Тепловой расчет подогревателя питательной воды низкого давления (ПНД). Курсовая работа (т). Физика.
🛑 👉🏻👉🏻👉🏻 ИНФОРМАЦИЯ ДОСТУПНА ЗДЕСЬ ЖМИТЕ 👈🏻👈🏻👈🏻
Вы можете узнать стоимость помощи в написании студенческой работы.
Помощь в написании работы, которую точно примут!
Похожие работы на - Тепловой расчет подогревателя питательной воды низкого давления (ПНД)
Скачать Скачать документ
Информация о работе Информация о работе
Скачать Скачать документ
Информация о работе Информация о работе
Скачать Скачать документ
Информация о работе Информация о работе
Скачать Скачать документ
Информация о работе Информация о работе
Скачать Скачать документ
Информация о работе Информация о работе
Скачать Скачать документ
Информация о работе Информация о работе
Скачать Скачать документ
Информация о работе Информация о работе
Нужна качественная работа без плагиата?
Не нашел материал для своей работы?
Поможем написать качественную работу Без плагиата!
Цель: овладение студентами методами расчета
процессов теплоотдачи и теплопередачи в пароводяных теплообменных аппаратах.
Знакомство в ходе этих расчётов с влиянием на интенсивность теплоотдачи при
конденсации пара, турбулизации режима стекания плёнки конденсата на
вертикальных трубах и с влиянием скорости поперечного потока пара, проходящего
через пучок горизонтальных труб. В расчётах по всем трём заданиям работы
применяются методы последовательных приближений и графоаналитический метод,
которые широко применяются в расчётной практике. Закрепление навыков в работе
со справочным материалом, в том числе с таблицами теплофизических свойств воды
и водяного пара. Выполнение дополнительных заданий позволяет развить
представления о влиянии различных факторов на интенсивность процессов
теплообмена и о возможных направлениях их интенсификации.
Назначение регенеративных подогревателей
питательной воды низкого давления и подогревателей сетевой воды - использование
в качестве греющей среды пара промежуточных отборов турбин для снижения потерь
теплоты в конденсаторах и повышение термического КПД тепловых электрических
станций и ТЭЦ.
Вертикальные пароводяные теплообменные аппараты
Подогреватели питательной воды низкого давления
(ПНД)
На отечественных турбоустановках используются,
главным образом, поверхностные подогреватели питательной воды вертикального
типа [2, 3, 4]. Один из таких подогревателей, ПН-700-29-7-1 представлен на
рис.1. Маркировка подогревателей отражает следующие данные: буквенное
обозначение - назначение аппарата (ПН - подогреватель питательной воды низкого
давления), первое число - площадь поверхности теплообмена (700 м2), второе и
третье числа соответственно - давление воды в трубах и пара в корпусе аппарата,
кгс/м2 (29 и 7), четвёртое число - модификация аппарата (1). В качестве греющей
среды используется перегретый пар промежуточных отборов турбин. В некоторых
случаях, при высокой максимальной температуре пара в подогревателях
предусмотрен специальный отсек для охлаждения перегретого пара (ОП). В этом
отсеке, площадь поверхности теплообмена которого обычно не превышает 10 - 15%
от всей поверхности теплообмена, пар охлаждается до температуры, превышающей
температуру насыщения на 10 - 15 °С. Большая часть подогревателей состоит только
из одной секции теплообмена - зоны конденсации пара (КП), где происходит
охлаждение пара и его полная конденсация на наружной поверхности вертикальных
труб, внутри которых движется нагреваемая питательная вода.
Вода (основной конденсат) поступает по патрубку
А в водяную камеру 1, которая имеет перегородки для организации многоходового
движения воды. Число ходов воды в U-образных
трубках 4 ПНД обычно - четыре или шесть. Концы трубок завальцованы в трубной
доске 2, которая жёстко прикреплена к корпусу 3 и подвешена на своде водяной
камеры с помощью анкерных болтов. Подогретая питательная вода выходит из
водяной камеры по патрубку Б, на рис.1 он показан в створе с патрубком А. Пар
поступает в подогреватель по патрубку В.
