На курсовой проект по курсу “судовое главное энергетическое оборудование. Паропроизводящие установки”

Дата: 2025-05-01; Просмотры: 37

Оценка:

0.00 из 5.00 — оценок

Скачиваний: 0

Скачать

Спроектировать корабельную (судовую) паропроизводящую установку на следующие параметры:

- общая паропроизводительность D = кг/с

- температура перегретого пара на выходе из ПГ t_пе = ˚С

- давление перегретого пара на выходе из ПГ P_пе = МПа

- давление ТН P_т = МПа

- гидравлическое сопротивление тракта РТ

на экономайзерном участке Δ P_эк = МПа

- гидравлическое сопротивление тракта РТ

на испарительном участке Δ P_исп = МПа

- гидравлическое сопротивление тракта РТ

на пароперегревательном участке Δ P_пе = МПа

- давление в конденсаторе P_к = МПа

Также задаётся тип парогенератора и реактора.

Задание выдано “ ” 200 г.

Срок защиты проекта “ ” 200 г.

Руководитель проекта –

Студент –

1. Прямоточный парогенератор

1.1. Общие положения.

1.1.1. Схема парогенератора.

Общая схема парогенератора изображена на рисунке 1.1. Движение теплоносителя (среда первого контура) и рабочего тела (среда второго контура) – принудительное и осуществляется с помощью циркуляционного насоса первого контура (ЦНПК) – по тракту теплоносителя и питательного насоса (ПН) – по тракту рабочего тела.

Общая схема парогенератора

Рис. 1.1

Схема движения сред – противоточная. Название “прямоточный ПГ” означает, что у него отсутствует внутренний контур циркуляции. Тракты прямоточного парогенератора приведены на рисунке 1.2. В тракте ТН происходит его охлаждение от до без фазового перехода. Рабочее тело сначала нагревается от температуры питательной воды (t_ПВ) до температуры насыщения (t_s); эта часть ПГ называется экономайзерным участком и имеет поверхность теплообмена Н_ЭК. Затем на испарительном участке (Н_ИСП) имеет место объёмное кипение до полного перехода жидкости в пар, т.е. достижения сухости Х=1. Далее сухой насыщенный пар перегревается на пароперегревательном участке (Н_ПЕ) до температуры t_ПЕ.

Рабочей поверхностью ПГ является поверхность теплообмена, через которую происходит “организованный” теплообмен. Её окружают конструктивные элементы: патрубки, смесительные камеры, коллектора и т.п.

1.1.2. Цель теплового расчёта – определение площади поверхности теплообмена (Н_ПГ) и её габаритов (например, высоты и диаметра, если она цилиндрическая).

1.1.3. Расчётная модель.

В данном расчёте принята упрощённая модель прямоточного ПГ, которая имеет следующие основные характеристики:

1. Охлаждение однофазного ТН (воды) невелико - 40÷60˚С, распределение температуры его вдоль тракта практически линейное. В расчёте принимается линейное распределение температуры вдоль тракта.

2. Границы между участками в тракте РТ – резкие. Распределения температур на экономайзере и перегревателе – линейные.

3. Температура насыщения на испарительном участке принята постоянной, соответствующей среднему давлению на испарительном участке.

4. Распределение давления вдоль тракта РТ – линейное. Изменение давления вдоль тракта ТН не учитывается.

Тракты прямоточного ПГ

Рис. 1.2

5. Потери тепла на участках оцениваются в тепловых балансах одинаковыми коэффициентами, т.е. - const, где Q_уч – тепло, воспринятое на участке рабочим телом; Q^т_уч – тепло, отданное на этом участке теплоносителем.

6. Физические параметры сред на участках определены по средним для этих участков температурам и давлениям.

7. При подсчёте коэффициентов теплоотдачи симплекс:

8. Условия теплоотдачи вдоль всего испарительного участка принимаются неизменными, наличие зоны ухудшенного теплообмена в конце испарителя не учитывается.

9. Теплоотдача на экономайзере и нагревателе в тракте РТ подсчитывается по средним характеристикам.

10. Коэффициенты теплоотдачи определяются по формулам для плоской стенки, т.к. во всех случаях

11. Количество тепла, которым обмениваются ТН и РТ определяется по уравнениям первого начала термодинамики для изобарного процесса.

12. Учёт эффективности использования поверхности теплообмена выполняется путём введения в итоговую расчётную формулу коэффициента запаса <1.

