«Расчет и проектирование вакуумного деаэратора» 2 вариант. Пояснительная записка. Основные условные обозначения и индексы

• Название: Основные условные обозначения и индексы
• Анкор: «Расчет и проектирование вакуумного деаэратора» 2 вариант
• Дата: 24.08.2022
• Размер: 462.55 Kb.
• Имя файла: Пояснительная записка.docx
• Тип: Реферат; #652509
• страница: 2 из 4

1. ТЕПЛОВОЙ БАЛАНС ВАКУУМНОГО ДЕАЭРАТОРА
Тепловой баланс деаэрационной установки составляется для определения полного расхода пара, подводимого к деаэратору.

В зависимости от тепловой схемы энергоустановки в деаэратор вводится то или иное количество потоков воды и пара.

В общем виде уравнение теплового баланса деаэратора записывается как равенство потоков теплоты, введенных в деаэратор и вышедших из него
Q₁+Q₂+Q₃+Q₄=Q₅+Q₆+Q₇

где Q₁ – теплота, внесенная с основным потоком греющего пара; Q₂ – теплота, внесенная с некипщими потоками воды; Q₃ – теплота, внесенная с кипящими потоками воды; Q₄ – теплота, внесенная с прочими потоками пара; Q₅ – теплота, отведенная с деаэрированной водой; Q₆ – теплота выпара; Q₇ – теплопотери деаэратора в окружающую среду.

Если в соответствии с заданием какие-либо из указанных выше потоков теплоты не поступают в деаэрационную установку и не отводятся из нее, то при составлении теплового баланса их не учитывают.

Составляющие теплового баланса определяются по следующим формулам.

Теплота, подведенная с химически умягченной водой, Гкал/ч.



для 30% нагрузки.

для 100% нагрузки.

для 120% нагрузки.
Количество выпара G_вып, т/ч, принимается из расчета 3÷5 кг на 1 т деаэрированной воды

G_вып=(3÷5)G_пр

для 30% нагрузки.

для 100% нагрузки.

для 120% нагрузки.
Энтальпия паровоздушной смеси выпара условно может быть принята равной энтальпии насыщенного пара при давлении в деаэраторе, т. е.
i_вып = i_s=624 ккал/кг при р_д=0,23 кг/см².
Отведено теплоты с выпаром Q_вып, Гкал/ч.



для 30% нагрузки.

для 100% нагрузки.

для 120% нагрузки.
Энтальпия деаэрированной воды i_дв ккал/кг определяется по температуре деаэрированной воды и давлению в деаэраторе, согласно [4К].

i_дв=59,97 ккал/кг
Отведено теплоты с деаэрированной водой Q_д.в, Гкал/ч.



для 30% нагрузки.

для 100% нагрузки.

для 120% нагрузки.
Количество теплоты, необходимое для нагрева воды в деаэраторе ΔQ_д, Гкал/ч.



для 30% нагрузки.

для 100% нагрузки.

для 120% нагрузки.
Расход теплоты на деаэратор ΣQ, Гкал/ч.



для 30% нагрузки.

для 100% нагрузки

для 120% нагрузки.
Энтальпия насыщенного пара при давлении в деаэраторе i_п, ккал/кг, согласно [4К].

i_п=632,4 ккал/кг.
Расход насыщенного пара на деаэратор G_п, т/ч.



для 30% нагрузки.

для 100% нагрузки.

для 120% нагрузки.

2. ТЕПЛОВОЙ И ГИДРАВЛИЧЕСКИЙ РАСЧЕТ СТРУЙНОГО ОТСЕКА
В объем теплового расчета струйного отсека входит определение температуры на тарелках и расхода пара в отсеке. Тепловой расчет начинается с выбора геометрических параметров пучка струй. Под геометрическими характеристиками пучка струй понимается длина струй, их начальный диаметр и шаг (диаметр и шаг отверстий на тарелке).

Тепловой расчет струйного отсека производится при одновременном выполнении конструктивной схемы этого отсека, включая разметку отверстий на тарелке, что связано с необходимостью определения средней скорости пара в пучке струй (отсеке). Пример схемы струйного отсека приведен на рис. 3.