Давление пара в ПНД не должно превышать на ТЭС
0,98 МПа, а на АЭС - 1,57 МПа, а нагреваемого конденсата на ТЭС - 3,14 МПа, а
на АЭС - 4,12 МПа [4]. Трубная система 4 набирается из U
- образных трубок диаметром 16 и с толщиной стенки 1 мм. Внутри корпуса
установлены промежуточные перегородки для организации поперечного многоходового
движения пара. На рис.1 показан также патрубок Д для поступления дренажа из
других ПНД. В расчётах по данной работе теплообмен при смешивании конденсатов
не рассматривается.
Рис 1. Подогреватель низкого давления
ПН-700-29-7-1
А, Б - вход и выход нагреваемого конденсата, В -
вход греющего пара, 1 - водяная камера, 2 - трубная доска, 3 - корпус, 4 -
трубы, 5 - перегородки трубной системы, Д - подвод конденсата других ПВД, Г - отвод
конденсата пара.
Тепловой расчет подогревателя питательной воды
низкого давления
Питательная вода при давлении и с
расходом и скоростью
подаётся в
подогреватель низкого давления (ПНД) с температурой и, совершив
по латунным трубам (латунь Л68, , диаметр 16x1 мм) ходов,
выходит из аппарата с температурой .Греющей средой является перегретый
пар с давлением и
температурой , который
проходит в межтрубном пространстве и конденсируется на наружной поверхности
труб.
Определить площадь поверхности
теплообмена подогревателя, количество и длину труб, диаметр корпуса аппарата.
Теплопотери с наружной поверхности подогревателя принять равными 1% теплоты,
отдаваемой паром .
Выполнить уточненный расчет с учетом
перегрева пара. Определить площади зон охлаждения и конденсации пара.
Нагреваемая
среда - питательная вода
I) Расчет выполняем
по методу последовательных приближений
. Тепловой поток, воспринимаемый водой:
- средняя массовая изобарная
теплоёмкость в данном интервале изменения температуры.
в табл. 1, прил. 2 - «Физические
свойства воды на линии насыщения».
. Тепловой поток, отдаваемый паром
при конденсации найдём из уравнения теплового баланса:
Так как в аппарат поступает
перегретый пар, а из аппарата выходит конденсат при температуре насыщения , то
тепловой поток, отдаваемый паром при конденсации, может быть определен по
уравнению:
- значение энтальпии перегретого
пара при
- значение энтальпии конденсата при
где - температура насыщения (находится
по давлению пара в табл. 2,
прил. 2 - «Физические свойства водяного пара на линии насыщения»).
. Количество труб в одном ходе воды
определяем из уравнения неразрывности потока:
где - плотность воды при средней
температуре по табл. 1,
прил. 2.
. Принимаем коэффициент
теплопередачи
Применение этого метода обусловлено
тем, что температура наружной поверхности неизвестна, что затрудняет
определение плотности теплового потока.
. Плотность теплового потока можно
определить по формуле:
Характеристики конденсата , , , найдём по
табл. 1, прил. 2 физических свойств воды при температуре насыщения:
(В данной курсовой работе , , взяты при
средней температуре воды )
Характеристики пара , найдём по
табл. 2, прил. 2 физических свойств водяного пара на линии насыщения
. Принимаем . Находим
константы , , и
определяем значения , , :
. Определим коэффициент теплоотдачи:
Т. к. , то для расчётов используем
уравнение теплоотдачи Михеева И. М. Берём поправку Михеева И. М. равной
единице, так как температуры воды и стенки близки:
Подставим найденные значения в уравнение
коэффициента теплоотдачи:
. Задаемся плотностью потока с шагом
10 и получаем
ряд значений частных температурных напоров , , и суммарный температурный напор в
соответствии с уравнением . Полученные
данные заносим в таблицу, после чего строим график зависимости .
Проектируем на кривую зависимости и получаем искомое значение
плотности теплового потока.
