Помощь в написании студенческих работ
Антистрессовый сервис

Тепловой расчёт испарителя

КонтрольнаяПомощь в написанииУзнать стоимостьмоей работы

Потери давления при движении воды на прямом участке, Па; ДРтр=лгр*(?но/dвн)*(сґWк2/2), где? но-высота нижнего не обогреваемого участка, м. ?но=?+(L2-L1)/2=0,25 +(3,65−3,59)/2=0,28 м, ?=0,25-уровень конденсата. Испарители могут использоваться в составе как одноступенчатых, так многоступенчатых испарительных установок для работы в технологическом комплексе тепловых электростанций. В качестве… Читать ещё >

Тепловой расчёт испарителя (реферат, курсовая, диплом, контрольная)

Задание По исходным данным необходимо:

— определить гидравлические потери контура циркуляции испарителя;

— определить полезный напор в контуре естественной циркуляции ступени испарителя;

— определить рабочую скорость циркуляции;

— определить коэффициент теплопередачи.

Исходные данные.

Тип испарителя — И -350

Количество труб Z = 1764

Параметры греющего пара: Рп = 0,49 МПа, tп = 168 0С.

Расход пара Dп = 13,5 т/ч;

Габаритные размеры:

L1= 2,29 м

L2= 2,36 м Д1= 2,05 м Д2= 2,85 м Опускные трубы Количество nоп = 22

Диаметр dоп = 66 мм Температурный напор в ступени t = 14 оС.

1. Назначение и устройство испарителей Испарители предназначены для получения дистиллята, восполняющего потери пара и конденсата в основном цикле паротурбинных установок электростанций, а также выработки пара для общестанционных нужд и внешних потребителей.

Испарители могут использоваться в составе как одноступенчатых, так многоступенчатых испарительных установок для работы в технологическом комплексе тепловых электростанций.

В качестве греющей среды может использоваться пар среднего и низкого давления из отборов турбин или РОУ, а в некоторых моделях даже вода с температурой 150−180 °С.

В зависимости от назначения и требований по качеству вторичного пара испарители изготавливаются с однои двухступенчатами паропромывочными устройствами.

Испаритель представляет собой сосуд цилиндрической формы и, как правило, вертикального типа. Продольный разрез испарительной установки представлен на рисунке 1. Корпус испарителя состоит из цилиндрической обечайки и двух эллиптических днищ, приваренных к обечайке. Для крепления к фундаменту к корпусу приварены опоры. Для подъема и перемещения испарителя предусмотрены грузовые штуцеры (цапфы).

На корпусе испарителя предусмотрены патрубки и штуцеры для:

— подвода греющего пара (3);

— отвода вторичного пара;

— отвода конденсата греющего пара (8);

— подвода питательной воды испарителя (5);

— подвода воды на паропромывочное устройство (4);

— непрерывной продувки;

— слива воды из корпуса и периодической продувки;

— перепуска неконденсирующихся газов;

— установки предохранительных клапанов;

— установки приборов контроля и автоматического регулирования;

— отбора проб.

В корпусе испарителя предусмотрено два люка для осмотра и ремонта внутренних устройств.

Питательная вода поступает по коллектору (5) на промывочный лист (4) и по опускным трубам в нижнюю часть греющей секции (2). Греющий пар поступает по патрубку (3) в межтрубное пространство греющей секции. Омывая трубы греющей секции, пар конденсируется на стенках труб. Конденсат греющего пара стекает в нижнюю часть греющей секции, образуя необогреваемую зону.

Внутри труб, сначала вода, затем пароводяная смесь поднимается в парообразующий участок греющей секции. Пар поднимается верх, а вода переливается в кольцевое пространство и опускается вниз.

Образующийся вторичный пар, сначала проходит через промывочный лист, где остаются крупные капли воды, затем через жалюзийный сепаратор (6), где улавливаются средние и часть мелких капель. Движение воды в опускных трубах, кольцевом канале и пароводяной смеси трубах греющей секции происходит за счет естественной циркуляции: разности плотностей воды и пароводяной смеси.

