 |
Тепловой расчет собственно подогревателя
|
|
|
|
Температура воды перед собственно подогревателем при энтальпии hв1сп=736,2 кДж/кг составляет 
= 174 °С.
Температура конденсата греющего пара на выходе из СП tк=tн =190,7°С.
Найдем температурный напор на выходе из собственно подогревателя. Учитывая, что остаточный перегрев пара быстро снимается, принимаем 
.
Температурный напор на входе 
.
Среднелогарифмический температурный напор:
(5.13)
Средняя температура питательной воды в собственно подогревателе:
(5.14)
Средняя температура на наружной поверхности стенки составит
tст = (179,5+190,7)/2=185,1 °С.
Температура пленки конденсата:
При этой температуре по таблице 1.1 литературы [21] находим значение 
.
Тепло, выделяемое одним килограммом пара в собственно подогревателе:
(5.15)
На электростанциях обычно устанавливаются подогреватели высокого давления вертикального типа с горизонтальными спиралями. Тогда принимаем, что трубки поверхности нагрева выполнены из горизонтальных двойных спиралей (6 двойных спиралей в каждой из шести секций между перегородками), тогда число трубок по вертикали между перегородками n=12. [21]
Наружный диаметр трубок принимаем равными 32 мм.
Коэффициент теплоотдачи от конденсирующего пара к стенке:
(5.16)
где С – коэффициент, учитывающий расположение трубы; для горизонтальных труб С = 0,725.
Расчетный коэффициент теплоотдачи для стальных трубок составит:
(5.17)
Удельный тепловой поток в собственно подогревателе:
(5.18)
Удельный тепловой поток через стенку выразим как:
(5.19)
где 
− коэффициент теплопроводности для стали, равный
46,6 Вт/(м·К);
− толщина стенки трубок, принимаем 
Удельный тепловой поток при теплоотдачи от стенки к воде:
; (5.20)
где коэффициент теплоотдачи α2:
|
|
|
(5.21)
;
где wж − скорость воды в трубках; принимаем wж=1,8 м/с;
ρ – плотность воды при температуре питательной воды СП и среднем давлении в ПВД;
dв − внутренний диаметр трубок, равный 22 мм;
В0 – параметр, равный:
(5.22)
где λ – теплопроводность воды при температуре питательной воды СП и среднем давлении в ПВД;
μ − вязкость при температуре питательной воды СП и среднем давлении в ПВД.
Количество параллельных трубок для обеспечения заданной скорости воды:
(5.23)
На каждую из шести секций приходится по Nc = 417/6 = 69,5 трубок. Округляем до наибольшего целого, получаем Nc = 70.
Уточняем скорость воды в трубках:
(5.24)
Коэффициент теплоотдачи:
(5.25)
Поправка на увеличение теплоотдачи в спиралях:
(5.26)
где Rср – средний радиус спирали, который принимается в качестве радиуса змеевика, Rср = мм.
Расчетный коэффициент теплоотдачи от стенки к воде:
(5.27)
Таким образом, удельный тепловой поток равен:
Итак, из имеющихся выражений q выделим температурные напоры:
; 
; 
.
Зададимся различными значениями q и построим таблицу 5.1.
Таблица 5.1
| q | |||||
| ∆t1 | 2,49 | 4,27 | 6,26 | 8,43 | 10,76 |
| ∆t2 | 2,15 | 3,22 | 4,29 | 5,36 | 6,44 |
| ∆t3 | 1,17 | 1,76 | 2,35 | 2,93 | 3,52 |
| ∆t | 5,80 | 9,25 | 12,90 | 16,73 | 20,71 |
Далее строим график зависимости температурных напоров от удельного теплового потока, рис. 5.2. Из графика определяем удельный тепловой поток при ∆tср = 10,2 °С; он равен 32620 Вт/м2.
Рис. 5.2 График зависимости температурных напоров от удельного теплового потока
Коэффициент теплопередачи для собственно подогревателя:
(5.28)
Необходимая поверхность нагрева собственно подогревателя:
(5.29)
Длина двойных спиралей:
(5.30)
где NT – принятое количество трубок, NT = 6·70= 420.
Шаг трубок выбираем равным 36 мм. Общая высота трубной системы составит hсп = 70·2·36+40 = 5080 м.
Расчет охладителя пара
Температурный напор на входе в охладитель пара 
.
|
|
|
Температурный напор на выходе из охладитель пара 
.
Средний логарифмический температурный напор:
Средняя температура пара в межтрубном пространстве tср = 353,4 °С.
Учитывая, что коэффициент теплопередачи в ПО примерно в два раза меньше, чем в СП, принимаем, что количество трубок в ОП составляет примерно 20% от количества трубок в СП, т.е. N = 0,2·420 = 84. Для каждой секции
Nc = 84/6=14.
Высота охладителя пара составит:
(5.31)
Ширина одного хода пара составит:
(5.32)
где NВ – количество витков в спирали, NВ=7.
Площадь живого сечения для прохода пара:
(5.33)
Смоченный периметр сечения одного прохода пара:
(5.34)
Эквивалентный диаметр:
(5.35)
Скорость пара в межтрубном пространстве:
Критерий Рейнольдса:
(5.36)
Число Нуссельта:
(5.37)
Коэффициент теплоотдачи:
(5.38)
Площадь поперечного сечения для прохода воды:
.
Скорость воды в трубках:
Определим параметр В0:
Коэффициент теплоотдачи от стенки к воде:
Расчетный коэффициент теплоотдачи:
Коэффициент теплопередачи от пара к воде:
Площадь поверхности нагрева охладителя пара:
Площадь поверхности нагрева одной спирали (спираль берется таких же размеров, как и в СП):
Необходимое количество спиралей:
Округляем до ближайшего целого, кратного шести, т.е. NОП= 120, тогда NС= 120/9 = 20 спиралей.
Уточняем площадь поверхности нагрева охладителя пара:
|
|
|
