- •Введение
- •Теплогидравлический расчёт парогенератора аэс
- •1 Исходные данные
- •2 Тепловой расчёт пг
- •3 Компоновка трубного пучка
- •3 Гидравлический расчёт пг
- •4 Выбор рационального варианта пг
- •5 Расчёт естественной циркуляции
- •6 Расчёт на пониженной нагрузке
- •7 Расчёт на прочность элементов пг
- •Список литературы
2 Тепловой расчёт пг
Целью данной главы является составление общего и поэлементного теплового баланса ПГ, определение числа труб ПГ, построение T-Q диаграммы, расчёт коэффициентов теплопередачи, площади поверхности теплообмена и длин трубок.
Для начала составим тепловой баланс ПГ. Мы получим:
Энтальпия воды на входе и выходе из ПГ [4]:
Iвх = f( P1,Tвх ) = f(15,4, 324) = 1480,2 кДж/кг; (1)
Iвых = f( P1,Tвых ) = f(15,4, 291) = 1289,7 кДж/кг; (2)
Расход теплоносителя [4]:
Определение паропроизводительности:
Сначала определим энтальпии рабочего тела на входе и выходе из ПГ[4]:
ts = f ( P2 ) = f (6,6) = 282oC; (4)
iвх = f( P2, tпв ) = f( 6,6 , 217) = 931,3кДж/кг ; (5)
iвых = f( P2, ts ) = f( 6,6, 282 ) = 2776,4 кДж/кг ; (6)
i’ = f ( P2 ) = f (5,6 ) = 1246,8 кДж/кг ; (7)
(8)
На этом заканчивается расчёт теплового баланса ПГ и начинается определение числа труб ПГ. Для начала необходимо выбрать три скорости теплоносителя в трубках, чтобы в дальнейшем выбрать их трёх вариантов оптимальный и продолжить расчёт на его основе.
Выбор скорости теплоносителя в ПГ остаётся на выбор конструктора, единственное условие – w1 =(2 6) м/с.
Для своего расчёта я выбрал следующие скорости:
Средняя плотность теплоносителя в трубках [4]:
Живое сечение для прохода теплоносителя [4]:
Внутренний диаметр трубки [4]:
Число труб поверхности нагрева [4]:
Тепловая мощность экономайзерного участка [4]:
Тепловая мощность испарительного участка [4]:
Проводим проверку, чтобы удостовериться, что тепловой баланс рассчитан верно:
Расчёт проведен верно.
Далее строим T-Q диаграмму, чтобы определить среднелогарифмический температурный напор.
График 1. T-Q диаграмма
Для определения площади теплопередающей поверхности необходимо найти коэффициенты теплопередачи на испарительном участке для каждой скорости ( экономайзерный участок не рассматриваем, так как он пренебрежимо мал).
Сначала найдём коэффициент теплоотдачи со стороны теплоносителя.
Число Рейнольдса для теплоносителя [4]:
Число Нуссельта для теплоносителя [4]:
где ;
Коэффициент теплоотдачи со стороны теплоносителя [4]:
Для определения коэффициента теплоотдачи со стороны рабочего тела воспользуемся формулой для кипения в большом объёме и при помощи графического метода определим расчётную удельную тепловую нагрузку.
Таблица 1 – Определение удельной тепловой нагрузки графическим способом
|
w12 м/с |
w2=4 м/с |
w3=6 м/с |
|||||||||||
qзад·105, Вт/м2К |
1 |
3 |
6 |
9 |
1 |
3 |
6 |
9 |
1 |
3 |
6 |
9 |
||
Kисп, Вт/м2К |
5021 |
5918 |
6291 |
6451 |
5745 |
6950 |
7470 |
7697 |
6068 |
7428 |
8025 |
8353 |
||
qрасч(0)·105, Вт/м2К |
1,07 |
1,26 |
1,35 |
1,38 |
1,23 |
1,5 |
1,6 |
1,65 |
1,3 |
1,6 |
1,7 |
1,8 |
||
qрасч·105, Вт/м2К |
1,07 |
1,3 |
1,4 |
Коэффициент теплоотдачи при кипении в большом объёме [4]:
Необходимо ввести поправку на движение кипящей среды [4]:
Определение окончательной расчётной удельной тепловой нагрузки приведено в Приложении А.
Пример расчёта приведён для скорости w1=2 м/с.
Коэффициент теплопередачи [4]:
Теперь необходимо определить расчётную удельную тепловую нагрузку через средний температурный напор и коэффициент теплопередачи[4]:
Зададим дополнительно .
(25)
Отсюда на основе Приложения А графическим способом находим окончательную удельную тепловую нагрузку. Получим
На этом пример расчёта окончен.
Теперь мы можем найти суммарную величину поверхности нагрева [4]:
С учетом образования отложений [4]:
По известной величине поверхности нагрева и диаметру труб определяют длину труб [4]:
На этом тепловой расчёт ПГ окончен. Окончательные значения для каждой скорости представлены в Таблице 2.
Таблица 2 – Результаты теплового расчёта ПГ
|
w1 = 2 м/с |
w1 = 4 м/с |
w1 = 6 м/с |
Iвх , кДж/кг |
1480,2 |
||
Iвых , кДж/кг |
1289,7 |
||
G1 , кг/с |
3930 |
||
ts , OC |
282 |
||
iвх , кДж/кг |
931,3 |
||
iвых , кДж/кг |
2776,4 |
||
D , кг/с |
406 |
||
ρcр , кг/м3 |
709,9 |
||
Fжс , м2 |
2,8 |
1,4 |
0,9 |
nтр |
21132 |
10566 |
6792 |
Δtлог, ОС |
21,4 |
||
Re*105 |
2,15 |
4,32 |
6,47 |
Nu |
405 |
708 |
978 |
α1 , Вт/(м2К) |
17057 |
29818 |
41189 |
qрасч , Вт/м2 |
1,07·105 |
1,3·105 |
1,4·105 |
αБО , Вт/(м2К) |
54825 |
89064 |
118295 |
αБО , Вт/(м2К) |
38378 |
62345 |
82807 |
HΣ , м2 |
7009 |
5769 |
5357 |
HПГ , м2 |
8246 |
6787 |
6302 |
l , м |
8,6 |
14,1 |
19,7 |
Вывод: В результате теплового расчёта я получила начальные геометрические параметры ПГ, на основе которых будет рассчитана компоновка трубного пучка. Все длины трубок удовлетворяют допустимым величинам, следовательно основой для выбора рационального варианта ПГ будет гидравлический расчёт.