Расчет подогревателя низкого давления

Понятие о коэффициенте теплоотдачи. Основные положения конструктивного расчёта подогревателя низкого давления. Рекомендации по проведению теплового, конструкторского расчёта подогревателя низкого давления регенеративной системы паротурбинного энергоблока.
Краткое сожержание материала:

Размещено на Allbest.ru

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ УКРАИНЫ

Национальный технический университет

«Харьковский политехнический институт»

МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ

к курсовой работе по теме

«РАСЧЕТ ПОДОГРЕВАТЕЛЯ НИЗКОГО ДАВЛЕНИЯ»

по курсу «Тепломассообмен»

для студентов специальностей 6.090506, 6.090511

Утверждено

редакционно-издательским

советом университета,

протокол № 3 от 21.12.07

Харьков НТУ «ХПИ» 2008г.

Методические указания к курсовой работе по теме «Расчет подогревателя низкого давления» курса «Тепломассообмен» для студентов специальностей 6.090506, 6.090511 / Сост. В.Н. Пустовалов, А.И. Тарасов, С.П. Науменко, Т.И. Михайленко -- Харьков: НТУ «ХПИ», 2008. -- 52 с. -- На русск. яз.

Составители: Пустовалов В.Н.,

Тарасов А.И.,

Науменко С.П.,

Михайленко Т.И.

Рецензент Шевелев А.А.

Кафедра турбиностроения

ВСТУПЛЕНИЕ

Современная стационарная теплоэнергетика базируется в основном на паровых теплосиловых установках. Продукты сгорания топлива в этих установках являются промежуточным теплоносителем, рабочим телом служит водяной пар.

Основным циклом, по которому работают паросиловые установки, является цикл Ренкина с регенерацией теплоты, которая осуществляется в теплообменниках, как поверхностного, так и смешивающего типов.

Регенеративный цикл можно рассматривать как процесс комбинированной выработки энергии с внутренним потреблением теплоты пара, отбираемого из турбины. Регенеративный подогрев питательной воды снижает потерю теплоты с отработавшим паром в конденсаторе турбины.

Относительное повышение КПД установки за счёт регенерации может составлять от 7 до 15 %, что сопоставимо с эффектом, получаемым за счёт повышения начальных параметров пара.

Теплообменники, входящие в систему регенерации, представляют собой дорогостоящее, крупногабаритное и металлоёмкое оборудование. Поддержание эффективной работы этих аппаратов окупается в минимальные сроки и даёт существенный экономический эффект.

Цель настоящих методических указаний -- изложение рекомендации по проведению теплового и конструкторского расчёта подогревателя низкого давления (ПНД) регенеративной системы паротурбинного энергоблока.

Приведен пример расчета.

1. ОБЩИЕ ПОЛОЖЕНИЯ

1.1 Классификация теплообменников

Теплообменными аппаратами (теплообменниками) называются устройства, предназначенные для передачи теплоты от одного теплоносителя к другому. Теплоноситель, имеющий более высокую температуру и отдающий тепло, называется первичным, а обладающий более низкой температурой и воспринимающий тепло -- вторичным.

Классификация теплообменников может производится по различным признакам.

1) По принципу действия различают теплообменники смешивающего и поверхностного типов.

В смешивающих теплообменниках теплообмен происходит благодаря непосредственному контакту и смешению обоих теплоносителей. Теплообмен происходит одновременно с материальным обменом.

В поверхностных теплообменниках оба теплоносителя отделены один от другого твердыми стенками, которые участвуют в процессе теплообмена и образуют поверхность теплообмена (в зависимости от назначения аппарата часто её называют поверхностью нагрева или охлаждения).

Поверхностные теплообменники разделяются на: рекуперативные и регенеративные. В рекуперативных аппаратах одна сторона поверхности теплообмена всё время омывается одним теплоносителем, а другая сторона другим. Тепло от одного теплоносителя к другому передается через разделительную стенку. Направление теплового потока в стенке остается неизменным. В регенеративных подогревателях одна и та же поверхность теплообмена попеременно омывается то одним, то другим теплоносителем. В период нагрева, т.е. при проходе первичного теплоносителя, стенки теплообменника нагреваются, в них аккумулируется тепло, которое в период охлаждения отдается протекающему вторичному теплоносителю.

Направление потока тепла в стенках периодически меняется.

