соответствующего пересчета бп не требуется.

Коэффициент теплопередачи определяется по формуле:

где дс — толщина стенки трубок подогревателя, дс = 0,75 м;

лс — теплопроводность латунных стенок трубок подогревателя, лс = 105 Вт/(м· К);

дн — толщина накипи на трубках в период эксплуатации подогревателя, принимается дн = 0,0001 м;

лн — теплопроводность накипи, лн = 4,0 Вт/(м· К).

Тепловая мощность подогревателя по результатам поверочного расчета определяется произведением:

. (20).

Расхождение тепловой нагрузки подогревателя Qсп, вычисленный по формуле (2), и тепловой мощности подогревателя Qґсп, полученный в результате поверочного расчета по формуле (20), определяется соотношением:

. (21).

Значение расхождения Qсп и Qґсп не превышает допустимое 2 — 3% (см. результаты расчета), т. е. выбранный сетевой подогреватель удовлетворяет исходным данным задания.

Результаты расчета.

Показатели.	Формулы для расчета.	Варианты.
єС.	(6).
св, кг/мі.	Приложение Б.	968,55.	965,30.	961,85.
wв, м/с.	(5).	0,591.	0,642.	0,436.
лв, Вт/(м· К).	Приложение Б.	0,673.	0,678.	0,680.
нв, мІ/с.	Приложение Б.	0,348.	0,328.	0,312.
Prв.	Приложение Б.	2,11.	1,97.	1,87.
бв, Вт/(мІ· К).	(7).
r, кДж/кг.	По таблицам водяного пара.
tс, єС.	(14).
єС.	(12).
ск, кг/мі.	Приложение В.
лк, Вт/(м · К).	Приложение В.	0,686.	0,686.	0,686.
мк, Па · с.	Приложение В.	248,2.	241,7.	235,4.
A.	(16).	8142,8.	8180,5.	8213,2.
Дtпл, єС.	(18).	4,21.	4,46.	3,32.
бп, Вт/(мІ· К).	(15).
k’сп, Вт/(мІ· К).	(19).
Q’сп, кВт.	(20).
ДQсп, %.	(21).	1,7.	2,9.	1,8.