Тепловой расчет испарителя
Мощности отдельных элементов парогенератора
Найдем паропроизводительность, для этого запишем уравнение теплового баланса через энтальпию:
Так как схема генерации пара прямоток, то =
D-общий расход питательной воды;
Расход питательной воды будет равен:
где:
-энтальпия перегретого пара(при t =510 и P=14 МПа)
-энтальпия питательной воды(при Р=14 МПа. и t =240 )
-энтальпия воды на линии насыщения(при )
-энтальпия пара на линии насыщения(при )
-энтальпия воды на промежуточном перегревателе на входе( при t =240 и P=3 МПа)
- энтальпия воды на промежуточном перегревателе на выходе(при t =510 и P=3 МПа)
По таблицам определяем энтельпии воды и водяного пара:
=3352,1КДж/кг
=1039 КДж/кг
=1572,8 Кдж/кг
=2638,3 Кдж/кг
=2824,5 КДж/кг
=3479,5КДж/кг
Окончательный расход питательной воды:
Тепловые мощности на каждом из участков парогенератора равны соответственно:
Теперь найдем расходы натрия через отдельные элементы:
Q-t диаграмма:
Находим температуры входа и выхода в отдельных элементах парогенератора:
1.Рабочее тело:
Экономайзер: =240
=336,67 (при Р=14МПа.)
Испаритель: = =336,67
Пароперегреватель: =336,63
=510
Промежуточный перегреватель: =240
=510
2.Теплоноситель:
Промежуточный перегреватель: =520
=
Пароперегреватель: =520
=
Испаритель: =427,76
=
Экономайзер: =355,84
=320
Определение геометрии трубного пучка
Выбираем стандартную схему движения теплоносителя для данного вида парогенераторов: питательная вода движется в трубках, а натрий движется в межтрубном пространстве. В качестве материала для трубок выбираем низколегированную углеродистую сталь 1Х2М. Диаметр трубок принимаем 16х3 (мм.)
Предварительно принимаем скорость воды на входе в экономайзерный участок, как:
1. Площадь проходного сечения трубок: =168,5/(768,88*1)=0,23
2. Число труб теплопередающей поверхности:
3. Трубки на трубной доске будем располагать по сторонам правильных шестиугольников с относительным шагом:
S=1,5 =2*0.016=0.024 м
4. Принимаем число труб на диагонали трубной доски:
5. Внутренний диаметр кожуха:
6. Число труб в одном модуле: =
7. Число модулей:
8. Расходы натрия и воды через один модуль:
Натрий:
Вода:
9. Площадь проходного сечения межтрубного пространства:
10. Скорость натрия в среднем сечении модуля испарителя:
Данное значение для скорости натрия не превышает допустимые значения.
Тепловой расчет испарителя
1.Расчет экономайзерного участка:
Теплоотдача от натрия к стенке:
Средняя температура натрия на экономайзерном участке:
По таблице теплофизических свойств натрия определяем параметры натрия при данной температуре:
Pr=0.552
Эквивалентный гидравлический диаметр:
Рейнольдса для натрия на экономайзерном участке:
Число Пекле на экономайзерном участке:
Число Нуссельта будем определять по рекомендованной формуле для натрия, протекающего в межтрубном пространстве:
Коэффициент теплопередачи от натрия к стенке на экономайзерном участке будет равен:
Теплоотдача от стенки к воде:
По таблице теплофизических свойств воды и водяного пара определяем температуру насыщения воды в третьем контуре, при известном давлении(Р=140атм.)
Средняя температура воды на экономайзерном участке:
По таблице теплофизических свойств воды и водяного пара определяем теплофизические свойства воды:
Pr=0.874
Скорость воды:
Для нахождения коэффициента теплоотдачи от стенки к воде воспользуемся рекомендованной для расчета формулой Михеева:
Теплоотдача от натрия к воде:
Находим среднюю температуру стенки трубки:
По таблице определяем коэффициент теплопроводности для стали 1Х2М:
А так как отношение внешнего диаметра к внутреннему , то термическое сопротивление стенки трубки рекомендуется с хорошей степенью точности определять по формуле:
Для всех участков испарителя при расчете коэффициента теплопередачи учитывается сопротивление оксидных пленок:
Коэффициент теплопередачи от натрия к воде будет равен:
Геометрия экономайзерного участка:
Определяем разность между температурой выхода натрия и температурой входа воды на экономайзерном участке(большая разница температур):
Малая разница температур будет определяться как разность между температурой натрия на входе в экономайзерный участок и температурой воды на линии насыщения:
Среднелогарифмический температурный напор:
Площадь теплообмена одного модуля на экономайзерном участке:
Средний диаметр трубки по которой протекает вода:
Длина одной трубки экономайзерного участка:
2.Расчет испарительного участка:
Испаритель делится на два участка:
-зона развитого кипения;
-зона с ухудшенной теплопередачей;
Расчет граничного паросодержания, при котором начинается ухудшенная теплопередача при кипении воды, рекомендуется проводить по следующей формуле:
Мощность, приходящаяся на зону развитого кипения:
Мощность приходящаяся на зону ухудшенного кипения:
Температура натрия в точке :
Зона развитого кипения( )
Теплоотдача от натрия к стенке:
Точка Х=0
Pr=
Точка X=Х
Pr=
Теплоотдача от стенки к воде:
Точка Х=0
Коэффициент теплопередачи от стенки трубы к воде, протекающей внутри этой трубы, рекомендуется определять по эмпирической формуле:
, где А- это эмпирический коэффициент, а q- это тепловой поток через стенку трубы, определяемый по формуле:
-температурный напор на стенку трубы.