2) По наличию или отсутствию изменения агрегатного состояния теплоносителей теплообменники классифицируют на:

? без изменения агрегатного состояния теплоносителей;

? с изменением агрегатного состояния одного теплоносителя -- конденсация пара (первичного теплоносителя) или кипение воды (вторичного теплоносителя);

? с изменением агрегатного состояния обоих теплоносителей -- конденсацией первичного пара и кипением вторичной воды.

Размещено на Allbest.ru

3) По схеме движения теплоносителей различают:

? прямоток -- оба теплоносителя движутся параллельно в одном направлении (рис. 1.1а);

? противоток - теплоносители движутся в противоположных направлениях (рис. 1.1б);

? перекрестный ток -- теплоносители движутся во взаимно-перпендикулярных направлениях; перекрестный ток может быть однократным (рис. 1.1в) или многократным (рис. 1.1г).

Применяются и более сложные схемы, представляющие различные сочетания прямотока, противотока и перекрестного тока, например, д и е на рис. 1.1.

4) По конструктивному оформлению поверхности теплообмена классифицируют на: из гладких или оребренных трубок -- трубчатые аппараты и из плоских, а чаще штампованных листов различного очертания -пластинчатые.

5) По роду теплоносителей делят на: водяные, пароводяные и т.д.

6) По назначению: конденсаторы, маслоохладители, воздухоподогреватели и т.п.

7) По давлению конденсата или питательной воды делят на: подогреватели низкого и высокого давления. Через первую группу подогревателей вода прокачивается конденсатными насосами при сравнительно небольшом давлении воды и греющего пара. Через подогреватели высокого давления (ПВД) вода прокачивается питательным насосом под давлением, превышающим давление в котле. Давление греющего пара у этих теплообменников достигает 5,88…6,38 МПа.

Эти условия работы и определяют конструктивные различия подогревателей высокого и низкого давления. ПНД конструктивно проще и дешевле ПВД.

1.2 Преимущества и недостатки регенеративных подогревателей смешивающего и поверхностного типов

Преимущества смешивающих подогревателей:

¦ В смешивающих подогревателях вода нагревается до температуры насыщения, благодаря этому потенциал греющего пара используется наиболее полно, достигается наибольшая экономия теплоты за счет регенерации.

¦ Возможность удаления из воды растворенных газов при подогреве её до температуры насыщения греющего пара.

Недостатки смешивающих подогревателей:

¦ Необходимость иметь большое количество последовательно включенных питательных насосов (число которых равно количеству подогревателей), чем снижается надежность питания котлов. Используя гравитационный слив конденсата, можно снизить количество насосов до одного на каждую пару последовательно включенных смешивающих подогревателей, но в этом случае усложняется компоновка регенеративной установки.

¦ При подводе греющего пара из отборов турбин в смешивающих (контактных) подогревателях приводится предусматривать меры против заброса воды в турбину из корпуса подогревателя при сбросах нагрузки.

Недостатки поверхностных подогревателей:

¦ Из-за сопротивления переходу теплоты через стенку имеет место недогрев воды до температуры насыщения пара. Недогрев уменьшается с увеличением удельной поверхности подогревателя на тонну подогреваемой воды, но при этом возрастает его стоимость. Оптимальный недогрев определяется технико-экономическими расчетами. Вследствие недогрева тепловая экономичность схем с поверхностными подогревателями ниже, а затраты металла и стоимость выше, чем в схемах со смешивающими подогревателями.

¦ Схемы с поверхностными подогревателями усложняются дренажными линиями для отвода конденсата греющего пара и различаются способом отвода дренажа.

1.3 Схемы отвода конденсата греющего пара. Их преимущества и недостатки

Из схем отвода дренажа наивысшую тепловую экономичность имеет схема с дренажным насосом у каждого подогревателя с подачей дренажа в линию главного конденсата (рис. 1.2а), но она дорога и сложна. Для обеспечения наибольшей тепловой экономичности смешивать конденсат из подогревателей и главный конденсат турбин следует при условиях, соответствующих наибольшему приближению к обратимому процессу смешения, т.е. при наименьшей разности температур. Экономична, но одинаково сложна схема с подкачкой дренажа в вышерасположенные подогреватели (рис. 1.2б). Наиболее дешевой является каскадная схема отвода дренажа (рис. 1.2в), где вообще нет дренажных насосов и дренаж удаляется самотеком в сторону подогревателей более низкого давления, а затем -- в конденсатор турбины, но она менее экономична. Чтобы избежать протекания по дренажным линиям «пролетного» пара, устанавливают конденсатоотводчики, открывающиеся при росте уровня дренажа в подогревателях. На линии дренажа из последнего подогревателя в конденсатор...