1150

h

1

t1

h2

2

Пар пот-

Пар

ребителю

h3

3

1

2

3

р1

р2

s

Рис. 2.10. Поверхностный паро-

охладитель

Рис. 2.11. Процессы обработки пара

Контрольная задача для самостоятельного решения.

Для подачи потребителю пара в сухом насыщенном состоянии давлением р3 используется пар, вырабатываемый котлами при р1 и t1. После дросселирования пар пропускается через поверхностный пароохладитель, где происходит его охлаждение при неизменном давлении. Сколько теплоты за 1 сек отводится от пара в охладителе, если расход его составляет G?

Таблица 2.6

Варианты контрольных заданий

Пара-				Варианты заданий
метры	1	2	3	4	5	6	7	8	9	10
р3, МПа	0,5	0,55	0,6	0,65	0,65	0,6	0,55	0,5	0,7	0,75
р1, МПа	4,0	4,0	4,0	4,0	4,5	4,5	4,5	4,5	5,0	5,0
t1, ОС	300	350	400	450	300	350	400	450	350	400
G, кг/с	1,0	1,2	1,4	1,6	1,8	1,0	1,2	1,4	1,6	1,8

Задача 9. В установке для подогрева сетевой воды (система теплофикации) имеются пиковые (а) и основные (б) подогреватели (рис. 5.12). Первые обогреваются паром, имеющим давление р1 = 5 105 Па и температуру 250 ОС, а вторые – паром р2 = 1,2 105 Па и температурой 130 ОС. Конденсат пиковых подогревателей направляется в основные, где происходит частичное использование его энтальпии. Определить расход пара на пиковые и основные подогреватели, если:

1)массовый расход воды, которую следует подогреть, GW = 8 кг/с; вода в установке подогревается с t3 = 60 ОС до t5 = 110 ОС;

2)разность между температурой воды, выходящей из основных

подогревателей, и температурой насыщения обогревающего их пара

t = 8 ОС;

60

3) КПД подогревателей = 98 %.

1

Пар

2

Пар

Выход

5

4

3

Вход

сетевой

сетевой

воды

воды

2’

а)

1’

б)

Конденсат

Рис. 2.12. Подогреватели сетевой воды: а пиковый; б основной

Решение. Температура насыщения пара при р2 = 1,2 105 Па,

t2" =

= 104,81 ОC, следовательно, при входе в пиковые подогреватели сете-

вая вода будет иметь температуру

t4 = t2" t = 104,81 – 8 = 96,81 ОС.

Энтальпия

пара при

р1 = 5 105 Па и температуре

250 ОС

равна

h1 = 2958 кДж/кг.

Энтальпия кипящей воды при р1 = 5 105 Па h1' = 640,1 кДж/кг.

Уравнение теплового баланса пикового подогревателя

GW (t5 – t4) cW = G1 (h1 – h1'),

где сW = 4,1868 кДж/(кг К) – теплоемкость воды.

Расход пара на пиковые подогреватели составляет

G1

GW t5

t4 cW

8 110 96,81 4,1868

h

h'

0,195 кг/с.

0,98 2958 640,1

1

1

Энтальпия пара при р2 = 1,2 105 Па и температуре 130 ОС равна h2 = 2735 кДж/кг.

Энтальпия кипящей воды при р2 = 1,2 105 Па h2'= 439,4 кДж/кг. Суммарный теплосъем с основных подогревателей равен

qОП = GW (t4 – t3) cW = 8·(96,81 – 60) 4,1868 = 1234 кДж/кг,

из которых на конденсат пиковых подогревателей приходится

q' = G1 (h1' – h2') = 0,95 0,195 (640 – 439,4) = 38,2 кДж/с

61

и на пар при р2 = 1,2 105 Па

qОП – q' = 1234 – 38,2 = 1195,8 кДж/с.

Расход пара на основные подогреватели

G2	qОП q'				1195,8		0,531кг/с.
	h h'
					0,98 2735 439,4
	2	2

Контрольная задача для самостоятельного решения.

