Теплообменные аппараты энергетических установок
Оглавление
1. Исходные
данные
.
Предварительный расчёт
.1.
Дополнительные данные
.2. Расчёт
. Тепловой
расчёт
.1
Дополнительные данные
.2 Расчёт
Определение
коэффициента теплоотдачи от внутренней поверхности стенки трубки к охлаждающей
воде
Определение
коэффициента теплоотдачи от конденсирующегося пара к наружной поверхности
трубного пучка
Определение
коэффициента теплопроводности
.
Гидравлический расчёт
.1 Потери
давления при прохождении охлаждающей воды через конденсатор (гидравлические
потери)
.2 Потери
давления при прохождении пара через трубный пучок конденсатора (паровое
сопротивление)
. Расчёт
удаляемой паровоздушной смеси
1. Исходные
данные
(вариант 2)
Конденсатор:
· Подвальный;
· Регенеративный;
· Двухпоточный;
· Двухходовой.
Тип станции: ТЭС
Привод питательного насоса: ТП
Материал трубок конденсатора: ЛМш68-0.05
Тип (схема) компоновки трубного пучка конденсатора: 2
Номинальная электрическая мощность ПТУ: 
Температура охлаждающей воды на входе: 
2.
Предварительный расчёт
.1
Дополнительные данные
1. Температура насыщения (конденсации) пара:
где 
- температура охлаждающей воды на входе в конденсатор.
. Степень сухости на входе в конденсатор:
3. Переохлаждение конденсата:
4. Кратность охлаждения (большее значение кратности охлаждения
конденсатора соответствует меньшему значению температуры охлаждающей воды на
входе в него):
.2 Расчёт
1. Давление пара на входе в конденсатор (определяется по таблицам
теплофизических свойств воды и водяного пара для пара):
. Энтальпия насыщения пара при 
(определяется по таблицам
теплофизических свойств воды и водяного пара для пара):
. Скрытая теплота парообразования (определяется по таблицам
теплофизических свойств воды и водяного пара для пара):
. Энтальпия пара на входе в конденсатор:
5. Температура конденсата в конденсатосборнике:
. Энтальпия конденсата в конденсатосборнике (определяется по
таблицам теплофизических свойств воды и водяного пара для воды):
. Изобарная теплоёмкость охлаждающей воды (определяется по
таблицам теплофизических свойств воды и водяного пара для воды):
8. Нагрев охлаждающей воды в конденсаторе (должен находиться в
диапазоне 
):
. Недогрев охлаждающей воды на выходе до температуры насыщения (должен
находиться в диапазоне 
):
3. Тепловой
расчёт
.1
Дополнительные данные
1. Удельный расход пара на ПТУ (количество пара необходимое для
выработки 
электроэнергии):
2. Относительное количество пара подводимого на регенерацию:
3. Относительное количество сконденсировавшегося пара поступающего из
подогревателей низкого давления в конденсатор от 
:
4. Относительное количество сконденсировавшегося пара поступающего
из турбопривода питательного насоса в конденсатор от :
. Количество присасываемого воздуха в конденсационную установку:
конденсатор паровоздушный гидравлический теплоотдача
где для ТЭС 
;
;
- номинальная электрическая мощность ПТУ.
. Разница между температурами конденсата из дренажа ПНД сливаемого
в конденсатор и питательной воды на входе в ПНД или на выходе из конденсатора:
. Давление за турбоприводом питательного насоса:
9. Скорость охлаждающей воды в трубках (материал трубок ЛМш68-0.05):
10. Количество трубок отводимых под воздухоохладитель (в процентах от
всех трубок):
. Скорость пара на входе в конденсатор:
. Скорость пара на входе в первый ряд трубок:
. Число рядов труб в пучке:
. Термическое сопротивление загрязнения:
15. Число патрубков для отвода конденсата:
. Скорость воды в патрубках для отвода конденсата:
. Число патрубков для отвода паровоздушной смеси:
. Скорость смеси в патрубках для отвода паровоздушной смеси:
.2 Расчёт
1. Расход пара на входе в турбину:
. Расход пара на входе в конденсатор:
3. Расход конденсатана ПНД:
4. Расход пара на турбопривод:
. Температура конденсата, сливаемого из ПНД:
. Энтальпия конденсата, сливаемого из ПНД (определяется по
таблицам теплофизических свойств воды и водяного пара для воды):
7. Энтальпия пара на выходе из турбопривода (определяется по
таблицам теплофизических свойств воды и водяного пара для пара):
.
9. Расход охлаждающей воды:
где 
- энтальпия пара на входе в конденсатор;
-энтальпия конденсата в конденсатосборнике;
- энтальпия охлаждающей воды на входе в конденсатор
(определяется по таблицам теплофизических свойств воды и водяного пара для
воды);
- температура охлаждающей воды на входе в конденсатор;
- энтальпия охлаждающей воды на выходе из конденсатора
(определяется по таблицам теплофизических свойств воды и водяного пара для
воды);
- температура охлаждающей воды на выходе из конденсатора;
- недогрев охлаждающей воды на выходе до температуры
насыщения.
