Расчет и проектирование теплообменного оборудования

Министерство  образования и науки

 Российской  Федерации 
 
 

Брянский  государственный технический университет 
 
 
 

Кафедра «ПРОМЫШЛЕННАЯ ТЕПЛОЭНЕРГЕТИКА» 
 
 
 

Пояснительная записка к курсовому проекту

«Расчет и проектирование теплообменного оборудования»

по дисциплине:

«теплообменное оборудование предприятий» 

БГТУ.140104.СД03.КП.071742.41.ПЗ 
 
 
 
 
 
 

                                                                      Студент гр.07-ПТЭ:                                          

                                             Федулина И.Н.

                                                                      Преподаватель:

                                                                      доцент к.т.н. Курбатская Н.А.

                                                                   доцент к.т.н.  Стребков А.С.                   
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

Брянск 2010 

     Приведён  проектировочный  и  поверочный  расчёт  теплообменного оборудования  ТЭС, в частности проектировочный  расчёт подогревателя высокого  давления в системе регенеративного подогрева питательной воды в цикле паротурбинной установки ПТ-80-130 и поверочный расчёт подогревателя мазута ПСВ-200-7-15 мощностью 40 МВт.

       К записке прилагается принципиальная  тепловая схема паротурбинной  установки ПТ-80-130 и конструктивные чертежи подогревателя высокого давления П₈ и сетевого подогревателя ПСВ-200-7-15. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

 
 
 
 
 

Оглавление

Введение 4

1.Расчёт расходов  и параметров теплоносителей  в системе регенеративного подогрева  паротурбинной установки ПТ-80-130

       1.1 Анализ тепловой схемы. 6

       1.2 Параметры турбины ПТ-80-130турбины на  номинальном режиме 7

       1.3 Определение параметров пара и питательной 7

       1.4 Расчет расходов пара.. 10

2. Проектирование  подогревателя высокого давления к турбине

  ПТ-80-130 16

      2.1 Анализ типовых конструкций  16

      2.2 Схема и тепловой баланс  19

      2.3 Расчёт геометрических характеристик поверхности

         теплообмена 22   

      2.4. Тепловой расчёт. 23

            2.4.1. Расчёт зоны охлаждения конденсата. 23

            2.4.2. Расчёт зоны конденсации пара. 24

           2.4.3. Расчёт зоны охлаждения пара. 26

       2.5. Гидравлический расчет. 29

3. Поверочный  расчет подогревателя мазута ПСГ-1300-3-8-II.. 31

Заключение 40

Список использованной литературы 41

 

 

Введение

  Теплообменные аппараты - устройства, предназначенные для передачи теплоты от одного теплоносителя к другому - одни из наиболее распространенных устройств во всех видах и типах энергетических установок и двигателей. Теплообменные аппараты широко применяются в энергетике, химической, нефтеперерабатывающей, пищевой промышленности, в холодильной и криогенной технике, в системах отопления и горячего водоснабжения, кондиционирования, в различных тепловых двигателях, авиационной и космической технике, поэтому проектирование более эффективного теплообменного оборудования имеет большое значение для развития промышленности. 

    ПТ-80-130 – теплофикационная паровая турбина с промышленным и отопительным отборами пара предназначена для непосредственного привода электрического генератора ТВФ-120-2 с частотой вращения 50 Гц и отпуска тепла для нужд производства и отопления.   

  Для увеличения  эффективности паротурбинной установки  применяется система регенеративного подогрева питательной воды паром, отбираемым из нерегулируемых отборов турбины, и имеет четыре ступени подогревателей низкого давления ПНД, три ступени подогревателей высокого давления ПВД и деаэратор. Все подогреватели – поверхностного типа. 

    Испарители с погруженными секциями, в которых кипение воды происходит  на теплообменных поверхностях этих секций, получили широкое распространение на тепловых электрических станциях для подготовки добавочной воды, компенсирующей потери пара и конденсата в контурах станции.   

    Проведения каких-либо расчетов  теплообменного оборудования паротурбинной установки подразумевает предварительный расчет принципиальной тепловой схемы турбины. 

     Для этого необходимо проанализировать  принципиальную схему турбины,  в качестве исходных данных  использовать параметры турбины  из нерегулируемых отборов на номинальном режиме работы, определить параметры греющего пара и нагреваемого теплоносителя, с помощью теплового баланса определить расход греющего пара. 