В установке для подогрева сетевой воды (система теплофикации) (рис. 2.12) имеются пиковые (а) и основные (б) подогреватели. Первые обогреваются паром, имеющим давление р1 и температуру t1, а вторые – паром р2 и температурой t2. Конденсат пиковых подогревателей направляется в основные, где происходит частичное использование его энтальпии. Определить расход пара на пиковые и основные подогреватели, если:

1)массовый расход воды, которую следует подогреть, GW; вода в установке подогревается с t3 до t5;

2)разность между температурой воды, выходящей из основных

подогревателей, и температурой насыщения обогревающего их пара

t = 8 ОС;

3) КПД подогревателей .

Таблица 2.7

Варианты контрольных заданий

Пара-				Варианты заданий
метры	1	2	3	4	5	6	7	8	9	10
р1, МПа	0,5	0,55	0,6	0,5	0,55	0,6	0,5	0,55	0,65	0,7
t1, ОС	300	300	300	350	350	350	350	350	400	400
р2, МПа	0,12	0,13	0,14	0,15	0,12	0,13	0,14	0,15	0,13	0,15
t2, ОС	120	125	130	135	120	130	130	135	125	135
GW, кг/с	4	5	6	7	8	4	5	6	7	8
t3, ОС	60	70	80	50	60	70	80	60	70	80
t5, ОС	110	120	130	100	110	120	130	110	120	130
, %	96	97	98	96	97	98	96	97	98	96

Задача 10. В поверхностном подогревателе (рис. 2.13) производится регенеративный подогрев питательной воды греющим паром, отобранным из турбины при рП = 0,66 МПа и степени сухости хП = 0,94. Конденсат выходит с температурой на t = 2,0 ОС ниже, чем температура насыщения при рП. Питательная вода, подаваемая

62

насосом при рВ2 = 10 МПа, имеет на входе tВ1 = 110 ОС и на выходе tВ2 = 155 ОС. Определить количество пара, необходимое для подогрева 1 кг питательной воды.

Решение.

Теплота, отдан-

ная паром, QП равна теплоте,

mП, рП, хП, hП

принятой водой, QВ:

Греющий пар

QП = QВ;

рК, tК, hК

рВ1, tВ1, hВ1

QП = mП h = mП (hП –hК);

QВ = mВ сРВ tВ = mВ сРВ (tВ2 –tВ1).

Конденсат

Питательная

Из последних уравнений

Вода

вода

mП

сРВ tВ2 tВ1

рВ2, tВ2, hВ2

a

.

Рис. 2.13. Поверхностный подогреватель

mВ

hП hК

По рП, хП и h s-диаграмме определяем энтальпию пара hП = 2620

кДж/кг.
По таблицам термодинамических свойств	воды	и водяного
пара (ТСВВП) и давлению пара рП определяем		температуру
насыщения t' = 162,6 ОС.
Температура конденсата tК на 2 ОС ниже t',	tК = 160,6 ОС.

По таблицам ТСВВП и tК =160,6 ОС находим энтальпию насыщенной жидкости hК = 677 кДж/кг.

Массовую изобарную теплоемкость воды определяем по таблицам ТСВВП. При р = 10 МПа и tСР = 130 ОС сРВ = 4,238 кДж/(кг К).

a	mП		сРВ tВ2 tВ1		4,238 155 110	0,098	кг/кг.
	mВ
			hП hК		2620 677

Контрольная задача для самостоятельного решения.

В поверхностном подогревателе (рис. 2.13) производится регенеративный подогрев питательной воды греющим паром, отобранным из турбины при рП и степени сухости хП. Конденсат выходит с температурой на t = 2,0 ОС ниже, чем температура насыщения при рП. Питательная вода, подаваемая насосом при рВ2, имеет на входе tВ1 и на выходе tВ2. Определить количество пара, необходимое для подогрева 1 кг питательной воды.