Эмпирический коэффициент А будем искать по формуле:
Нахождение коэффициента теплоотдачи от стенки трубы к воде будем проводить методом последовательных итераций. Изначально будем считать =0 и будем определять тепловой поток через стенку трубы, затем найдем коэффициент теплоотдачи. В выражении для теплового потока коэффициент принимаем равным 0.75.
при ;
Итерация №1
Итерация №2
Итерация №3
Итак, коэффициент теплоотдачи
Точка X=Х
Расчет коэффициента теплоотдачи от стенки трубы к воде в точке X=Х зоны развитого кипения испарительного участка будем проводить аналогичным способом, при помощи итераций, по формуле:
, где - приведенная скорость пароводяной смеси,
, где - коэффициент теплопередачи к воде, взятый на линии насыщения, - коэффициент теплопередачи, рассчитываемый по формуле для точки Х=0.
Определяем теплофизические свойства воды и водяного пара при давлении насыщения в третьем контуре:
Pr=1.03
Плотность насыщенного водяного пара:
Скорость циркуляции воды:
Число Рейнольдса для воды на испарительном участке:
Температурный напор на стенку трубы в точке будет равен:
В выражении для теплового потока принимаем коэффициент, равный 0,75.
Итерация №1
Итерация №2
Итак, за коэффициент теплоотдачи принимаем
Теплоотдача от натрия к воде:
Коэффициенты теплоотдачи от натрия к воде:
Точка Х=0:
Точка Х=Хгр:
Средний коэффициент теплоотдачи:
Геометрия зоны развитого кипения:
Длина одной трубки:
Зона с ухудшенной теплоотдачей(Хгр<X 1)
Теплоотдача от натрия к стенке:
Pr=0.5158
Теплоотдача от стенки к воде:
, где
Теплоотдача от натрия к воде:
Находим среднюю температуру стенки трубки:
При расчете коэффициента теплопередачи будем учитывать термическое сопротивление отложений примесей на теплопередающей поверхности:
Коэффициент теплопередачи от натрия к воде будет равен:
Геометрия зоны с ухудшенной теплоотдачей:
Длина одной трубки:
Геометрия всего испарительного участка:
Длина одной трубки:
Геометрия всего модуля экономайзер-испаритель:
3.Тепловой расчет основного пароперегревателя.
В качестве материала для трубок выбираем аустенитную нержавеющую сталь 0Х18Н10Т. Диаметр трубок принимаем 16х3 мм
Теплоотдача от натрия к стенке:
Теплоотдача от стенки к пару:
Теплоотдача от натрия к пару:
Геометрия пароперегревателя:
4.Тепловой расчет промежуточного пароперегревателя:
В качестве материала для трубок выбираем аустенитную нержавеющую сталь 0Х18Н10Т. Диаметр трубок принимаем 25х2,5мм.
1)число модулей:
2)число труб в одном модуле:
3)Площадь проходного сечения одной трубки:
4)Средняя скорость пара в трубках:
5)Число труб на диагонали трубной доски:
6)Шаг между трубками:
7)Внутренний диаметр кожуха:
8)Площадь проходного сечения межтрубного пространства:
9)Скорость натрия в среднем сечении модуля:
Теплоотдача от натрия к стенке:
Теплоотдача от стенки к пару:
Теплоотдача от натрия к пару:
Геометрия пром. пароперегревателя:
Длина одной трубки:
Гидравлический расчет
Гидравлическое сопротивление будет рассчитываться по формуле:
Где -потери на трение;
- потери на местные сопротивления;
- потери на сопротивление, связанное с подъемом массы на определенную высоту;
; ; ;
Не нашли, что искали? Воспользуйтесь поиском по сайту:
©2015 - 2024 stydopedia.ru Все материалы защищены законодательством РФ.
|