Расчет подогревателя высокого давления для турбоустановки

Размещено на http://www.allbest.ru/

СОДЕРЖАНИЕ

Введение

1. Краткая характеристика подогревателя

2. Схема движения теплообменивающихся сред в ПВД

3. Определение тепловых нагрузок в ОП, СП, ОК

4. Тепловой расчёт собственно подогревателя (СП)

5. Тепловой расчёт охладителя пара

6. Тепловой расчёт охладителя конденсата

Заключение

Литература

ВВЕДЕНИЕ

Турбину ПТ-80/100-130/13 можно рассматривать как модернизированную турбину ПТ-60/75-130/13, однако модернизация её столь значительна, что по существу это новая турбина.

Турбина спроектирована на номинальную мощность 80МВт, начальные параметры пара 12,8 МПа и 555 °С, с производственным отбором.

Основное отличие тепловой схемы этой турбоустановки от тепловой схемы турбоустановки ПТ-60/75-130/13 состоит в использовании двухступенчатого подогрева сетевой воды. Верхний отопительный отбор производиться при давлении 0,05-0,25 МПа, а нижний - при 0,03-0,1 МПа. При нагреве сетевой воды в двух сетевых подогревателях регулятор давления поддерживает постоянство давлений в верхнем отопительном отборе, а расход пара в нижнем отопительном отборе - нерегулируемый. При работе только одного сетевого подогревателя давление поддерживается в нижнем отопительном отборе.

Параметры пара в регенеративных отборах турбины

ПТ-80/100-130/13

Потребитель пара	Параметры пара в камере отбора	Количество отбираемого пара, т/ч	Номер ступени, за которой производится отбор
	Давление, Мпа	Температура, °С
ПВД №7	4,57	421	26,3+3,0	9-я
ПВД №6	2,66	352	33,0	13-я
ПВД №5	1,27	267	10,5+5,1	17-я
Деаэратор	1,27	267	13,9+1,7	17-я
ПНД №4	0,41	169	28,4	21-я
ПНД №3	0,088	--	--	25-я
ПНД №2	0,034	--	--	27-я
ПНД №1	0,003	--	--	29-я

Конденсатор турбины имеет встроенный теплофикационный пучок, утилизирующий теплоту вентиляционного пропуска пара при работе турбины в режиме противодавлением. Охлаждающим агентом пучка является сетевая вода. Развитая регенеративная система подогрева питательной воды обеспечивает на выходе её температуру 249°С.

Коренной переделке подвергся валопровод турбины. Вместо двух опорно-упорных подшипников для каждого ротора установлен только один. Естественно, что при этом гибкую муфту, допускающую смещение, пришлось заменить жесткой. Её полумуфты откованы заодно с валом. Для уменьшения осевого усилия на колодки упорного подшипника в нерасчетных режимах направления потока пара в ЦВД и ЦНД выполнены противоположными.

Конструктивные различия турбин ПТ-60/75-130/13 и ПТ-80/130/13 имеются и в ЦНД. Две последние ступени ЧСД (промежуточный отсек) отделены от остальной проточной части большими камерами, первая из которых используется для верхнего теплофикационного отбора, а вторая - для нижнего.

Ротор ЦНД является комбинированным, однако в отличие от турбины ПТ-60/75-130/13 насадными выполнены только диски ЧНД. Размеры последних ступеней сравниваемых турбин совпадают.

Система регулирования турбины включает в себя электрогидравлический преобразователь, повышающий быстродействие и улучшающий качество регулирования.

1. КРАТКАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА ПОДОГРЕВАТЕЛЯ

Одним из элементов, комплектующих любую турбоустановку, являются подогреватели высокого давления (ПВД). Трубная система ПВД выполнена в виде спиральных змеевиков, размещаемых в разъемном сварном корпусе, и состоит из трёх элементов - зоны охлаждения перегретого пара, зоны конденсации пара и зоны охлаждения конденсата. Питательная вода подводится к ПВД снизу и распределяется на два стояка, из которых поступает в первую группу секций горизонтальных трубных спиралей. Пройдя эту часть змеевиков, вода собирается в распределительном коллекторе и переходит в следующую группу горизонтальных змеевиков. Из этой группы змеевиков большая часть воды отводится в сборный (выходной) коллектор, а меньшая часть перед входом в сборный коллектор проходит верхнюю группу горизонтальных змеевиков, расположенную в зоне охлаждения перегретого пара. Выход воды из подогревателя высокого давления, также как и вход, - снизу, отвод конденсата также снизу - каскадный, в направлении, обратном потоку питательной воды. По питательной воде ПВД включаются последовательно.