63

Таблица 2.8

Варианты контрольных заданий

Пара-				Варианты заданий
метры	1	2	3	4	5	6	7	8	9	10
рП, МПа	0,50	0,55	0,60	0,65	0,70	0,50	0,55	0,60	0,65	0,70
х	0,90	0,92	0,94	0,90	0,92	0,94	0,96	0,90	0,92	0,96
рВ2, МПа	0,8	0,9	1,0	1,1	0,8	0,9	1,0	1,1	0,8	0,9
tВ1, ОС	100	110	120	105	115	100	110	105	115	110
tВ2, ОС	145	155	165	150	160	145	155	150	160	155

Задача 11. Во избежание больших потерь конденсата пара из отбора турбины на электростанции установлен паропреобразователь

(рис. 2.14).

									Параметры	пара,
	Греющий пар			p2, t2, G2				направляемого на
				2				производство		из
						Питательная		паропреобразовате-
Пар потребителю 1						3	вода	ля, р1 = 4·105 Па,
								степень сухости па-
	p1, x, G1						p3, t3
								ра х = 0,98. Грею-
								щий пар имеет дав-
					Конденсат
								ление р2 = 6·105 Па
	Рис. 2.14. Паропреобразователь							и	температуру t2 =
								=	220 ОС.	Пита-

тельная вода поступает в паропреобразователь с давлением р3 = 5·105 Па и температурой t3 = 60 ОС. Масса пара, направляемая на производство G1 = 5,5 кг/с. Определить массовый расход греющего пара G2 и его испарительную способность при условиях, что в паропреобразователе не должно происходить переохлаждение конденсата, а потери в окружающую среду составляют 3 %.

Решение. По таблицам термодинамических свойств воды и водяного пара (ТСВВП) и давлении р1 = 4·105 Па находим энтальпию жидкости h' = 604,7 кДж/кг и теплоту парообразования r = 2134 кДж/кг.

Энтальпия пара, направляемого на производство, равна

h1 = h' + x r = 604,7 – 0,98 2133 = 2698 кДж/кг.

По таблицам ТСВВП при р3 = 5·105 Па и t3 = 60 ОС энтальпия питательной воды h'3 = 251,4 кДж/кг.

64

По таблицам ТСВВП, давлению р2 = 6·105 Па и t2 = 220 ОС энтальпия греющего пара h2 = 2891 кДж/кг.

По таблицам ТСВВП и давлению насыщения р2 = 6·105 Па энтальпия конденсата греющего пара h'2 = 670,5 кДж/кг.

Массовый расход греющего пара определяется из уравнения теплового баланса паропреобразователя

		G2 h2 h2' G1 h1 h3' ,
G2	G h h'				5,5 2698 251,4
	1	1	3			6,25.
	h		h'
					0,97 2891 670,5
		2	2

Испарительная способность греющего пара будет равна

U = G1 / G2 = 5,5 / 6,25 = 0,88 кг/кг.

Контрольная задача для самостоятельного решения.

Во избежание больших потерь конденсата пара из отбора турбины на электростанции установлен паропреобразователь (рис. 2.14). Параметры пара, направляемого на производство из паропреобразователя, р1, степень сухости пара х. Греющий пар имеет давление р2 и температуру t2. Питательная вода поступает в паропреобразователь с давлением р3 и температурой t3 = 60 ОС. Масса пара, направляемая на производство G1. Определить массовый расход греющего пара G2 и его испарительную способность при условиях, что в паропреобразователе не должно происходить переохлаждение конденсата, а потери в окружающую среду составляют 3 %.

