Тепловой и конструктивный расчет теплообменного аппарата. Курсовая. Общая постановка задачи
 Скачать 299.98 Kb.
|
|
ОБЩАЯ ПОСТАНОВКА ЗАДАЧИ Рассматриваемые регенеративные подогреватели используются в тепловой схеме электростанции. Это кожухотрубные подогреватели поверхностного типа. Нагреваемая вода движется внутри труб (движение вынужденное). Греющая среда – пар из отборов турбины. Для примера использования подогревателей приводится тепловая схема паротурбинной части двухконтурной АЭС с ВВЭР.  8 – ПСВ. 16 – ПНД. 21 – ПВД. Требуется определить основные конструктивные (геометрические) характеристики теплообменника (поверхность теплообмена и количество труб) и расход греющего пара для нагрева воды до заданной температуры. Исходные данные: Вид теплообменного аппарата: Подогреватель низкого давления; Греющая среда: Пар из отбора турбины; Нагреваемая среда: Конденсат; Характеристики сред:
Характеристики труб теплообменника: Материал: Латунь; Наружный диаметр, толщина стенки: 32х2,5 мм; Расположение трубного пучка: Вертикальное; Ориентировочная высота трубного пучка: 6,0 м; РАСЧЕТНАЯ СХЕМА И ИСХОДНЫЕ ДАННЫЕ 2.1. Расчётная схема с указанием заданных температур, расходов.  2.2. График распределения температур  КОНСТРУКТИВНЫЙ И ТЕПЛОВОЙ РАСЧЕТ Определение расхода греющего пара из теплового баланса. Уравнение теплового баланса решаем относительно тепловой мощности (Q,кВт) и расхода греющего пара (D ,кг/с)  Во-первых, находим тепловую мощность:  Принимаем значение коэффициента тепловых потерь:    – удельная теплота парообразования, кДж/кг;  – сухость пара; – удельная теплоёмкость воды, кДж/(кг∙К).  Расход воды через одну трубку и количество теплообменных трубок. Задаемся средней скоростью нагреваемой среды (воды) по данным прототипов (1,0 – 2,5м/с), например,  .Находим расход через одну трубку (Gтр)   - площадь внутреннего сечения трубки (проходное сечение), м2; - плотность нагреваемой среды, кг/м3; определяется по средней температуре жидкости  . Определяем число теплообменных трубок (nтр), соответствующее заданному расходу нагреваемой среды и принятой скоростью среды  Принимаем  .Расчёт коэффициента теплоотдачи внутри трубки Определяем режим течения в трубах по значению числа Re   – внутренний диаметр труб, м; – динамический коэффициент вязкости нагреваемой среды, Па∙с. – кинематический коэффициент вязкости нагреваемой среды, м2/с;  - турбулентный режим  при  . – температура насыщения пара; – температура стенки трубки;  – число Прандтля воды; – число Прандтля стенки; - число Нуссельта внутри трубки;   - теплопроводность воды, Вт/(м∙К); - коэффициент теплоотдачи воды внутри трубки Вт/(м2∙К);. Расчёт коэффициента теплоотдачи снаружи трубки при конденсации пара Пар полностью конденсируется в аппарате (сквозной проток пара отсутствует), поэтому для расчёта используем формулы для неподвижного пара при конденсации на вертикальной поверхности. Во-первых, необходимо определить режим течения плёнки конденсата по значению числа Re:   – динамический коэффициент вязкости нагреваемой среды, Па∙с;Индекс «пл» - означает, что физические свойства определяются по средней температуре плёнки конденсата:  где П- суммарный периметр труб  nход – число ходов трубной системы. ПНД и ПСД чаще всего бывают 2-х ходовые, иногда 4-х ходовые с U- образными трубками, поэтому принимаем в качестве начального приближения nход=2.  Для турбулентного режима течения плёнки конденсата (Re > 400 ) средний коэффициент теплоотдачи находим из выражения:    - теплопроводность воды, Вт/(м∙К); - плотность нагреваемой среды, кг/м3; определяется по средней температуре жидкости . – кинематический коэффициент вязкости нагреваемой среды, м2/с; - число Прандтля насыщение; - коэффициент теплоотдачи снаружи трубки Вт/(м2∙К);Режим течения плёнки конденсата сильно зависит от геометрических параметров теплообменной поверхности. Высота трубного пучка и число ходов суммарный периметр труб могут быть уточнены в результате расчёта. На дальнейших этапах проектирования после выбора компоновки (в частности при изменении числа ходов) теплообменного аппарата и определения геометрических размеров расчёт нужно повторить итеративно до получения необходимой точности. Расчёт коэффициента теплопередачи теплообменника и поверхности теплообмена        коэффициент теплопередачи, Вт/(м2∙К); – теплопроводность стенки, Вт/(м∙К); - площадь поверхности теплообмена, м2;Определение требуемой длины теплообменной трубки  Определенная таким образом длина трубки является основой для окончательного определения габаритов теплообменника. Если полученная длина больше (7÷8)nход метров, целесообразно конструкцию теплообменника сделать 4-х ходовой. Необходимо учесть, что при выборе 2-х или 4-х ходовой конструкции периметр труб П удваивается или учетверяется, соответственно уменьшается число Re. Поэтому следует дополнительно проверить правильность выбора формулы для коэффициента теплоотдачи при конденсации и при необходимости повторить расчёт. Компоновка трубного пучка Определяем высоту трубного пучка  Выбираем шахматную компоновку трубного пучка с шагом  Определяем диаметр теплообменника  где:  – шаг труб в пучке, м; – диаметр трубного пучка, м. Выбор аналога Аналог ПНД выбранный по справочнику: ПН-800-29-7-IIIA. Вывод В ходе выполнения курсовой работы я определил основные конструктивные (геометрические) характеристики теплообменника (поверхность теплообмена и количество труб) и расход греющего пара для нагрева воды до заданной температуры. По справочнику выбрал аналог (ПНД для АЭС). | ||||||||||||||||||||