Тепловой расчет собственно подогревателя

Температура воды перед СП при энтальпии hв1сп=270 кДж/кг составляет

= 41 °С.

Температура конденсата греющего пара на выходе из СП tк = tн = 72 °С.

Находим температурный напор на выходе из СП. Учитывая, что остаточный перегрев пара быстро снимается, принимаем .

Температурный напор на входе .

Средний логарифмический температурный напор:

Средняя температура питательной воды в СП:

Температура пленки конденсата:

При этой температуре по таблице 1.1 литературы [21] находим

Тепло, выделяемое одним килограммом пара в СП:

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 32 мм.

Коэффициент теплоотдачи от конденсирующего пара к стенке:

где С – коэффициент, учитывающий расположение трубы, для горизонтальных труб С=0,725.

Расчетный коэффициент теплоотдачи для стальных трубок:

Удельный тепловой поток в СП:

Удельный тепловой поток через стенку:

где − коэффициент теплопроводности для стали,

− толщина стенки трубок

Удельный тепловой поток при теплоотдачи от стенки к воде:

где

Для нахождения параметра В₀ и, следовательно, α₂, необходимо указать при температуре питательной воды СП и среднем давлении в ПВД удельный объем, плотность, вязкость и теплопроводность воды. Тогда параметр равен:

Принимаем скорость воды в трубках w_ж=1,8 м/с. Внутренний диаметр трубок 22 мм.

Количество спиралей

Для определения коэффициента теплоотдачи от стенок труб к воде необходимо установить режим движения. Скорость воды в трубах подогревателя принимается в пределах 1,3-1,8 м/с. Для скорости 1,5 м/с соответствующая средняя температура воды:

Δtт=(tсп+t'сп)/2=(241,1-203,6)/2=222,5 °С

v =0,147*10-6 м2/с; λ=0,673 Вт/(м*К); Pr=0,835;

число Рейнольдса равно:

Re = w*d/ v = 1,5*0,032/0,147*10-6=324323;

Коэффициент теплоотдачи для этих условий определяется:

α2=0,023(λ /d)Re0,8Pr0,4= 0,023(0,673/0,032)( 324324)0,4=

(0,835)0,4=11571 Вт/(м2*К)

Термическое сопротивление стенки труб

Rст=бст/ λ ст=5,34*10-5

Значение коэффициента b в формуле при

tсрст=(tнсп+ Δtт)/2 = (245,6+222,4)/2 = 233 °С

b=8074, т. е. q =8074 t-0,25 Вт/(м2*К)

В соответствии с полученными значениями имеем:

Δt= Δt1 + Δt2 + Δt3 = (q/8073)4/3 + 5,36*10-6 + q/11570

принимая различные значения q, находим и строим зависимость

q=10 Вт/м2 ;Δt = 2,72°С;

q=20 Вт/м2 ;Δt = 6,14°С;

q=30 Вт/м2 ; Δt = 9,95°С;

q=40 Вт/м2 ; Δt = 14,06°С;

q=50 Вт/м2; Δt = 18,37°С;

Графоаналитическое определение плотности теплового потока в зависимости от температурного напора.

Из нее следует, что при = 16,8/q = 46401 Вт/м2;

Коэффициент теплопередачи в собственно подогревателе:

k=q/Δt=46401/16,8=2763 Вт/(м2*К);

Площадь поверхности нагрева в этом случае:

F=Q/(k*tср) =81487*103/(2762*16,8) = 1852м2;

Практически поверхность нагрева должна быть несколько выше за счет возможности загрязнения поверхности, коррозии и т.д. Принимаем:

Fсп = 1862 м2

При принятой скорости воды в трубах число спиралей собственно подогревателя

N= Gпв*v/(0,785w*d2вн) = 342*0,0015/(0,785*1,5*0,0242 )= 816 штук

Практически число спиралей принимается кратным произведению числа секций и числа рядов в каждой секции, т.е. 68=48. Тогда N=793 штук

Длина каждой спирали в этом случае:

L= F/( *dвн*n) = 1862/(3,14*0,024*793=32 м

Расчет охладителя пара (ОП)

Тепловая нагрузка охладителя пара Qоп = 5796 кВт;

расход пара Dп =60,54 кг/с;

расход питательной воды Gпв = 42,5 кг/с.

Если размеры спиралей охладителей пара такие же, как и собственно подогревателя, тогда сечение для прохода пара:

F=L*0,005*β = 31*0,005*0,98 = 0,123 м2

β =0,98 учитывает часть длины труб, участвующей в теплообмене, а

0,004-расстояние между трубами.

При двух потоках скорость пара в охладителе:

w=Dп*v/2F = 60,55*0,06/(2*0,123) = 14,8 м/с

где v - средний удельный объем пара при его средней температуре:

tср= (tп+t"п)/2 = (289+260)/2 = 274,5 °С

Эквивалентный диаметр

dэ= 4F/p = 4*0,123/2 = 0,245 м

Число Рейнольдса:

Re= wndэ/ v n =14,9*0,244/1,13*10-6=3,24*106

Значение коэффициента теплоотдачи от пара к стенке труб:

α1= 0,027(λ/ dэ)( Re)0,84(Pr)0,4 =

(0,027*0,049*(3,22*106)0,84*(1,16)0,4)/0,245 = 1685 Вт/(м2*К)

Скорость воды в трубах при двух поточной схеме принимаем равной 1,5 м/с, диаметр трубок 325 мм.

Физические параметры воды:

tср= (t"по+t"сп)/2 =(260,1+241,1)/2= 250,6 ºС

a = 1,37*10-7 м2/с;

α = 0,66 Вт/м*К;

Pr= 0,797

Re = (1,5*0,024)/ 1,37*10-7 = 262774

α2=0,023*(λ/d)Re0,8Pr0,4=(0,023*0,65*2627730,8*0,7980,4)/0,024=12327 Вт/(м2*К)

Коэффициент теплопередачи:

k=1/(1/1685+8,3*10-5*32/24+1*32/(12327*24)=1231 Вт/(м2*К)

где - учитывает вид теплопередающей стенки: стенка цилиндрическая;

Средний температурный нaпор в охладителе пара:

tп - tпо = 289-260,2=28,8°С

tʼсп - tсп =260-241,2=18,8°С

Δ tср = (28,9-18,8)/ln(28,9/18,9) = 23,53 °С;

Поверхность нагрева охладителя пара:

Fоп = Q/(k *tср) = 5795000/(1230*23,53)=84,64 м2;

Число змеевиков охладителя пара:

N = F/(β*L*dн) =84,65/(0,98*31*3,14*0,033) = 29 штук. ДП.5В07 1700.ПЗ