Тепловая схема энергоблока (стр. 6 из 14)
Удельное количество теплоты, передаваемое греющим паром в подогреватель:
q =
(1.9.1.10)где Q = 28681,8 кВт – количество теплоты, передаваемое греющим паром в подогреватель,
F= 620,6 м2 – требуемая поверхность,
q =
q = 46,22 кВт/м2
Для определения коэффициента теплоотдачи от конденсирующегося пара к стенке труб необходимо вначале установить режим движения пленки конденсата.
Значение числа Рейнольдса для пленки конденсата на нижней кромке поверхности:
Re =
(1.9.1.11)где q = 46,22 кВт/м2 – удельное количество теплоты,
l = 3,34 м – средняя длина труб,
r = 2104,3 кДж/кг – удельная теплота испарения,
r = 914,12 кг/м3 – плотность среды,
ν = 0,1994·10-6 м2/с– кинетическая вязкость.
Re =
Re = 402
Так как Re = 402 >Reкр = 100, то средний коэффициент теплоотдачи от конденсирующегося пара к стенкам труб:
a1 = l
(1.9.1.12)где l = 0,6837 Вт/м·°С – теплопроводность,
g = 9,81 м/с2 – ускорение свободного падения,
ν = 0,1994·10-6 м2/с– кинетическая вязкость,
Pr = 1,149 – число Прандтля,
Re = 402 – число Рейнольдса.
a1 = 0,6837
a1 = 9542 Вт/м2·°С
Физические параметры конденсата, движущегося внутри труб, принимаются при значении температуры, равном:
tср =
(1.9.1.13)где tвх = 129°С – температура конденсата на входе,
tвых = 149°С – температура конденсата на выходе,
tср =
tср = 139°С
Число Рейнольдса в этом случае:
Reж =
(1.9.1.14)где wв = 1,2 м/с – скорость движения воды в трубах,
dв = 0,0145 м – внутренний диаметр трубки,
ν = 0,2186·10-6 м2/с– кинетическая вязкость жидкости.
Reж =
Reж = 79597
Reж>Reкр, то есть режим движения конденсата турбулентный. При tж ≈ tст ≈139°С, Рr ж = 1,27, а eв = 1, тогда
(1.9.1.15)где
- число Нуссельта,Reж = 79597 – число Рейнольдса для жидкости,
Prж = 1,27 – число Прандтля для жидкости,
Prст = 1,27 – число Прандтля для стенки.
= 194Средний коэффициент теплоотдачи от стенки труб к конденсату:
(1.9.1.16)где
= 194 – число Нуссельта,lж = 0,6837 Вт/м·°С – теплопроводность,
dв = 0,0145 м – внутренний диаметр трубки.
= 9147 Вт/м2·°СОпределяем коэффициент теплопередачи:
К =
(1.9.1.17)К =
К = 4,67 Вт/м2·°С
Отличие полученного значения К составляет:
DК = 4,67-4,668=0,2% < 2%, что допустимо.
Принимаем это значение К.
Гидравлический расчет поверхностного подогревателя низкого давления
Задачей гидравлического расчета подогревателя является определение его гидравлического сопротивления.
Для любого элемента или участка подогревателя гидравлическое сопротивление определяется выражением:
D Р =
(1.9.2.1)где Σ
– гидравлические потери, возникающие при движении теплоносителя за счет трения о стенки труб; 
- гидравлические потери при движении теплоносителя, вызванные местными сопротивлениями;lакт = 1,122 м – длина активной части труб.
Коэффициент сопротивления трения:
l = 0,1
(1.9.2.2)где D = 0,01·10-3 м – шероховатость стенок труб,
dэ = 0,0145 м – внутренний диаметр трубки,
Re= 79597 – число Рейнольдса.
l = 0,1
l = 0,0218
Gм = 4,5 – коэффициент местного сопротивления.
