Проектирование обогревателя на основе ПН400

1.1 Назначение и типы ПНД

Подогрев питательной воды и кон¬денсата паром, отбираемым из от¬боров турбины, осуществляется в ре¬генеративных подогре¬вателях. Эффективность регене¬ративного подогрева зависит от пра¬вильного выбора параметров пара ре¬генеративных отборов, числа регене¬ративных подогревателей, их схемы включения и типа.
Подогреватели низкого давления (ПНД) располагаются между конден-сатором турбины и питательным насо¬сом. Движение воды в них происходит под давлением конденсатного насоса.
К регенеративным подогревателям электростанций предъявляются вы-сокие требования по надежности и обеспечению заданных параметров по-догрева воды — они должны быть гер¬метичны и должна быть обеспечена возможность доступа к отдельным их узлам и очистка поверхностей нагре-ва от отложений. Для предотвраще¬ния вскипания нагреваемой среды и гидравлических ударов в поверхно¬стях нагрева давление греющего пара должно быть ниже давления воды. Конструкция подогревателей долж¬на обеспечивать компенсацию тем¬пературных изменений всех элемен¬тов и максимальную скорость их про¬грева. Должны быть обеспечены так¬же возможность дренирования всех полостей подогревателя и условия максимального использования тепло¬ты греющего пара.





По принципу организации исполь¬зования теплоты регенеративные подо-греватели делятся на поверхностные и смешивающие (контактные). Послед¬ние используются на электростанци¬ях только в качестве подогревателей низкого давления. [4]

Подогреватели смешивающего типа позволяют более полно исполь-зовать теплоту греющего пара, что повышает тепловую экономичность турбоустановки. Однако применение такого типа подогревателей вносит ряд существенных усложнений в систе¬му регенеративного подогрева пита-тельной воды (увеличивается коли¬чество насосов для перекачки кон-денсата, повышаются требования к защите от заброса воды в проточную часть турбины, усложняется компо¬новка подогревателей). Эти обстоя-тельства сдерживают широкое рас¬пространение регенеративных подо-гревателей смешивающего типа. В настоящее время они применяются в турбоустановках большой мощности, где повышение эффективности исполь-зования теплоты отборного пара осо¬бенно существенно. Эти подогрева¬тели устанавливаются для использо¬вания теплоты последних отборов. В этом случае за счет применения вер¬тикальной компоновки удается избе¬жать установки дополнительных насосов, при всех режимах работы турбоустановки слив конденсата из одного подогревателя в другой про-исходит самотеком.

1.1 Назначение и типы ПНД

Подогрев питательной воды и кон­денсата паром, отбираемым из от­боров турбины, осуществляется в ре­генеративных подогре­вателях. Эффективность регене­ративного подогрева зависит от пра­вильного выбора параметров пара ре­генеративных отборов, числа регене­ративных подогревателей, их схемы включения и типа.
Подогреватели низкого давления (ПНД) располагаются между конден­сатором турбины и питательным насо­сом. Движение воды в них происходит под давлением конденсатного насоса.
К регенеративным подогревателям электростанций предъявляются вы­сокие требования по надежности и обеспечению заданных параметров по­догрева воды — они должны быть гер­метичны и должна быть обеспечена возможность доступа к отдельным их узлам и очистка поверхностей нагре­ва от отложений. Для предотвраще­ния вскипания нагреваемой среды и гидравлических ударов в поверхно­стях нагрева давление греющего пара должно быть ниже давления воды.
...

3 Тепловой расчет подогревателя низкого давления

Тепловой и материальный баланс разрабатываемого ПНД представлен на рис.1



Рисунок 1 – тепловой баланс подогревателя

Температура основного конденсата на выходе из собственно подогревателя принимаем с учетом недогрева, т.е.
t``сп=tспн- θ
θ=2 ºС,[5] тогда t``сп =158,4-3=155,40С, соответственно энтальпия питательной воды при Рпв=2,2 МПа - h``сп=656,6 кДж/кг.
...

3.1 Тепловой расчет СП
Тепловой расчет подогревателя низкого давления проводим в соответствии с [3,5].
Требуемая площадь поверхности теплообмена может быть определена из уравнения теплопередачи

Значение температурного напора при принятых исходных данных равно:

Коэффициент теплопередачи для подогревателей с U-образными трубами из нержавеющей стали
Примем в предпоследнем приближении значение коэффициента теплопередачи равным . Требуемая площадь поверхности подогревателя

С учетом рассчитанной требуемой площади поверхности предварительно принимаются основные размеры подогревателя. Подогреватель выполняется с одной трубной доской и U-образными трубками из нержавеющей стали диаметром.
...

3.3 Расчет охладителя дренажа.
Тепловая нагрузка охладителя дренажа:

Расход конденсата через охладитель дренажа:

Температура воды на входе
Температура воды на выходе
Расход конденсата
Температура конденсата на входе
Температура конденсата на выходе
Температурный напор:

Средняя температура конденсата в межтрубном пространстве:

По и Р`п=0,594 МПа находим физические параметры конденсата:
Удельный объем υ=0,00109 м3/кг
Критерий Прандтля Pr=1,143
Динамическая вязкость μ=0,181∙10-3 Па∙с
Теплопроводность λ=0,6838 Вт/м∙К
Охладитель дренажа имеет такую же конструкцию, как и охладитель пара. Разница заключается в числе спиралей по высоте, поэтому dэ = 0,00784 м, = 0,06323м2.
...

4 ГИДРАВЛИЧЕСКИЙ РАСЧЕТ
Задачей гидравлического расчета подогревателя является определение его гидравлического сопротивления.

Участок 1 (входной патрубок воды):
Принимаем скорость питательной воды во входном патрубке равной
Тогда расчетное значение внутреннего диаметра патрубка составит:

Задачей гидравлического расчета подогревателя является определение его гидравлического сопротивления.

Участок 1 (входной патрубок воды):
Принимаем скорость питательной воды во входном патрубке равной
Тогда расчетное значение внутреннего диаметра патрубка составит:

Из стандартного ряда значений выбираем ближайшее большее значение
Внутренний диаметр патрубка
Уточним скорость воды:

Число Рейнольдса для питательной воды:

где
Для стальных труб при наличии деаэрации и химической обработки добавочной воды абсолютная шероховатость составляет величину.
Необходимо найти коэффициент сопротивления трению .
...

5 Расчет на прочность элементов подогревателя

1). Стенка корпуса
Номинальная толщина стенки корпуса, подверженной наружному давлению


для вертикальных теплообменников ,,

– номинальное допускаемое напряжение для стали Ст.20 при
тогда толщина стенки равна

Исходя из конструктивных соображений, принимаем толщину стенки корпуса равной .
2).
...

7 РАСЧЕТ ИЗОЛЯЦИИ
По правилам технической эксплуатации температура наружной поверхности теплообменников должна обеспечивать минимальные тепловые потери в окружающую среду и безопасные условия эксплуатации. Для обеспечения необходимых температур (45°С – при внутренней установке и 60°С – при наружной) наружная поверхность аппарата покрывается изоляционными материалами.
В соответствии с требованиями ОСТ 108.271.28–81 и ОСТ 108.271.17–76 подогреватели должны поставляться в комплекте с деталями для крепления тепловой изоляции. На рисунке 2 приведена схема расположения на наружной поверхности подогревателя деталей для крепления тепловой изоляции


Рисунок-2 Пример установки тепловой изоляции

7.1 Коэффициент теплоотдачи от наружной стенки изоляции в окружающую среду, Вт/( м2× К).

7.2 Тепловые потери с одного метра изоляции