2. СХЕМА ДВИЖЕНИЯ ТЕПЛООБМЕНИВАЮЩИХСЯ СРЕД В ПВД

Принципиальная схема движения теплообменивающихся сред в зонах ПВД представлена на рис.1,а. Через охладитель конденсата проходит весь поток питательной воды или ее часть, ограничиваемая установкой шайбы.

Включение зоны охлаждения пара может быть различным. Например, возможно включение охладителя пара всех или какого-либо отдельного подогревателя параллельно по ходу воды всем или некоторым подогревателям.

Смешение потока воды, проходящего через каждый охладитель пара, с потоком питательной воды происходит на входе в паровой котел. Такая схема включения носит название схемы Рикара-Никольного. Может быть использована другая схема, когда охлаждение пара происходит потоком воды, направляемым в паровой котел после всех подогревателей (схема Виолен). Может быть применена последовательная схема включения всех зон, и возможна комбинированная схема.

Во всех случаях через охладитель пара пропускается только часть питательной воды, а другая ее часть байпасируется помимо охладителя с помощью ограничивающей шайбы.

Размещено на http://www.allbest.ru/

3. ОПРЕДЕЛЕНИЕ ТЕПЛОВЫХ НАГРУЗОК В ОП, СК, ОК

Параметры греющего пара:

§ давление pп =4,41 МПа;

§ температура tп =420°С;

§ энтальпия iп =3254,92 кДж/кг;

§ давление пара в собственно подогревателе p`п =4,31 МПа;

§ температура насыщения tнс.п. =256,19 °С;

§ энтальпия конденсата пара за собственно подогревателем iнс.п .=1116,17 кДж/кг;

§ энтальпия пара, поступающего в собственно подогреватель i?п =2791,13 кДж/кг;

§ температура пара t?п =269,8°С.

Параметры питательной воды:

§ давление pп.в.=16,58 МПа;

§ температура на входе в охладитель конденсата tв =249 °С;

§ энтальпия воды на входе в охладитель конденсата iв =993,57 кДж/кг;

§ температура конденсата на выходе из охладителя tдр =248,4 °С;

§ энтальпия iдр=1078,88 кДж/кг;

В охладитель конденсата поступает часть питательной воды с расходом 21,85 кг/с (15%•Gп.в). Через собственно подогреватель проходит 263,9 кг/с воды. Расход воды через пароохладитель принять равным 70 % расхода пара (7,22 кг/с), поступающего в подогреватель.

Расход пара в подогреватель определяется из уравнения теплового баланса при заданных параметрах:

Dп( i?п -iдр)?п = Gпв (iсп- iв)

Энтальпия воды на выходе из собственно подогревателя определяется при pп.в=32 МПа и температуре tс.п.= tнс.п.- ?=256,19-4,5=251,69 °С;

когда значении ? =4,5°С , тогда iс.п. = 1094,39 кДж/кг.

Из уравнения теплового баланса для охладителя конденсата (дренажа)

Имеем



тогда tод =221,85 °С.

Энтальпия воды на входе в собственно подогреватель

тогда температура воды на входе в собственно подогреватель t?од = 219,74°С.

Энтальпия воды на выходе из пароохладителя (при расходе Gпо = 0,7D= =0,77,22=5,05 кг/с):

тогда температура tпо=357,2 °С.

По балансу теплоты определяем тепловую нагрузку для:

охладителя конденсата:

собственно подогревателя:

охладителя пара:

где iп - удельная энтальпия пара;

i?п - удельная энтальпия пара, поступающего в собственно подогореватель;

iнс.п. - удельная энтальпия конденсата пара за собственно подогревателем;

i др - удельная энтальпия дренажа;

Dп - расход пара в подогреватель;

4. ТЕПЛОВОЙ РАСЧЁТ СОБСТВЕННО ПОДОГРЕВАТЕЛЯ (СП)

Средний температурный напор для поверхностей нагрева отдельных элементов и подогревателя в целом определяется как среднелогарифмическая разность температур, т.е.

Здесь большие и меньшие температуры разности определяются в соответствии с графиком рисунка 1:

для собственно подогревателя

?tб=tнс.п. - t?од = 256,19-219,74 = 36,45 °С;

?tм=tнс.п - tсп = 256,19-251,69 = 4,5 °С.

Следовательно

Для определения коэффициента теплоотдачи от стенок труб к воде необходимо установить режим движения ее. Скорость воды в трубах подогревателя принимается в пределах 1,3-1,8 м/с. Для скорости 1,5 м/с и соответствующих средней температуре воды:

параметрах

число Рейнольдса равно:

.

Коэффициент теплоотдачи для этих условий определяется:

Термическое сопротивление стенки труб :

Значение коэффициента b в формуле при

равно b=5406, т. е. Вт/(м2•К)

В соответствии с полученными значениями имеем:



принимая различные значения q, находим и строим зависимость (рис.2).

q=5 кВт/м2 ?t = 1,609°С;

q=10 кВт/м2 ?t = 3,210°С;

q=20 кВт/м2 ?t = 8,518°С;

q=30 кВт/м2 ?t = 13,995°С;

турбина нагрев подогреватель напор

Рис.2 Графоаналитическое определение плотности теплового потока в зависимости от температурного напора.