Таблица 2.9

Варианты контрольных заданий

Пара-				Варианты заданий
метры	1	2	3	4	5	6	7	8	9	10
р1, МПа	0,8	0,7	0,6	0,5	0,4	0,5	0,6	0,7	0,8	0,6
х	0,96	0,97	0,98	0,96	0,97	0,98	0,96	0,97	0,98	0,96
р2, МПа	0,6	0,7	0,8	0,6	0,7	0,8	0,7	0,8	0,6	0,8
t2, ОС	240	250	270	250	270	290	260	260	260	280
р3, МПа	55	60	65	70	55	60	65	70	55	60
G1, кг/с	4	4,5	5	5,5	6	4	4,5	5	5,5	6,0

Задача 12. Определить расход пара в поверхностном пароводяном теплообменнике (рис. 2.15) для подогрева сетевой воды с tO = 50 ОС до tП = 120 ОС. Расход сетевой воды WСВ = 480 т/ч. Параметры пара в

65

отборе рОТБ = 0,25 МПа; tОТБ = 200 ОС. Конденсат пара не переохлаждается.

Решение. Уравнение те-

Пар

плового баланса подогрева-

Выход

Вход

теля:

GОТБ hОТБ

h'ОТБ ) ТА

сетевой

сетевой

воды

воды

WСВ tП tО сР.

Конденсат

По таблицам свойств во-

Рис. 2.15. Поверхностный теплообменник

ды и водяного пара или с

помощью

h s-диаграммы

h'ОТБ = 127,4 кДж/кг;

находим hОТБ = 2870 кДж/кг;

GОТБ

480 120 50 4,19

52,38т/ч.

2870 127,4 0,98

Контрольная задача для самостоятельного решения.

Определить расход пара в поверхностном пароводяном теплообменнике (рис. 2.15) для подогрева сетевой воды с tO до tП. Расход сетевой воды WСВ. Параметры пара в отборе рОТБ; tОТБ. Конденсат пара не переохлаждается.

Таблица 2.10

Варианты контрольных заданий

Пара-				Варианты заданий
метры	1	2	3	4	5	6	7	8	9	10
tО, ОС	40	45	50	55	40	45	50	55	40	45
tП, ОС	110	120	105	105	110	115	120	125	110	120
рОТБ, МПа	0,22	0,24	0,26	0,28	0,3	0,22	0,24	0,26	0,28	0,3
tОТБ, ОС	200	210	220	200	210	220	200	210	220	200
WСВ, т/ч	400	420	440	460	480	500	400	420	440	460

Задача 13. Рассчитать двухступенчатую сетевую подогревательную установку (рис. 2.16) для следующих исходных данных: тепловая нагрузка сетевой подогревательной установки QСП = 50 МВт; давление греющего пара в верхнем сетевом подогревателе рСП2 = 0,25 МПа; tСП2 = 200 ОС; параметры пара в нижнем сетевом подогревателе рСП1 = = 0,1 МПа; tСП1 = 120 ОС, обратной сетевой воды tО = 65 ОС. Конденсат пара не переохлаждается.

66

Решение. Расход сетевой воды

W	Q		Q		50 103
	СП		СП			217,0	кг/с 781 т/ч.
			tП tО сР
СВ	h'П h'O				120 65 4,19

Пар		Пар
СП2	СП1	Вход
Выход
сетевой		сетевой
воды		воды
Конденсат		Конденсат

Рис. 2.16. Двухступенчатая сетевая подогревательная установка: СП1 – сетевой подогреватель первой ступени; СП2 – сетевой подогреватель второй ступени

Принимая недогрев сетевой воды до температуры насыщения в нижнем сетевом подогревателе = 5 ОС, определяем температуру сетевой воды за нижним сетевым подогревателем:

t'СП tСПН 1 100 5 95 О С.

Тепловые нагрузки сетевых подогревателей:

QСП1 WСВ t'СП tО сР 217 95 65 4,19 10 3 27,27 МВт;

QСП2 WСВ tП t'СП сР 217 120 95 4,19 10 3 22,73 МВт.

Проверка:

QСП2 QСП QСП1 50,0 27,27 22,73 МВт.

Энтальпия пара в нижнем подогревателе hСП1 = 2780 кДж/кг (по термодинамическим таблицам свойств воды и водяного пара).

Расход пара в нижний сетевой подогреватель

DСП1		QСП1					27270	11,786	кг/с 42,43 т/ч.
	h	h'	СП1				2780 419 0,98
	СП1				ТА

Энтальпия пара в верхнем подогревателе hСП2 = 2870 кДж/кг (по термодинамическим таблицам свойств воды и водяного пара).

