Тепловий розрахунок вертикального підігрівача низького тиску

Міністерство освіти і науки РФ

Федеральне агентство з освіти

Державна освітня установа

Вищої професійної освіти

Іркутський Державний Технічний Університет

Кафедра теплоенергетики

Курсова робота з дисципліни

Тепломассoобмен (ТОТ ч.2)

Тепловий розрахунок вертикального підігрівача низького тиску

Іркутськ 2009

Зміст

1. Введення

2. Завдання

3. Тепловий розрахунок вертикального підігрівача живильної води низького тиску

4. Перше наближення

5. Друге наближення

6. Третє наближення

7. Четверте наближення

8. Визначення діаметра барабана

9. Додаткове завдання

10. Список літератури

1. Ведення

Призначення регенеративних підігрівачів живильної води низького тиску і підігрівачів мережної води - використання в якості гріючого середовища пара проміжних відборів турбін для зниження втрат теплоти в конденсаторах і підвищення термічного ККД теплових електричних станцій і ТЕЦ.

На вітчизняних турбоустановки використовуються, головним чином, поверхневі підігрівники живильної води вертикального типу. Один з таких підігрівачів (ПН-700-29-7-1) представлений на рис. 1. Маркування підігрівачів відображає наступні дані: літерне позначення - призначення апарату (ПН - підігрівач живильної води низького тиску), перше число - площа поверхні теплообміну (700 м ^2), друге і третє числа - відповідно тиск води в трубах і пари в корпусі апарату, четверте число - модифікація апарату (1). В якості гріючого середовища використовується перегріта пара проміжних відборів турбін. У деяких випадках, при високій максимальній температурі пари в подогревателях, передбачений спеціальний відсік для охолодження перегрітого пара (ОП). У цьому відсіку, площа поверхні теплообміну, якого зазвичай не перевищує 10-15% від всієї поверхні теплообміну, пара охолоджується до температури, що перевищує температуру насичення на 10-15 ° С. Велика частина підігрівачів складається тільки з однієї секції теплообміну - зони конденсації пари (КП), де відбувається охолодження пари та її повна конденсація на зовнішній поверхні вертикальних труб, усередині яких рухається нагрівається живильна вода. Усередині трубної системи 4 встановлені поперечні перегородки 5 для організації багатоходового перехресного руху пари.

Вода (основний конденсат) надходить по патрубку А у водяну камеру 1, яка має перегородки для організації багатоходового руху води. Число ходів води в U-образних трубках 4 ПНД зазвичай - чотири чи шість. Кінці трубок завальцьовані в трубній дошці 2, яка жорстко прикріплена до корпусу 3 та підвішена на зводі водяний камери за допомогою анкерних болтів.

Підігріта живильна вода виходить з водяної камери по патрубку Б (на рис 1. Він показаний у створі з патрубком А). Пара поступає в підігрівач по патрубку В. Тиск пари в ПНД не повинно перевищувати на ТЕС 0,98 МПа, а на АЕС - 1,57 МПа, що нагрівається конденсату на ТЕС - 3,14 МПа, а на АЕС - 4,12 МПа. Трубна система 4 набирається з U - подібних трубок діаметром 16х1 мм. Усередині корпусу встановлено проміжні перегородки 5 для організації поперечного багатоходового руху пари. На рис 1. показаний також патрубок Д для вступу дренажу з інших ПНД. У розрахунках по даній роботі теплообмін при змішуванні конденсатів не розглядається.

2. Завдання

Умова. Живильна вода при тиску з витратою і швидкістю подається в підігрівач низького тиску (ПНД) з температурою і, зробивши по латунних труб (латуньЛ68, , Діаметр 16х1 мм) m ходів, виходить з апарату з температурою . Гріючої середовищем є перегрітий пар з тиском і температурою , Який проходить в межтрубном просторі і конденсується на зовнішній поверхні труб.

Визначити. Площа поверхні теплообміну підігрівача, кількість і довжину труб, діаметр корпусу апарату. Тепловтрати з зовнішньої поверхні підігрівача прийняти рівними 1% теплоти, що віддається пором . Вихідні дані для розрахунку наведені в таблиці 1.

3. Тепловий розрахунок вертикального підігрівача живильної води низького тиску

Визначення потужності теплового потоку:

При

Тепловий потік віддається пором:

,

де h = 0,99 тому втрати тепла 1%

Середній температурний напір:

Визначення кількості труб в пучку:

При

3. Перше наближення

Нехай коефіцієнт тепловіддачі k = 3000

Розрахувати площа поверхні теплообміну:

Розрахувати довжину труб:

3. Друге наближення

Тепловіддача при вимушеному перебігу рідини всередині труб

При

При

При

Графо-аналітичний метод розрахунку.