Зависимость температурных напоров от
плотности теплового потока:
4,95727,27499,795812,491515,341818,331521,448824,6838
0,30520,40700,50870,61040,71220,81390,91561,0174
2,26273,01693,77114,52545,27966,03386,78807,5423
7,525110,698814,075617,627321,333625,179229,152433,2435
Рис. 2 Зависимость температурных напоров от
плотности теплового потока
. Определим значения частных
температурных напоров:
. Найдём суммарный температурный
напор:
. Определим температуру поверхностей
труб:
. Рассчитываем коэффициент
теплоотдачи:
. Определяем коэффициент
теплопередачи:
10. Площадь поверхности теплообмена:
При значительной разности температур
( ) и высоте
труб происходит турбулизация стекания пленки. Переход от ламинарного к
турбулентному режиму стекания пленки определяют по величине приведенной длины Z:
Характеристики конденсата , , найдём по
табл. 1, прил. 2 физических свойств воды при средней температуре конденсата:
Теплоту парообразования найдём по
табл. 2, прил. 2 физических свойств водяного пара на линии насыщения при
подогреватель
регенеративный турбина конденсатор
. При Z>2300 на
высоте от верхней
кромки стекающей пленки происходит переход от ламинарному к турбулентному
течения пленки. При комбинированном течении пленки конденсата средней по длине
трубы ,
коэффициент теплоотдачи определяется по формуле:
и - значения числа Прандтля для
конденсата при температурах и
. В поверхностных пароводяных теплообменных
аппаратах ТЭС водяной пар подается в межтрубное пространство. Интенсивность
теплоотдачи при конденсации на наружной поверхности труб при этом ниже, чем
интенсивность теплоотдачи от внутренней поверхности труб к нагреваемой воде (α1<α2).
Поэтому тепловой поток принято относить к наружной поверхности труб и
коэффициент теплопередачи определяется по формуле:
. Найдем расхождение результатов
второго и третьего приближений по длине труб:
Погрешность составила больше 5 %,
следовательно, расчет продолжаем в следующих приближениях.
Характеристики конденсата , , найдём по
табл. 1, прил. 2 физических свойств воды при средней температуре конденсата:
2. При Z>2300
коэффициент теплоотдачи определяется по формуле:
и - значения числа Прандтля для
конденсата при температурах и
3. В поверхностных пароводяных теплообменных
аппаратах ТЭС водяной пар подается в межтрубное пространство. Интенсивность
теплоотдачи при конденсации на наружной поверхности труб при этом ниже, чем
интенсивность теплоотдачи от внутренней поверхности труб к нагреваемой воде (α1<α2).
Поэтому тепловой поток принято относить к наружной поверхности труб и
коэффициент теплопередачи определяется по формуле:
.Найдем расхождение результатов
третьего и четвертого приближений по длине труб:
погрешность составила меньше 5 %,
следовательно, расчет можно считать законченным.
Внутренний диаметр кожуха
многоходового теплообменника может быть определён по формуле:
где - площадь поперечного сечения
пучка; может быть определена как сумма площадей поперечных сечений труб и
межтрубного пространства по формуле:
где - межцентровое расстояние между
трубами, которое при развальцовке принимают , φ -
коэффициент, учитывающий площади криволинейных треугольников между тремя
смежными кругами, можно принять равным 1,017
Уточненный расчет с учетом перегрева пара
. Рассчитаем количество труб в одном ряду пучка
труб:
. Площадь узкого сечения между
трубами одного ряда:
. Определим среднюю температуру перегретого
пара:
. Находим параметры перегретого пара
при , :
. Скорость перегретого пара в узком
сечении:
. Режим течения находим с помощью
числа Рейнольдса:
. Для определения средней
теплоотдачи для труб, расположенных в глубинном ряду шахматного пучка
используем уравнение (см. Авчухов В. В., Б. Я. Паюсте «Задачник по процессам
тепломассобмена», гл. 6, стр. 49):
- межцентровое, поперечное
расстояние между трубами;
- межцентровое, продольное
расстояние между трубами.
для газов (перегретый пар) не
учитывается, следовательно
Тогда, коэффициент теплоотдачи
перегретого пара будет равен:
. Т. к. тепловой поток принято
относить к наружной поверхности труб, то коэффициент теплопередачи определяется
по формуле:
. Тепловой поток, отдаваемый
перегретым паром в зоне ОП:
- значение энтальпии перегретого
пара при
Среднелогарифмический температурный
напор в зоне ОП:
. Площадь поверхности теплообмена в
зоне ОП:
. Среднелогарифмический
температурный напор в зоне КП:
. Определим площадь поверхности
теплообмена в зоне КП:
- тепловой поток при конденсации
пара;
- коэффициент теплопередачи и
средний температурный напор при конденсации пара.