Рис. 3. Схема струйного отсека
В задачи гидродинамического расчета входят определение гидравлических характеристик и проверка гидродинамической устойчивости струйного отсека при различных режимах работы. Гидравлически устойчивым называется такой режим работы струйного отсека, при котором не появляется местной рециркуляции воды под воздействием потока пара. Нарушение гидродинамической устойчивости может быть вызвано недопустимо высокими скоростями пара в отдельных сечениях деаэрационной колонки.

Диаметр отверстий d_o на тарелках по условиям развития поверхности струй и эксплуатационным условиям следует принимать равным 5÷8 мм, (принимаем – 6 мм.)

Шаг отверстий на тарелке должен приниматься равным не менее 18÷20 мм при расположении их в вершинах равностороннего треугольника [2К], (принимаем – 18 мм)

Длина струй L принимается равной расстоянию между нижней плоскостью вышерасположенной тарелки и видимым (динамическим) уровнем воды h_дин на нижележащей тарелке того же отсека. При производительности деаэрационной установки до 400 т/ч длину струй L рекомендуется принимать равной 350÷500 мм (принимаем 500 мм), а для более крупных деаэрационных установок целесообразно увеличивать ее до 800÷900 мм с целью ограничить скорость пара и предотвратить таким путем унос капельной влаги [2К].
Температура воды на верхней тарелке t_ив=37°С.
Расстояние между тарелками (высота отсека Н) равно
Н=L+h_дин (К.15)
Динамический уровень воды на тарелке определяется суммой гидростатического уровня воды h_гс и перепада давлений по паровой стороне между смежными отсеками Δр
h_дин=h_гс +Δр (К.16)
Величины h_гс и Δр определяются в ходе гидродинамического расчета отсека.

Скорость воды w_о, м/с, на выходе из отверстия тарелки определяется по формуле
(К.17)

где a₁ – коэффициент, учитывающий влияние движения воды по тарелке на коэффициент расхода;

μ_o – коэффициент расхода для перфорированного листа; h_гс – гидростатический уровень воды, м.

При диаметре отверстий 5÷8 мм и толщине днища тарелок 4÷6 мм коэффициент μ_o принимается равным 0,75. Коэффициент a₁ для практических расчетов можно принимать равным 0,9 [2К]. Для определения скорости w_о предварительно задаются величиной h_гс, которая для равномерного распределения воды по всем отверстиям тарелки при номинальной гидравлической нагрузке должна находиться в пределах 60÷80 мм (принимаем 60 мм)
для 30% нагрузки.

для 100% нагрузки.

для 120% нагрузки.
Число отверстий на тарелке N при номинальном режиме определяется предварительно по формуле

(К.18)
где G_в – полный расход химически умягченной воды через данную тарелку, т/ч; v_в = 0,001099 м³/кг – удельный объем воды при температуре ее на тарелке; a₂ – коэффициент запаса на загрязнение перфорации тарелки (a₂ = 1,0÷1,1), (принимаем 1); d_o = 0,006 м – диаметр отверстий на тарелке.

Верхняя тарелка секционирована с таким расчетом, что при минимальной (30 %-ной) нагрузке работает только часть отверстий во внутреннем секторе примерно 0,3N. При увеличении нагрузки в работу включаются остальные отверстия.
для 30% нагрузки.

для 100% нагрузки.

для 120% нагрузки.
Гидростатический уровень воды h_гс, м, при заданных расходах, числе и диаметрах отверстий на тарелке определяется по формуле
(К.19)

для 30% нагрузки.

для 100% нагрузки.

для 120% нагрузки.
Для определения действительной средней скорости пара в струйном пучке рекомендуется пользоваться методом последовательных приближений. В первом варианте расчета струйного отсека деаэратора значение w_п ориентировочно принимается равным 0,5÷1,0 м/с. После выбора по указанным выше рекомендациям значений L и d_o определяют температуру воды t_выхв конце струйного потока по формуле



Для 30% нагрузки деаэратора:

(К.20)



где t_s=61,74°С – температура насыщения при давлении в деаэраторе; w_п=0,20 м/с – принимаем предварительно; А₁=0,118 – коэффициент, зависящий от давления в деаэраторе и от температуры исходной воды, определяется по номограмме (рис. 4.).



