Промышленные тепломассообменные процессы и аппараты (стр. 2 из 4)

Расход питательной воды в первом приближении через подогреватели высокого давления одинаков и определяется из условия G_ПВД=G_к, где G_к=760т/ч – расход пара через паросиловую установку.

В линии ПВД-8 по тепловой схеме предусмотрено однопоточное движение питательной воды, G_ПВД=G_к. Тогда G_вд8=G_вд7=G_вд6=760т/ч.

По заданию температура конденсата на выходе из ПВД должна превышать t΄_вд не более, чем на 10°С. Это означает, что конденсат должен переохлаждаться до t_к=t΄_вд+10=213,4+10=223,4°С. Энтальпия конденсата при t_к=223,4°С, h_к=964,7 кДж/кг.

Тогда

ПВД-7

В ПВД-7 сливается конденсат из ПВД-8 в количестве G_к8. Температура слива из ПВД-7 должна быть t_к=t΄_вд+10=193,5+10=203,5°С. Энтальпия конденсата при t_к=203,5°С, h_к=875,1 кДж/кг. Уравнение баланса:

, откуда

.

ПВД-6

В ПВД-6 сливается конденсат из ПВД-7 в количестве G_к7. Температура слива из ПВД-7 должна быть t_к=t΄_вд+10=167,2+10=177,2°С. Энтальпия конденсата при t_к=177,2°С, h_к=751,1 кДж/кг. Уравнение баланса:

, откуда

.

ПНД-5

ПНД-5 – это деаэратор. Он не рассчитывается.

ПНД-4

Линия ПНД – однопоточная. Расход питательной воды через ПНД-4: G_вд=G_к – ∑G_кПВД, так как каскадный слив конденсата из линий ПВД производится в деаэратор, и расход уменьшен на величину этого слива. Линия ПНД – однопоточная.

Тогда

G_вд = 760 – (33,14+29,01+35,32)=662,53т/ч.

Конденсат сливается при температуре t_к=t΄_вд+10=122,4+10=132,4°С. Энтальпия конденсата при t_к=177,2°С, h_к=751,1 кДж/кг. Уравнение баланса:

.

ПНД-3

В ПНД-3 сливается конденсат из ПНД-4 в количестве G_к4. Температура слива из ПНД-3 должна быть t_к=t΄_вд+10=89,5+10=99,5°С. Энтальпия конденсата при t_к=99,5°С, h_к=419,1 кДж/кг. Уравнение баланса:

,

,

.

ПНД-2

Конденсат сливается при температуре t_к=t΄_вд+10=55,9+10=65,9°С. Энтальпия конденсата при t_к=65,9°С, h_к=275,9 кДж/кг. Уравнение баланса:

, отсюда

,

.

ПНД-1

Конденсат сливается при температуре t_к=t΄_вд+10=27+10=37°С. Энтальпия конденсата при t_к=37°С, h_к=155 кДж/кг. Уравнение баланса:

, отсюда

,

2. Расчет подогревателя ПВД-7

2.1 Схема и тепловой баланс ПВД-7

Конструкция ПВД-7 принята вертикально-разборной с поверхностью нагрева из спиральных труб, соединенных с системой коллекторов. Подогреватель имеет встроенные в общий корпус зоны ОП и КП. Схема подогревателя приведена на рисунке 1.

Рисунок 1 Схема ПВД-7

Температурная схема ПВД-7 приведена на рисунке 2.

Рисунок 2 Температурная схема ПВД-7

Зона ОП размещена над трубным пучком зоны КП в отдельном кожухе. Кожухи, охватывающие пучки спиральных труб, и соединенные последовательно перепускные коробы в соответствии с принципиальными схемами потоков перегретого пара и конденсата, позволяют выполнить многоходовое движение греющей среды в межтрубном пространстве перпендикулярно плоскостям спиральных труб. Соединение трубных пучков зон по питательной воде выполнено параллельным, при четырехколлекторной компоновке ПВД поверхности нагрева расположены в четырех вертикальных колоннах спиральных труб.

Поверхность нагрева подогревателей составляют двухплоскостные спиральные трубы. Спирали навиваются из труб диаметром 32х5 мм из материала Ст20. К верхней части коллекторов подключены трубопроводы для выпуска воздуха при заполнении трубной системы питательной водой. Предусмотрен дренаж из корпусов и трубных систем.

На корпусе ПВД имеется фланцевый разъем с мембранным уплотнением, а на съемной части корпуса приварены специальные монтажные штуцеры для строповки при подъеме корпуса.

Определим тепловые потоки в зонах ПВД-7:

Тепловой поток в зоне ОП составляет более 5%Q_кп, значит расчет этой зоны необходим. Тепловой поток в зоне ОК составляет менее 5%Q_кп, значит расчет этой зоны не нужен.

Рассчитаем нагрев воды в зонах, предполагая, что через них проходит полный расход питательной воды G_вд=760т/ч:

Становится очевидной нерациональность решения: поверхность в зоне ОП практически не нагревает воду (но должна пропускать полный расход воды G_вд и содержать большое число спиралей). Общепринятым является перепуск основной части воды в обход зоны ОП.

Расход воды через зону ОП подбирается из условий:

1. Заданный теплосъем Q_оп реализуется при температурных напорах не менее 10°С.

2. Скорость воды в элементах подогревателей не превышающая 2 м/с.

В первом приближении принимаем нагрев воды в зоне ОП δt_вд, равным 12°С.

Тогда расход в зоне ОП:

Температурный напор в зоне ОП (противоток):

Найдем ориентировочно число спиралей в зонах, принимая скорость воды в трубах w_вд=2м/с(при d_вн=22мм):

Число колонн в ПВД принимается равным N=4 чтобы обеспечить приемлемую высоту теплообменника. Принимаем n кратным 12: n_кп=276; n_оп=60.

2.2 Геометрические характеристики поверхности теплообмена ПВД-7

Результаты расчета геометрических характеристик поверхности теплообмена представлены в таблице 4.

Таблица 4 Геометрические характеристики поверхности теплообмена

Наименование и ед. изм.	Обозначение	Расчетная формула или способ определения	КП	ОП
Наружный диаметр трубы, м	dн	Принято	0,032	0,032
Внутренний диаметр трубы, м	dвн	Принято	0,022	0,022
Тип спиральной трубы	-	Принято nпл=2	Двухплоскостная
Внутренний диаметр спирали, м	Dвн	Принято	0,200	0,200
Шаг спирали, м	S	dн+0,004	0,036	0,036
Число витков спирали	nв	Принято	6	6
Наружный диаметр спирали, м	Dн	Dвн+(2nв-1)S	0,596	0,596
Длина спиральной трубы, м	lсп		15,0	15,0
Наружная поверхность спиральной трубы, м	Fн	πdнlсп	1,51	1,51
Внутренний диаметр кожуха, м(b=0,01м)	Dк	Dн+dн+2b	0,648	0,648
Число спиральных труб в зоне, шт	N	Из п.2.1.	276	60
Наружный диаметр коллекторов, м	dкол.н.	Принято	0,273	0,273
Внутренний диаметр коллекторов, м	dкол.вн.	Принято	0,189	0,189
Шаг отверстий в коллекторе, м	Sкол	Принято	0,072	0,072

2.3 Тепловой расчет ПВД-7

Расчет зоны КП