испаритель гидравлический теплопередача циркуляция Рис. 1. Испарительная установка 1 — корпус; 2 — греющая секция; 3 — подвод греющего пара; 4 — промывочный лист; 5 — подвод питательной воды; 6 — жалюзийный сепаратор; 7 -опускные трубы; 8 — отвод конденсата греющего пара.

2. Определение параметров вторичного пара испарительной установки Рис. 2. Схема испарительной установки.

Давление вторичного пара в испарителе определяется температурным напором ступени и параметрами потока в греющем контуре.

При Рп = 0,49 МПа,

tп = 168 оС,

hп = 2785 КДж/кг Павраметры при давлении насыщения Рп = 0,49 МПа,

tн = 151 оС,

h'п= 636,8 КДж/кг; h

" п = 2747,6 КДж/кг;

Давление вторичного пара определяется по температуре насыщения.

tн1 = tн — ?t = 151 — 14 = 137 оС где? t = 14 оC.

При температуре насыщения tн1 = 137 оС давление вторичного пара Р1 = 0,33 МПа; Энтальпии пара при Р1 = 0,33 МПа h'1= 576,2 КДж/кг; h" 1 = 2730 КДж/кг;

3. Определение производительности испарительной установки Производительность испарительной установки определяется потоком вторичного пара из испарителя

Dиу = Di

Количество вторичного пара из испарителя определяется из уравнения теплового баланса

Dni •(hni -hґni)?з = Di •hiЅ+ б? Di •hiґ - (1+б)?Di •hпв ;

Отсюда расход вторичного пара из испарителя:

D = Dn•(hn — hґn)з/((hЅ1 + бh1ґ - (1 + б)?hпв)) = 13,5•(2785 — 636,8)0,98/((2730+0,05•576,2 -(1+0,05)•293,3)) = 11,54 т/ч.

где энтальпии греющего пара и его конденсата

hn = 2785 КДж/кг, hґn = 636,8 КДж/кг;

Энтальпии вторичного пара, его конденсата и питательной воды: hЅ1=2730 КДж/кг; hґ1= 576,2 КДж/кг;

Энтальпии питательной воды при tпв = 70 оС: hпв= 293,3 КДж/кг;

Продувка б = 0,05; т. е. 5%. КПД испарителя, з = 0,98.

Производительность испарителя: Dиу = D = 11,54 т/ч;

4. Тепловой расчёт испарителя Расчёт производится методом последовательного приближения.

Тепловой поток

Q = (D /3,6)•[hЅ1 + бhґ1 — (1+б)?hпв] = (11,54/3,6)•[2730 +0,05•576,2 — (1+ 0,05)•293,3] = 7856,4 кВт;

Коэффициент теплопередачи

k = Q/ДtF = 7856,4/14•350 = 1,61 кВт/м2?С = 1610 Вт/м2?С ,

где Дt=14?C; F= 350 м2;

Удельный тепловой поток

q =Q/F = 7856,4/350 = 22,4 кВт/м2;

Число Рейнольдса

Rе = q? H/r?с'?н = 22,4•0,5725/(2110,8•915•2,03•10-6) = 32,78;

где высота теплообменной поверхности

H = L1/4 = 2,29 /4 = 0,5725 м;

Теплота парообразования r = 2110,8 кДж/кг;

Плотность жидкости с' = 915 кг/м3 ;

Коэффициент кинематической вязкости при Рп= 0,49 МПа, н =2,03•10-6 м/с;

Коэффициент теплоотдачи от конденсирующегося пара к стенке при Rе = 32,78 < 100

б=1,01?л?(g/н2)1/3-1/3 = 1,01•0,684•(9,81/((0,203•10-6)2))1/3•32,78-1/3 = 13 378,1 Вт/м2?С;

где при Рп = 0,49 МПа, л = 0,684 Вт/м•?С;

Коэффициент теплоотдачи с учётом окисления стенок труб б1=0,75?б=0,75•13 378,1 = 10 033,6 Вт/м2?С;

5. Определение скорости циркуляции Расчёт проводится графо-аналитическим методом.