. Площадь поверхности теплообмена
ПНД:
Данные теплового расчета зон ОП и КП
ПНД:
В данной курсовой работе, мною был произведен
как основной, так и тепловой уточненный расчет с учетом перегрева пара, при
котором были определены площади поверхности теплообмена зон ОП и КП.
Существенное различие между ними
объясняется тем, что . В случае
ОП, при уменьшении коэффициента теплопередачи (за счет уменьшения коэффициента
теплоотдачи) и увеличении среднелогарифмического напора, а также малом значении
теплового потока воспринимаемого водой, площадь поверхности теплообмена в зоне
ОП больше, чем в зоне КП. Так, зона ОП по ГОСТу для ПНД, должна составлять не
более 10-15% от полной площади поверхности теплообмена. В нашем случае при
заданных параметрах перегретого пара по отношению к полной площади
составит . То есть
практически большая половина всей поверхности теплообмена аппарата состоит из . На основе
полученных данных, можем сказать, что при высоких температурах греющей среды
(перегретый пар, на входе в аппарат ), теплообменные аппараты работают
неэффективно, т. к. площадь велика. Следовательно, при
проектировании подобного оборудования, следует избегать слишком большой площади
поверхности теплообмена в зоне ОП.
1. Домрачев
Б.П. Тепловой расчёт пароводяных теплообменных аппаратов ТЭС. Методические
указания по выполнению курсовой работы. - Иркутск: Изд-во ИрГТУ, 2007. - 29 с.
2. Домрачев
Б.П., Корнеев В.В. Тепловой конструктивный расчёт подогревателя питательной
воды высокого давления. Методические указания по выполнению курсовой работы. -
Иркутск; Издательство ИрГТУ, 1997. - 32с.
. Назмеев
Ю.Г., Лавыгин В.М. Теплообменные аппараты тепловых электрических станций. - М.:
Энергоатомиздат, 1998г. - 285 с.
. Авчухов
В.В., Паюсте Б.Я. Задачник по процессам тепломассообмена. - М.:
Энергоатомиздат, 1986. - 144с.
. Краснощёков
Е.А., Сукомел А.С. Задачник по теплопередаче - М.: Энергия, 1980. - 288с.
. Исаченко
В.П. и др. Теплопередача - М.: Энергоиздат, 1981. - 416с.
. Александров
А.А., Григорьев Б.А. Таблицы теплофизических свойств воды и водяного пара:
Справочник. - М.: Издательство МЭИ. 1999. - 168с.
Похожие работы на - Тепловой расчет подогревателя питательной воды низкого давления (ПНД) Курсовая работа (т). Физика.
Дипломная Работа На Тему Искусство Набокова - "За" И "Против"
Рефераты На Тему Мотивация
Реферат по теме Понятие, сущность и назначение государства
Структура Современной Экологии Реферат
Сочинение По Тексту Чехова В Малоземове
Курсовая работа: Диалектика развития современной экономики Англии
Дипломная работа: Договор возмездного оказания охранных услуг (на примере ФГП ВО ЖДТ России)
Контрольная Работа По Оформлению Курсовой Работы
Курсовая работа: Проблема суицидологии в современной психологии. Скачать бесплатно и без регистрации
Дневник Учебной Практики Пример
Оформление Курсовой Поля
Ветеринарно-санитарная экспертиза на рынках
Дипломная работа по теме Применение трансформаторов
Диссертация Правовая Характеристика
Доклад по теме Владимир Венедиктов
Курсовая работа по теме Государственное управление в СССР в годы Великой Отечественной войны (эффективность в экстремальных условиях)
Реферат по теме Терапия (инфекция helicobacter pylori)
Краткое Сочинение Про 7
Дипломная работа по теме Тесты в технологии блочного обучения математике учащихся полной средней школы
Курсовая работа по теме Технологический процесс изготовления детали "Вал-шестерня"
Реферат: Факторы выживания человека в дикой природе
Реферат: Методика работы со стихотворениями на уроках английского языка
Введение