Из нее следует что при = 11,78 : q = 26970.

Коэффициент теплопередачи в собственно подогревателе в этих условиях равен:

Поверхность нагрева собственно подогревателя:

Практически поверхность нагрева должна быть несколько выше за счет возможности загрязнения поверхности, коррозии и т.д. Принимаем .

При принятой скорости воды в трубах число спиралей собственно подогревателя

Практически число спиралей принимается кратным произведению числа секций и числа рядов в каждой секции, т.е. 65=30. Тогда N=300 шт.

Длина каждой спирали в этом случае

В заключение теплового расчета собственно подогревателя рекомендуется уточнить температуру, при которой были определены физические параметры:

Отклонение от принятого значения равно 1,54 , что вполне допустимо.

5.ТЕПЛОВОЙ РАСЧЁТ ОХЛАДИТЕЛЯ ПАРА (ОП)

Тепловая нагрузка охладителя пара Qоп = 3239,6 кВт;

расход пара Dп =7,22 кг/с;

расход питательной воды Gпв = 5,05 кг/с.

Если размеры спиралей охладителей пара такие же, как и собственно подогревателя, тогда сечение для прохода пара:

Здесь ?=0,98 учитывает часть длины труб, участвующей в теплообмене, а 0,004-расстояние между трубами.

При двух потоках скорость пара в охладителе:

,

где ? - средний удельный объем пара при его средней температуре

tср=°С.

Эквивалентный диаметр:

.

Число Рейнольдса

.

Значение коэффициента теплоотдачи от пара к стенке труб следует определять:

Скорость воды в трубах при двух поточной схеме принимаем равной 1,5 м/с, а диаметр трубок 3222 мм. Тогда , а

физические параметры при этом определяются при

и

Коэффициент теплопередачи :

где - учитывает вид теплопередающей стенки - стенка цилиндрическая.

Средний температурный напор в охладителе пара :



Здесь большие и меньшие температуры разности определяются в соответствии с графиком рисунка 1:

для охладителя пара

tп - tпо = 420-357,2= 62,8 °С;

t?п - tсп = 304,15-256,19=47,96°С.

Следовательно,

Поверхность нагрева охладителя пара:

Число змеевиков охладителя пара :

6. ТЕПЛОВОЙ РАСЧЁТ ОХЛАДИТЕЛЯ КОНДЕНСАТА (ОК)

Тепловая нагрузка охладителя конденсата ;

Средняя температура конденсата в межтрубном пространстве :

;

Сечение для прохода конденсата в охладителе принимаем таким же, как и в охладителе пара , т.е. 0,098 Тогда скорость конденсата в межтрубном пространстве :

.

Значение числа Рейнольдса при найденной скорости равно:

а коэффициент теплоотдачи по формуле :

Средняя разность температур воды в трубах охладителя:

Значение коэффициента теплопередачи от стенки к воде определяем при скорости и физических параметрах, соответствующих



;

Расчетное значение :

Коэффициент теплопередачи в охладителе конденсата:

Средний температурный напор в охладителе:

.

Поверхность теплообмена охладителя конденсата:

Таким образом, в результате расчета получено:

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

В ходе проведения данной курсовой работы был рассчитан подогреватель высокого давления №7 (ПВ-425-230-25-1) для турбинной установки ПТ-80/1300-130/13. ПВД-7 работает при параметрах пара перед входом в подогреватель: давлении 4,41 МПа, температуре 420 °С и расходом пара 7,22 кг/с. Параметры питательной воды при этом: давление 16,58МПа и температура 249 °С .

В результате расчета были определены следующие площади составляющих частей подогревателя:

Ш площадь СП ;

Ш площадь ОП

Ш площадь ОК

Полученные в результате расчёта значения площадей немного отличаются от реальных табличных значений данного подогревателя ПВ-425-230-25-1 на допустимую величину. В результате можно сделать вывод, что расчет произведен, верно.

ЛИТЕРАТУРА

1. Рыжкин В. Я. «Тепловые электрические станции», Москва, 1987 г.

2. Григорьев В. А., Зорин В. М. «Тепловые и атомные электрические станции», Москва, «Энергоатомиздат», 1989 г.

3. Соловьёв Ю. П. «Вспомогательное оборудование паротурбинных электростанций», Москва, «Энергоатомиздат», 1983 г.

4. Рихтер Л. А. и др. «Вспомогательное оборудование тепловых электростанций», Москва, 1987 г.

Размещено на Allbest.ru