1.2. Прямой тепловой расчёт парогенератора

Таблица 1.2

№	Наименование величины	Обозначение	Размерность	Расчётная формула	Числовое значение
1	2	3	4	5	6
1	Среднее давление на пароперегревательном участке в тракте РТ		МПа	Pпе+0,5ΔPпе
2	Среднее давление на испарительном участке в тракте РТ		МПа	Pпе+ΔPпе+0,5ΔPисп
3	Среднее давление на экономайзерном участке в тракте РТ		МПа	Pпе+ΔPПЕ+ΔPИСП+0,5ΔPЭК
4	Давление питательной воды	РПВ	МПа	PПЕ+ΔPПГ
5	Средняя температура на испарительном участке в тракте РТ		˚С	f ( ) - справ. данное, [8]
6	Удельный объём кипящей воды на испарительном участке в тракте РТ		м3/кг	справ. данное, [8]
7	Температура питательной воды	tПВ	˚С	f (Pк ) - справ. данное, [8]
8	Энтальпия кипящей воды		кДж/кг	f ( ) - справ. данное, [8]
9	Энтальпия сухого насыщенного пара		кДж/кг	f ( ) - справ. данное, [8]
10	Энтальпия перегретого пара	iПЕ	кДж/кг	f(PПЕ;tПЕ) – справ. данное, [8]
11	Энтальпия питательной воды	iПВ	кДж/кг	f(PПВ;tПВ) – справ. данное, [8]

1	2	3	4	5	6
12	Паропроизводительность одной секции ПГ	D	кг/с
13	Тепловая мощность, передаваемая РТ на экономайзерном участке		кВт	D∙(i’- iПВ)
14	Тепловая мощность, передаваемая РТ на испарительном участке		кВт
15	Тепловая мощность, передаваемая РТ на пароперегревательном участке		кВт
16	Тепловая мощность, передаваемая РТ в ПГ		кВт	QЭК+QИСП+QПЕ
17	Тепловая мощность, отдаваемая ТН на экономайзерном участке		кВт
18	Тепловая мощность, отдаваемая ТН на испарительном участке		кВт
19	Тепловая мощность, отдаваемая ТН на пароперегревательном участке		кВт
20	Тепловая мощность, отдаваемая ТН в ПГ		кВт
21	Температура насыщения ТН	ts	˚С	f (Pт) – справ. данное, [8]
22	Температура ТН на выходе из реактора		˚С	ts-Δtнт
23	Температура ТН на входе в ПГ		˚С

1	2	3	4	5	6
24	Температура ТН на выходе из ПГ		˚С
25	Энтальпия ТН на входе в ПГ		кДж/кг	f(Pт; ) – справ. данное, [8]
26	Энтальпия ТН на выходе из ПГ		кДж/кг	f(Pт; ) – справ. данное, [8]
27	Расход ТН через ПГ		кг/с
28	Разность энтальпий ТН на границах пароперегревательного участка		кДж/кг
29	Разность энтальпий ТН на границах испарительного участка		кДж/кг
30	Энтальпия ТН на входе в испарительный участок		кДж/кг	-
31	Энтальпия ТН на входе в экономайзерный участок		кДж/кг	-
32	Температура ТН на входе в испарительный участок		˚С	f( ;Pт) – справ. данное, [8]
33	Температура ТН на входе в экономайзерный участок		˚С	f( ;Pт) – справ. данное, [8]
34	Экономайзерный участок :
-	больший температурный напор		˚С	- tПВ
1	2	3	4	5	6

-	меньший температурный напор		˚С	-
-	средний температурный напор		˚С
35	Испарительный участок :
-	больший температурный напор		˚С	-
-	меньший температурный напор		˚С	-
-	Средний температурный напор		˚С
36	Пароперегревательный участок :
-	больший температурный напор		˚С	-
-	меньший температурный напор		˚С	-tПЕ
-	средний температурный напор		˚С
37	Физические параметры сред на участках:
37.1	Экономайзерный участок :

1	2	3	4	5	6
37.1.1	Тракт ТН:
-	средняя температура		˚С	0,5( + )
-	теплопроводность			справ. данное, [8]
-	удельный объём		м3/кг	справ. данное, [8]
-	число Прандтля		-	справ. данное, [8]
-	динамическая вязкость		мкПа∙с	справ. данное, [8]
-	кинематическая вязкость		м2/с	∙
37.1.2	Тракт РТ:
-	средняя температура		˚С	-
-	теплопроводность			справ. данное, [8]
-	удельный объём		м3/кг	справ. данное, [8]
-	число Прандтля		-	справ. данное, [8]
-	динамическая вязкость		мкПа∙с	справ. данное, [8]
-	кинематическая вязкость		м2/с	∙
37.2	Испарительный участок :