Задаваясь тремя значениями скорости циркуляции W0 = 0,5; 0,7; 0,9 м/с рассчитываем сопротивление в подводящих линиях? Рподв и полезный напор? Рпол. По данным расчета строим график ДРподв.=f (W) и ДРпол.=f (W). При этих скоростях зависимости сопротивления в подводящих линиях? Рподв и полезный напор? Рпол не пересекаются. Поэтому заново задаемся тремя значениями скорости циркуляции W0 = 0,8; 1,0; 1,2 м/с; рассчитываем сопротивление в подводящих линиях и полезный напор заново. Точка пересечения этих кривых соответствует рабочему значению скорости циркуляции. Гидравлические потери в подводящей части складываются из потерь в кольцевом пространстве и потерь на входных участках труб.

Площадь кольцевого сечения

Fк=0,785•[(Д2212)-d2оп •nоп]=0,785[(2,852 — 2,052) — 0,0662 •22] = 3,002 м2;

Эквивалентный диаметр

Дэкв=4•Fк/(Д12+n•dоп) р =4*3,002/(2,05+2,85+ 22•0,066)3,14= 0,602 м;

Скорость воды в кольцевом канале

Wк=W0•(0,785•d2вн •Z/Fк) =0,5•(0,785•0,0272 •1764 /3,002) = 0,2598 м/с;

где внутренний диаметр труб греющей секции

dвн=dн — 2? д = 32 — 2•2,5 = 27 мм = 0,027 м;

Число труб греющей секции Z = 1764 шт.

Расчёт ведём в табличной форме, таблица 1

Таблица 1. Расчёт скорости циркуляции.

Наименование, формула определения, единица измерения.

Скорость, W0, м/с

0,5

0,7

0,9

1.

Скорость воды в кольцевом канале: Wк=W0*((0,785*dвн2 z)/Fк), м/с

0,2598

0,3638

0,4677

2.

Число Рейнольса: Rе =Wк•Дэкв / н

770 578,44

1 078 809,8

1 387 041,2

3.

Коэффициент трения в кольцевом канале лтр=0,3164/Rе0,25

0,106 790

0,98 174

0,92 196

4.

Потери давления при движении в кольцевом канале, Па: ДРктр*(L2экв)*(сґWк2/2) ;

1,29

2,33

3,62

5.

Потери давления на входе из кольцевого канала, Па; ДРвх=(овхвых)*((с'?Wк2)/2), где овх=0,5;овых=1,0.

46,32

90,80

150,09

6.

Потери давления на входе в трубы греющей секции, Па; ДРвх.тр.=овх.тр.*(с'?Wк2)/2, где овх.тр.=0,5

15,44

30,27

50,03

7.

Потери давления при движении воды на прямом участке, Па; ДРтргр*(?но/dвн)*(сґWк2/2), где ?но-высота нижнего не обогреваемого участка, м. ?но=?+(L2-L1)/2=0,25 +(3,65−3,59)/2=0,28 м, ?=0,25-уровень конденсата

3,48

6,27

9,74

8.

Потери в опускных трубах, Па; ДРоп = ДРвх+ДРк

47,62

93,13

153,71

9.

Потери в не обогреваемом участке, Па; ДРно=ДРвх.тр.+ДРтр.

18,92

36,54

59,77

Тепловой поток, кВт/м2; gвн=kДt= 1,08•10= 10,8

22,4

22,4

22,4

Общее количество теплоты подаваемое в кольцевом пространстве, КВт; Qк=рД1L1kДt=3,14?2,5?3,59?2,75?10= 691,8

330,88

330,88

330,88

Повышение энтальпии воды в кольцевом канале, КДж/кг; Дhк=Qк/(0,785•dвн2Z?W?с')

0,8922

0,6373

0,4957

Высота экономайзерного участка, м; ?эк=((-Дhк— -(ДРоп+ДРно)•(dh/dр)+gс'?(L1-?но)•(dh/dр))/ ((4gвн/с'?W?dвн)+g?с'?(dh/dр)), где (dh/dр)==Дh/Др=1500/(0,412*105)=0,36

1,454

2,029

2,596

Потери на экономайзерном участке, Па; ДРэк=л?эк?(с'?W2)/2

1,7758

4,4640

8,8683

Общее сопротивление в подводящих линиях, Па; ДРподв=ДРоп+ДРно+ДРэк

68,32

134,13

222,35

Количество пара в одной трубе, кг/с Д" 1=Q/z•r

0,137

0,137

0,137

Приведённая скорость на выходе из труб, м/с, W" ок=Д" 1/(0,785?с" ?dвн2) =0,0043/(0,785•1,0•0,0332) =1,677 м/с;