Подставим значение в формулу (1.9.2.1):
D Р =
D Р = 4,45·103 Па
Прочностной расчет подогревателя низкого давления поверхностного типа
Расчет цилиндрических элементов (корпуса)
Номинальная толщина Sстенки (мм) цилиндрического элемента, нагруженного внутренним давлением среды, определяется по формуле:
S1³
(1.9.3.1)где Р = 0,516 МПа – расчетное избыточное давление;
dв = 1404 мм – номинальный внутренний диаметр цилиндрического элемента,
σ = 122,3 МПа – номинальное допускаемое напряжение;
j = 1 – коэффициент прочности;
С = 1 мм – прибавка к расчетной толщине стенки.
S1³
S1³ 3,97 мм
Из конструктивных соображений принимаем толщину стенки корпуса S1=10 мм.
Расчет на прочность днищ (эллиптического)
Толщина стенки эллиптического днища, нагруженного внутренним давлением, определяется по формуле:
S2³
(1.9.3.2)где Р = 0,516 МПа – расчетное избыточное давление.
Rв =
(1.9.3.3)где dв = 1404 мм – номинальный внутренний диаметр.
0,2 £
£ 0,5 (1.9.3.4)0,2 £ Н £ 0,5
Принимаем = 300 мм – высота нецилиндрической части днища.
Rв =
Rв = 1643 мм – радиус кривизны в вершине днища,
j = 1 – коэффициент прочности,
σ = 122,3 МПа – номинальное допускаемое напряжение,
С = 1 мм – прибавка к расчетной толщине стенки,
S2³
S2³ 4,47 мм
Из конструктивных соображений принимаем толщину стенки эллиптического днища S2 = 20 мм.
Расчет трубной доски
Толщина трубной доски, находящейся под предельно-допустимым растягивающим напряжением, определяется по формуле:
Sт.д. = 0,393·К·dТ.Д.в. 
(1.9.3.5)
где К = 1 – коэффициент, учитывающий способ закрепления трубной доски,
dТ.Д.в. = 1404 мм – внутренний диаметр трубной доски,
j = С1 – С2· d/t(1.9.3.6)
где j - коэффициент прочности,
С1 = 0,935 – постоянная, принимается в зависимости от способа разбивки отверстий,
С2 = 0,65 – постоянная. принимается в зависимости от способа разбивки отверстий,
d = 1,02dтр.н. (1.9.3.7)
d = 1,02·16
d = 16,32 мм – диаметр отверстий в трубной доске,
t = 1,4 dтр.н. (1.9.3.8)
t = 1,4·16
t = 22,4 мм – шаг отверстий в трубной доске,
j = 0,46
σТ.Д. = 90 МПа – допускаемое напряжение для материала трубной доски,
Р = 0,516 МПа – расчетное избыточное давление,
σа.с. = 40 МПа – допускаемое напряжение для материала анкерной связи,
nа.с. = 6 – количество анкерных связей,
fа.с. = πR2 (1.9.3.9)
где R = 22,5 – радиус анкерной связи,
fа.с. = 3,14·22,52
fа.с. = 1590 мм2
dа.с. = 0,5 dТ.Д.в. (1.9.3.10)
dа.с. = 0,5·1404
dа.с. = 702 мм
Sт.д. = 0,393·1·1404· 
Sт.д. = 32 мм
Из конструктивных соображений принимаем толщину трубной доски Sт.д. = 40 мм.
2. ВЫБОР ОБОРУДОВАНИЯ
Выбор теплообменников заключается в расчете поверхности нагрева для определения типа подогревателя.
Подогреватель высокого давления, подогреватель низкого давления поверхностного типа, деаэратор повышенного давления, конденсатор.
2.1 Расчет подогревателя высокого давления ПВД № 1 и выбор его
типа
Произведем расчет подогревателя высокого давления ПВД № 1 и выберем его тип.
Найдем перегрев воды в охладителе пара ОП, собственно подогревателя СП, охладителя дренажа ОД.
ОП:
qОП = hП1 – h"П1 (2.1.1)
где hП1 = 3037 кДж/кг – энтальпия пара первого отбора,
h"П1 = 2791,3 кДж/кг – энтальпия пара на выходе из подогревателя высокого давления ПВД № 1.