1	2	3	4	5	6
37.2.1	Тракт ТН:
-	средняя температура		˚С	+
-	теплопроводность			справ. данное, [8]
-	удельный объём		м3/кг	справ. данное, [8]
-	число Прандтля		-	справ. данное, [8]
-	динамическая вязкость		мкПа∙с	справ. данное, [8]
-	кинематическая вязкость		м2/с	∙
37.3	Пароперегревательный участок :
37.3.1	Тракт ТН:
-	средняя температура		˚С	0,5( + )
-	теплопроводность			справ. данное, [8]
-	удельный объём		м3/кг	справ. данное, [8]
-	число Прандтля		-	справ. данное, [8]
-	динамическая вязкость		мкПа∙с	справ. данное, [8]
-	кинематическая вязкость		м2/с	∙

1	2	3	4	5	6
37.3.2	Тракт РТ:
-	средняя температура		˚С	-
-	теплопроводность			справ. данное, [8]
-	удельный объём		м3/кг	справ. данное, [8]
-	число Прандтля		-	справ. данное, [8]
-	динамическая вязкость		мкПа∙с	справ. данное, [8]
-	кинематическая вязкость		м2/с	∙

Примечание к 1.2

1. п.12 - При общей паропроизводительности D_общ ≥ 30 кг/с, принимаем n _ппу =2; при D_общ < 30 кг/с, n _ппу =1.

2. п.12 - Количество ПГ в ППУ обычно составляет n _пг = 2÷5.

3. п.22 - Величина недогрева Δt_н^т принимается в интервале 10÷50 ˚С.

4. п.24 – Охлаждение теплоносителя Δt принимается 40÷60 ˚С.

Качественный график распределения температур в парогенераторе

(по трактам ТН и РТ)

Рис. 1.3

Параметры: t^т_вых.пг =

t^т_вх.эк =

t^т_вх.исп =

t^т_вх.пг =

t_пв =

t_пе =

h_эк =

h_исп =

h_пе =

Н_пг =

1.3. Компоновка проточной части и расчёт скоростей сред

Таблица 1.3

№	Наименование величины	Обозначение	Размерность	Расчётная формула	Числовое значение
1	2	3	4	5	6
1	Внутренний диаметр трубок	dвн	м	принято, [1]
2	Толщина стенок труб	δст	м	принято, [1]
3	Горизонтальный зазор между соседними трубками	δгор	м	принято, [1]
4	Вертикальный зазор между соседними трубками	δверт	м	принято, [1]
5	Скорость рабочего тела на экономайзерном участке	Wэк	м/с	принято, [1]
6	Число трубок в первом слое	n1	шт	принято, [1]
7	Наружный диаметр трубок	dнар	м	dвн+2δст
8	Средний диаметр трубок	dср	м	dнар-δст
9	Диаметр центрального вытеснителя	Dцв	м	(10÷12)dнар
10	Общее число трубок	nтр	шт
11	Шаг между смежными трубками в слое навивки	S1	м	dнар+δверт
12	Шаг между слоями навивки	S2	м	dнар+δгор
13	Относительный поперечный шаг трубок		-

1	2	3	4	5	6
14	Относительный продольный шаг трубок		-
15	Диаметр первого слоя трубок	D1	м	Dцв+dнар+δгор
	Диаметры последующих слоёв трубок	Di	м	Di-1+2dнар+2δгор
16	Наружный диаметр проточной части	DПГ	м
17	Средний диаметр проточной части	Dср	м
18	Число трубок в последующих слоях навивки	ni	шт
19	Принятое число трубок		шт	См. примечание к табл. 1.3
20	Число слоёв навивки	Z	-	См. примечание к табл. 1.3
21	Площадь проходного сечения межтрубного пространства		м2	π∙ Dср∙Z∙ δгор
22	Действительная скорость РТ на экономайзерном участке		м/с
23	Скорость РТ на пароперегревательном участке		м/с
24	Скорость ТН на экономайзерном участке		м/с

1	2	3	4	5	6
25	Скорость ТН на испарительном участке		м/с
26	Скорость ТН на пароперегревательном участке		м/с

Примечание к 1.3

Основным требованием к поверхности, составленной из ряда параллельно включенных труб, является примерное равенство их длин. В этом случае у них примерно одинаковые гидравлические сопротивления, а следовательно, одинаковые расходы и температуры.

На основании п.п. 15,18 заполняем табл.1.3.1, пока Σn_i максимально приблизится к n_тр, эта величина составит .

Определение числа труб и слоев проточной части ПГ

Таблица 1.3.1

Схема навивки змеевика парогенератора

Рис.1.4.

Параметры:

D_пг =

D_цв =

D₁ =

S₁ =

δ₁ =

δ₂ =

δ_пг =