0,83

0,83

0,83

Средняя приведённая скорость, WЅпр=WЅок/2= =1,677/2=0,838 м/с

0,42

0,42

0,42

Расходное паросодержание, вок=WЅпр/(WЅпр+W)

0,454

0,373

0,316

Скорость всплытия одиночного пузыря в неподвижной жидкости, м/с Wпуз=1,5 4?gG (сґ-сЅ/(сґ))2

0,2375

0,2375

0,2375

Фактор взаимодействия Швз=1,4(сґ/сЅ)0,2(1-(сЅ/сґ))5

4,366

4,366

4,366

Групповая скорость всплытия пузырей, м/с W* =WпузШвз

1,037

1,037

1,037

Скорость смешивания, м/с Wсм.р=Wпр" +W

0,92

1,12

1,32

Объёмное паросодержание цокок/(1+W*/Wсм.р)

0,213

0,193

0,177

Движущий напор, Па ДРдв=g (с-сЅ)цокLпар , где Lпар=L1-?но-?эк=3,59−0,28-?эк ;

1049,8

— 40,7

— 934,5

Потери на трение в пароводяной линии ДРтр.партр((Lпар/dвн)(сґW2/2))[1+1,5(WпрЅ/W)(1-(сЅ/сґ)]

20,45

— 1,57

— 61,27

Потери на выходе из трубы ДРвыхвых (сґW2/2)[(1+(WпрЅ/W)(1-(сЅ/сґ)]

342,38

543,37

780,96

Потери на ускорение потока ДРуск=(сґW)2(y2-y1), где y1=1/сґ=1/941,2=0,106 при x=0; ц=0 у2=((x2к/(сЅцк))+((1-xк)2/(сґ(1-цк)

23,851

0,106

0,151

38,36

0,106

0,144

54,06

0,106

0,139

Wсм=WЅок+W

вк=WЅок/(1+(WЅок/Wсм))

цкк/(1+(WЅок/Wсм))

хк=(сЅWЅок)/(сґW)

1,33

0,62

0,280

0,68

1,53

0,54

0,242

0,592

1,73

0,48

0,213

0,523

Полезный напор, Па; ДРпол=ДРдв-ДРтр-ДРвых-ДРуск

663,4

— 620,8

— 1708,2

Строится зависимость: рис. 3 и находим Wр= 0,58 м/с;

ДРподв.=f (W) и ДРпол.=f (W) ,

Число Рейнольдса :

Rе = (Wрdвн)/н = (0,58•0,027)/(0,203•10-6) = 77 142,9;

Число Нуссельта :

Nи = 0,023•Rе0,8•Рr 0,37 = 0,023•77 142,90,8•1,170,37 = 2302,1 ;

где число Рr = 1,17;

Коэффициент теплоотдачи от стенки к кипящей воде

б2 = Nuл/dвн = (2302,1•0,684)/0,027 = 239 257,2 Вт/м2•?С Коэффициент теплоотдачи от стенки к кипящей воде с учётом оксидной плёнки бґ2=1/(1/б2)+0,65=1/(1/239 257.2)+0,65= 1983 Вт/м2•?С;

Коэффициент теплопередачи

K = 1/(1/б1)+(dвн/2лст)*?n*(dн/dвн)+(1/бґ2)*(dвн/dн) = 1/(1/1983)+ (0,027/2•60)•?n (0,032/0,027) + (1/1320)•(0,027/0,032) = 1741 Вт/м2•?С;

где для Ст. 20 имеем лст = 60 Вт/м•оС.

Отклонение от ранее принятого значения д = (k-k0)/k0•100%=[(1741 — 1603)/1741]*100% = 7,9% < 10%;

1. Рыжкин В. Я. Тепловые электрические станции. М. 1987.

2. Кутепов А. М. и др. Гидродинамика и теплообмен при парообразовании. М. 1987.

3. Огай В. Д. реализация технологического процесса на ТЭС. Методические указания к выполнению курсовой работы. Алматы. 2008.

Показать весь текст
Заполнить форму текущей работой