При - Кінематична в'язкість конденсату

- Теплопровідність конденсату

- Щільність конденсату

- Щільність водяної пари

- Теплота пароутворення водяної пари

Залежність температурних напорів від щільності теплового потоку

Визначення приватних температурних напорів

Визначення температур поверхонь труб:

Розраховуємо площу поверхні теплообміну:

Розрахуємо довжину труб:

3. Третє наближення

Перехід від ламінарного до турбулентного режиму стікання плівки визначається за величиною наведеної довгі Z:

При

Z> 2300

Розрахуємо коефіцієнт тепловіддачі при комбінованому перебігу плівки конденсату по трубі:

При:

Визначаємо коефіцієнт теплопередачі:

Уточнення щільності теплового потоку:

Розраховуємо площу поверхні теплообміну:

Розрахуємо довжину труб:

3. Четверте наближення

При

Z> 2300

Розрахуємо коефіцієнт тепловіддачі при комбінованому перебігу плівки конденсату по трубі:

При:

Визначаємо коефіцієнт теплопередачі:

Уточнення щільності теплового потоку:

Розраховуємо площу поверхні теплообміну:

Розрахуємо довжину труб:

Визначення похибки:

Третє наближення:

Четверте наближення:

3. Визначення діаметра барабана

Площа поперечного перерізу пучка:

Де:

Дані теплового розрахунку ПНД

3. Додаткове завдання

Визначити, як зміниться площа поверхні теплообміну і довжина труб l, якщо при незмінних витратах води, кількості труб і інших даних вода буде здійснювати тільки один хід.

Кількість труб в одному ході:

, Тому що якщо всі параметри незмінні, то зміниться тільки швидкість

Число Рейнольдса:

При

При

При

Визначаємо коефіцієнт теплопередачі:

Уточнення щільності теплового потоку:

Розраховуємо площу поверхні теплообміну:

Розрахуємо довжину труб:

626,94 / 364,4 = 1,72

4,015 / 2,334 = 1,72

Висновок: При незмінних витратах води, кількості труб і інших параметрів коли вода буде здійснювати тільки один хід, в результаті зменшення швидкості води інтенсивність тепловіддачі зменшиться, внаслідок цього відбувається збільшення площі поверхні F теплообміну і довжини труб l збільшаться в 1,72 рази. Що веде до збільшення розмірів теплообмінника.

Список використаної літератури

1. Авчухов В.В., Паюсте Б.Я.. Замовник по процесах тепломассаобмена / Авчухов В.В., Паюсте Б.Я.. - М.: Вища школа, 1986. - 144 с.

2. Александров А.А., Григор'єв Б.А. Таблиці теплофізичних своиств води і водяної пари: довідник / Александров А.А., Григор'єв Б.А. - М.: Видавництво МЕІ, 199. - 168 с.

3. Домрачеев Б.П., Корнєєв В.В. Тепловий конструктивний розрахунок підігрівача живильної води високого тиску: метод. Вказівки щодо виконання курсової роботи / Домрачеев Б.П., Корнєєв В.В. - Іркутськ: Изд-во ІРГТ, 1997 .- 32 с.

4. Ісаченко В.П. [И др.]. Теплопередача / Ісаченко В.П. [И др.]. - М.: Енергоіздат, 1981. - 416 с.

5. Краснощеков Е.А., Сукомел А.С. Задачник по теплопередачі / Краснощеков Е.А., Сукомел А.С. - М.: Енергія, 1980 - 288 с.

6. Назмеев Ю.Г., Лавигін В.М.. Теплообмінні апарати теплових електричних станцій / Назмеев Ю.Г., Лавигін В.М.. - М.: Вища школа, 1998. - 285 с.

7. промислова енергетика і теплотехніка: довідник / під ред. В.А. Григор'єва і В.М. Зоріна. - М.: Енергоіздат, 1983. - 552 с.

8. Рижкин В.Я. Теплові електричні станції / Рижкин В.Я. - М.: Енергоіздат, 1987. -328 С.

9. Теплові та атомні електричні станції: довідник / під ред. В.А. Григор'єва і В.М. Зоріна. - М.: Енергоіздат, 1982. - 624 с.

10. Тепло - і масообмін. Теплотехнічний експеримент: довідник / під ред. В.А. Григор'єва і В.М. Зоріна. - М.: Енергоіздат, 1982. - 552 с.