67

Расход пара в верхний сетевой подогреватель

DСП2		QСП2					22730	9,93	кг/с 35,74 т/ч.
	h	h'	СП2				2870 533,8 0,98
	СП2				ТА

Контрольная задача для самостоятельного решения.

Рассчитать двухступенчатую сетевую подогревательную установку (рис. 2.16) для следующих исходных данных: тепловая нагрузка сетевой подогревательной установки QСП; давление греющего пара в верхнем сетевом подогревателе рСП2; tСП2; параметры пара в нижнем сетевом подогревателе рСП1 = 0,1 МПа; tСП1, обратной сетевой воды tО. Конденсат пара не переохлаждается.

Таблица 2.11

Варианты контрольных заданий

Пара-				Варианты заданий
метры	1	2	3	4	5	6	7	8	9	10
рСП2, МПа	0,24	0,26	0,28	0,30	0,32	0,24	0,26	0,28	0,30	0,32
tСП2, ОС	180	190	200	210	220	220	200	190	180	220
tСП1, ОС	110	115	120	125	130	110	115	120	125	130
tО, ОС	40	45	50	55	60	65	60	55	50	45
QСП, МВт	25	30	35	40	45	50	55	60	65	70

Задача 14. Определить температуру химически очищенной воды (t'ХОВ) и выход пара из сепаратора непрерывной продувки котла dСЕП , если известно DПРОД = 3,0 т/ч (рис. 2.17); давление в барабане котла рБ = 14 МПа; давление в сепараторе рСЕП = 0,7 МПа; расход химически очищенной воды DХОВ = 2,8 т/ч; температура химически очищенной воды tХОВ = 30 ОС. Продувочная вода после подогревателя химически очищенной воды с температурой t'ПРОД = 57 ОС сбрасывается в дренаж.

Решение. По давлению в барабане котла определяем энтальпию продувочной воды h'ПРОД = 1572,3 кДж/кг.

Тепловой баланс сепаратора

DПРОД h'ПРОД СЕП

dСЕП h"СЕП D'ПРОД h'СЕП СЕП .

Материальный баланс сепаратора

DПРОД dСЕП D'ПРОД .

68

Из совместного решения этих уравнений

dСЕП DПРОД h'ПРОД h'СЕП СЕП ;

h"СЕП h'СЕП

h"СЕП = 2765 кДж/кг; h'СЕП = 696,8 кДж/кг

dСЕП 3,0 1572,3 696,8 0,98 2765 696,8

Количество сбрасываемой проду-

вочной воды DПРОД = 3,0 – 1,24 = 1,76

т/ч.

Количество теплоты, сбрасываемой с продувочной водой,

Q'ПРОД DПРОД h'СЕП t'ПРОД cP

1,75 696,8 57 4,19 103

803,9 103 кДж/ч;

	t'	ХОВ	t		ХОВ		Q'ПРОД
							DХОВ сР
	30				803,9 103				98,5 О С.
				2,8 103 4,19

(при рСЕП = 0,7 МПа);

1,2445 т/ч 1,24 т/ч.

dСЕП

h"СЕП

h'ПРОД pСЕП

DПРОД

D'ПРОД

t'ХОВ

tХОВ

DХОВ

t'ПРОД

Рис. 2.17. Одноступенчатый сепаратор непрерывной продувки

Контрольная задача для самостоятельного решения.

Определить температуру химически очищенной воды t'ХОВ (рис. 2.17)и выход пара из сепаратора непрерывной продувки котла dСЕП , если известно: количество сбрасываемой продувочной воды DПРОД ; давление в барабане котла рБ ; давление в сепараторе рСЕП ; расход химически очищенной воды DХОВ ; температура химически очищенной воды tХОВ = 30 ОС. Продувочная вода после подогревателя химически очищенной воды с температурой t'ПРОД сбрасывается в дренаж.

69