. Тепловая мощность конденсатора:
. Средняя температура охлаждающей воды:
12. Среднелогарифмический температурный напор:
Определение
коэффициента теплоотдачи от внутренней поверхности стенки трубки к охлаждающей
воде
13. Наружный диаметр трубок:
. Толщина стенки трубок:
. Внутренний диаметр трубок:
. Теплофизические свойства охлаждающей воды:. Удельный объём:
. Плотность:
. Динамическая вязкость:
. Кинематическая
вязкость:
. Изобарная
теплоёмкость:
f. Коэффициент теплопроводности:
18. Критерий Прандтля:
19. Критерий Нуссельта:
20. Коэффициент теплопередачи от внутренней поверхности стенки трубке
к охлаждающей воде:
Определение
коэффициента теплоотдачи от конденсирующегося пара к наружной поверхности
трубного пучка
21. Температура насыщения пара:
. Температура стенки трубки:
23. Теплофизические свойства пара (конденсата):. Удельный
объём:
. Плотность:
. Динамическая вязкость:
. Кинематическая
вязкость:
. Коэффициент
теплопроводности:
. Коэффициент A:
25. Коэффициент теплоотдачи от неподвижного пара к одиночной
горизонтальной трубке:
. Коэффициент теплоотдачи от неподвижного пара к одиночной
горизонтальной трубке с учётом поправки на изменение теплофизических свойств:
где 
. Коэффициент теплоотдачи от конденсирующегося парадвижущегося с
заданной скорость к первому ряду трубок:
28. Коэффициент теплоотдачи от конденсирующегося пара ко всему
трубному пучку:
где 
. Коэффициент теплоотдачи с учётом поправки на присосы воздуха:
Определение
коэффициента теплопроводности
Для цилиндрической стенки коэффициент теплопроводности определяется по
формуле
где 
и 
- коэффициенты теплоотдачи от трубки к охлаждающей воде и от
пара к трубке соответственно;
и 
- наружный и внутренний диаметры трубки соответственно;
- коэффициент теплопроводности материала трубки.
Так как отношение 
, то коэффициент теплопроводности можно вычислить по формуле
для плоской стенки
где 
- толщина стенки трубки.
. Коэффициент теплопередачи без учёта загрязнения:
где 
- коэффициент теплопроводности латуни.
. Коэффициент теплопередачи с учётом загрязнения:
32. Средний коэффициент теплопередачи:
. Площадь теплообменного аппарата:
. Площадь прохода охлаждающей воды:
. Количество трубок:
где 
- число ходов.
36. Диаметр трубной доски:
где 
- коэффициент использования трубной доски.
. Длина трубок:
Компактность теплообменного аппарата (должна находиться в диапазоне 
):
.Гидравлический
расчёт
.1 Потери
давления при прохождении охлаждающей воды через конденсатор (гидравлические
потери)
1. Коэффициент гидравлического сопротивления:
где 
- критерий Рейнольдса для охлаждающей воды.
где 
-длина трубок;
- внутренний диаметр трубок;
- плотность охлаждающей воды;
- скоростьохлаждающей воды в трубках.
. Местные потери давления:
где 
- коэффициент местных потерь.
. Скорость циркуляционной воды в патрубках:
. Число патрубков циркуляционной воды в патрубках:
. Местные потери давления в водяной камере:
. Гидравлическое сопротивление конденсатора (потери напора):
8. Диаметр потрубка циркуляционной воды:
где 
- расход охлаждающей воды.
. Диаметр патрубка, через который удаляется конденсат:
где 
- расход пара на входе в конденсатор;
-расход конденсата на ПНД;
- расход пара на турбопривод;
- плотность конденсата;
- скорость воды в патрубках для отвода конденсата;
- число патрубков для отвода конденсата.
.2 Потери
давления при прохождении пара через трубный пучок конденсатора (паровое
сопротивление)
10. Паровое сопротивление:
где 
- удельный объём пара;
- скорость пара на входе в первый ряд трубок.
. Давление паровоздушной смеси удаляемой из конденсатора:
где 
- давление пара на входе в конденсатор.
. Расчёт
удаляемой паровоздушной смеси
1. Температура паровоздушной смеси:
где - температура охлаждающей воды на входе в конденсатор.
. Парциальное давление удаляемого пара:
. Парциальное давление удаляемого воздуха:
где 
- давление паровоздушной смеси удаляемой из конденсатора.
4. Расход удаляемойпаровоздушной смеси:
где 
- количество присасываемого воздуха в конденсационную
установку.
. Расход пара в удаляемой паровоздушной смеси:
. Относительно содержание воздуха в конденсаторе на входе:
где - расход пара на входе в конденсатор;
. Относительно содержание воздуха в конденсаторе на входе:
. Объёмный расход удаляемой паровоздушной смеси:
где 
- газовая постоянная воздуха;
- температура воздуха;
. Диаметр патрубка, через который удаляется паровоздушная смесь:
где 
- число патрубков для отвода паровоздушной смеси;
- скорость смеси в патрубках для отвода паровоздушной смеси