    При проведении проектного расчета  подогревателя высокого давления

необходимо  определить площадь поверхности теплообмена.

  

  Для  этого нужно установить особенности  конструкции теплообменного аппарата, выбрать компоновку подогревателя, схему циркуляции питательной воды и греющего пара, вычислить расходы питательной воды и тепловые потоки через зоны подогревателя, определить геометрические характеристики поверхностей теплообмена, провести тепловой расчет теплообменного аппарата, предварительно разбив поверхность теплообмена на зоны охлаждения конденсата, конденсации пара и охлаждения пара. В качестве исходных данных для теплового расчета использовать  результаты расчета тепловой схемы турбины. Так же необходимо определить потери давления в подогревателе высокого давления. Последним этапом проектирования является анализ результатов.         

   

    Поверочный расчет теплообменного аппарата проводится для установления значения конечных температур теплоносителей на заданном режиме его работы

 

1.Расчёт расходов и параметров теплоносителей в системе регенеративного подогрева паротурбинной установки ПТ-80-130

1.1 Анализ тепловой схемы

Принципиальная тепловая схема паротурбинной установки ПТ-80-130

рис.1

    Паротурбинная  установка ПТ-80-130 состоит из цилиндра высокого давления (ЦВД), и цилиндра низкого давления отборами из которых питается система регенеративного подогрева питательной воды и другое теплообменное оборудование входящее в турбинную установку.

 Система регенеративного подогрева питательной воды паротурбинной установки ПТ-80-130 включает четыре подогревателей низкого давления

П₁-П₄, деаэратор Д(П₅)  и три подогревателя высокого давления

П₆-П₈(нумерация подогревателей - по ходу питательной воды от конденсатора) питающихся из не регулируемых отборов пара.

  
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

1.2 Параметры турбины ПТ-80-130 турбины на номинальном режиме

[4, стр.107]:

• номинальная мощность                           80 МВт
• давление свежего пара                             12,75 МПа
• температура свежего пара                       565°С
• давление отработавшего пара                 3,43 КПа
• номинальный расход пара                      470 т/ч
• температура питательной воды               249 °С

 

         

1.3 Определение параметров воды и водяного пара. 

Определение параметров пара 

     Потери давления в подводящих трубопроводах не должны превышать 5% [4,стр.50] получим:

 

    для П₈ греющий пар поступает с давлением =0.964∙4,41=4,253 МПа и т.д.

 

      Параметры греющего пара, поступающего в деаэратор, определяются по ГОСТ 16.680-240-5.  Стандартное  значение давления деаэраторе турбины

К-210-130  =0.74 МПа, ему соответствует температура  насыщения  

        По таблицам водяного пара [3] определяем для всех подогревателей схемы:

 

     - энтальпию греющего пара на  входе в подогреватель h_п по давлению пара  p_п  и температуре пара в отборе t_п .

      для П₈ при =4,253 МПа, =380°C, энтальпия =3161,9 кДж/кг   и т. д.;

   

   - температуру насыщения пара t_н при p_п

       для П₈ при =4,253, =254 °C и т.д.

  

   - энтальпию насыщенного пара и энтальпию конденсата на выходе из зоны конденсации при температуре насыщения

      для П₈   при =254°C , =2798,1кДж/кг , =1105,4кДж/кг и т.д. 

      Определим температуру конденсата на входе в линию регенеративного подогрева по давлению отработавшего пара p_к=3,5 кПа [5]  =26,7°C.

      Таким образом, в системе регенеративного  подогрева температура питательной  воды повышается от =26,7°C до =167°C в линии низкого давления, включая деаэратор, и от  =167°C до =249°C в линии высокого давления.

      

      

      Следует отметить, что нагрев воды в деаэраторе не превышает 10..15°C, то есть температура воды на входе в деаэратор 155..157°C. 

      Определение параметров питательной воды. 

      Определим средний подогрев воды в линии низкого давления системы регенерации, питательная вода должна нагреться от =26,7°C   до =139°C: нагрев в одном подогревателе низкого давления δt=(139-26,7)/4=28,1°C (рекомендованное значение  для линии низкого давления δt=25..40°C  [1]).