Рис. 4. Зависимость коэффициентов А₁ и В₁ от абсолютного

давления и температуры исходной воды

Количество пара, сконденсировавшегося в струйном отсеке, при найденной величине подогрева воды в них:

(К.21)



где i_вых =49,53 ккал/кг – удельная энтальпия воды при температуре t_вых.

Для уточнения принятой средней скорости пара в струйном пучке сначала подсчитываются скорости пара w_вх и w_вых соответственно на входе в пучок струй и на выходе из него

(К.22)

(К.23)



где Ω_вх, Ω_вых – живые сечения для прохода пара на входе в пучок струй и на выходе из него, ρ_п=0,140 кг/м³ – плотность пара в деаэраторе.

Величины Ω_вх и Ω_вых определяются по формулам
(К.24)

(К.25)
где D₁=0,6-(0,018·2)=0,564 м, D₂=0,820 м – диаметры условной окружности по наружному и внутреннему диаметрам пучка, м (см. рис. 3.); n₁=428 шт, n₂=1427 шт – число отверстий, вынесенных соответственно на условную окружность диаметром D₁ и D₂.

Значения величины внутреннего диаметра пучка D₂ содержится в табл. В или [3К, табл. 4]. Значения величин D₁, n₁, n₂ выбираются из геометрических соображений.



Средняя скорость пара в струйном отсеке при w_вх/w_вых < 1,25 подсчитывается по формуле

(К.26)
Средняя скорость пара в струйном отсеке при w_вх/w_вых > 1,25 подсчитывается по формуле

(К.27)

w_вх/w_вых = 0,193/0,095=2,03 > 1,25



Полученная средняя скорость пара в первом отсеке сопоставляется с принятой в начале расчета. В случае, если расхождение между ними превышает 0,1 м/с, расчет повторяется при новом исходном значении скорости.



Для 100% нагрузки деаэратора:


где w_п=0,60 м/с – скорость пара в струйном пучке принимаем предварительно










Для 120% нагрузки деаэратора:


где w_п=0,80 м/с – скорость пара в струйном пучке принимаем предварительно







3. РАСЧЕТ ПЕРЕПУСКНОЙ ТАРЕЛКИ
Целью расчета является определение геометрических характеристик перепускной тарелки и скорости пара в горловине тарелки.

Высота борта тарелки Н_б, мм, и максимальный уровень воды на тарелке h_maх, мм, принимаются на основании предварительных расчетов равными соответственно 200 мм и 70 мм [2К].

Допустимое значение скорости пара в горловине тарелки , м/с, определяется по формуле
(К.28)

где ζ – коэффициент сопротивления горловины тарелки изменяется в пределах 3,5÷4,0.



Диаметр горловины для прохода пара D_гор=0,32 м, принимается по табл. В, а площадь горловины для прохода пара F_гор, м², вычисляется по формуле
(К.29)



Расход пара в горловине тарелки , м/с, вычисляется по формуле
(К.30)

для 30% нагрузки.

для 100% нагрузки.

для 120% нагрузки.
Скорость пара в горловине тарелки , м/с, определяется по формуле
(К.31)

где v_п=7,1262 м³/кг – удельный объем пара при давлении в деаэраторе р=0,23 кгс/см²

для 30% нагрузки.

для 100% нагрузки.

для 120% нагрузки.
Площадь отверстия для слива воды с перепускной тарелки при максимальном уровне воды F_п.т, м², вычисляется по уравнению
(К.32)

где μ_р – коэффициент расхода для перепускной тарелки, принимается равным 0,55.

ρ_в=990,2 кг/м³ – удельная плотность воды при t=37°С.



Центральный угол выреза в перепускной тарелке α_у=27 принимается по табл. В.

Фактический уровень воды на перепускной тарелке , м, вычисляется по формуле
(К.33)
где (R² – r²) = 0,305 м²– разность квадратов наружного и внутреннего диаметров перепускной тарелки, м², принимается по табл. В.

для 30% нагрузки.

для 100% нагрузки.

для 120% нагрузки.