Поможем в ✍️ написании учебной работы

Имя

Поможем с курсовой, контрольной, дипломной, рефератом, отчетом по практике, научно-исследовательской и любой другой работой

Выберите тип работыЧасть дипломаДипломная работаКурсовая работаКонтрольная работаРешение задачРефератНаучно - исследовательская работаОтчет по практикеОтветы на билетыТест/экзамен onlineМонографияЭссеДокладКомпьютерный набор текстаКомпьютерный чертежРецензияПереводРепетиторБизнес-планКонспектыПроверка качестваЭкзамен на сайтеАспирантский рефератМагистерская работаНаучная статьяНаучный трудТехническая редакция текстаЧертеж от рукиДиаграммы, таблицыПрезентация к защитеТезисный планРечь к дипломуДоработка заказа клиентаОтзыв на дипломПубликация статьи в ВАКПубликация статьи в ScopusДипломная работа MBAПовышение оригинальностиКопирайтингДругое

Нажимая кнопку "Продолжить", я принимаю политику конфиденциальности

Площадь поверхности теплообмена, м²

Коэффициент теплопередачи от греющей среды к нагреваемой среде через разделительную стенку определяется зависимостью, Вт/(м²Чград):

1.5.1. При проектировании нового теплообменного аппарата термические сопротивления окисной плёнки (2ЧR_ОК) и отложений (R_ОТЛ) неизвестны. Поэтому обычно этими величинами задаются, пользуясь справочными данными или данными эксплуатации.

R_ЗАГР = 2R_ОК + R_ОТЛ @ (0,6 ¸ 1,2)·10^-5 + (0,0 ¸ 80,.0)·10^-5.

Примечание. Для вновь проектируемого ПГ АЭС с погруженной поверхностью теплообмена можно рекомендовать:

R_ЗАГР = (1 ¸ 2)·10^-5 (м² град)/Вт.

1.5.2. Термическое сопротивление стенки определяется по формуле, (м² · град)/Вт:

.

Здесь: - мм; l_СТ – (Вт / ( м · град )).

Теплопроводность материала теплообменной поверхности (трубки) определяется при средней температуре теплоносителя по таблице 2:

.

Таблица 2

Коэффициент теплопроводности некоторых сталей l_СТ, (Вт/(мЧК))

tСТ, °С	Марка стали
	22К	12МХ	15МХ	12Х1МФ	25Х2МФА	08Х18Н10Т
100 200 300 400 500	49,5 47,7 45,5 43,5 39,3	50,2 50,2 50,2 48,6 47,0	44,5 41,3 40,8 39,0 36,1	41,3 40,8 40,3 39,7 39,0	42,0 41,5 41,1 39,5 39,0	16,3 17,5 18,8 21,4 23,0

 

В качестве материала трубок поверхности теплообмена ПГ АЭС с погруженной поверхностью теплообмена рекомендуется принять стали аустенитного класса 08Х18Н10Т (или аналог).

Внимание!

Дальнейшие расчеты ведутся для нескольких значений скорости теплоносителя:

[ w_1MIN ] @ 2,0 м/с - минимально допустимая скорость теплоносителя в теплообменных трубах, при которой возникает ламинарный режим течения и ухудшается теплообмен;

[ w_1MAX ] @ 6,0 м/с - максимально допустимая скорость теплоносителя, начиная с которой происходит смыв защитной окисной плёнки с поверхности трубок и интенсифицируются коррозионные процессы.

Таким образом, скорость теплоносителя рекомендуется определять из ряда:

w₁ = 2 ... 6. (2, 3, 4, 5, 6) м/с

 

1.5.3. Критерий Рейнольдса для теплоносителя

.

Здесь: w₁  - м/с; - м²/с.

d_ВН = d_Н - 2d_ТР - внутренний диаметр теплообменной трубки, мм;

 

1.5.4. Критерий Нуссельта в случае теплообмена при турбулентном течении неметаллических жидкостей и газов в прямых трубах

Nu = 0.021 · Re₁^0.8 · Pr₁^0.43 · C_t · C_l .

Здесь:  

C_t - поправочный коэффициент, учитывающий переменность физических свойств вещества;

C_l - поправочный коэффициент, учитывающий соотношение длины и диаметра (l/d_ВН) теплообменных трубок.

Примечание. Для горизонтальных парогенераторов АЭС можно считать, что C_t=C_l=1.

 

1.5.5. Коэффициент теплоотдачи от теплоносителя к стенке, Вт/(м²Чград)

Результаты вариантных расчётов коэффициента теплопередачи от теплоносителя к стенке теплообменной трубки сводим в таблицу (зависимость от скорости) и строим графики.

1.5.6. Коэффициент теплоотдачи, Вт/(м²·град), от стенки к рабочему телу определяется по формуле для пузырькового кипения воды в большом объёме (в межтрубном пространстве):

.

 

 

                                    Обозначим как “A”

Примечание. Данная формула справедлива в диапазоне (0,1<p₂< 20,0 МПа). Учитывая принятое обозначение первого сомножителя, приведём формулу к виду:

a₂ = А · q^0.7 .

1.5.6.* Вычисляем значение коэффициента А:

.

1.5.7. Коэффициент теплопередачи, Вт/(м²Чград):

.

 

Обозначим как “В”

1.5.8. Вычисляем значение коэффициента B, (м²Чград)/Вт – для каждой скорости

 

 

1.5.9. Среднелогарифмический температурный напор, ⁰С:

.

Где dt_Б и dt_М - температурные напоры на входе и выходе:

dt_Б = t’₁ – t_2s,

dt_М = t”₁ – t_2s.

1.5.10. Истинное значение плотности теплового потока q находим из решения уравнений для условий на входе и выходе теплоносителя.

Вход теплоносителя:                            Выход теплоносителя:

;                                     ;

q_вх = k _вх · dt_Б .                                q_вых = k _вых · dt_м .

 

Данные системы уравнений решаем методом итераций:

Вход теплоносителя:

1.5.10.1 задаёмся значением q*;       q* = (150 ... 250 кВт/м²)

1.5.10.2 вычисляем k _вх; (используя значение q*), Вт/(м² град)

1.5.10.3 вычисляем q_вх , (Вт/м²):

q_вх = k _вх · dt_Б

1.5.10.4 определяем невязку по q;     |Dq|=q_вх-q*;

1.5.10.5 вычисляем погрешность итерационного шага

;

1.5.10.6 определяем условие окончания итераций

· если ( e_q Ј 1% ), то итерации закончить;

· если ( e_q > 1% ), то используем полученные значения плотности теплового потока q* = q_вх и расчёт повторяем с пункта 1.5.10.2.

Выход теплоносителя:

1.5.10.7 задаёмся значением q*;       q* = (50 ... 80 кВт/м²)

1.5.10.8 вычисляем k _{вых ;} (используя значение q*), Вт/(м² град)

1.5.10.9 вычисляем q _вых; (Вт/м²):

q_вых = k _вых · dt_М

1.5.10.10 определяем невязку по q;   |Dq|=q_вых-q*;

1.5.10.11 вычисляем погрешность итерационного шага

;

1.5.10.12 определяем условие окончания итераций:

· если ( e_q Ј 1% ), то итерации закончить;

· если ( e_q > 1% ), то используем полученные значения плотности теплового потока q* = q_вых и расчёт повторяем с пункта 1.5.10.7.

Примечание

Расчёт выполняется для каждого значения w ₁ из принятого к рассмотрению ряда скоростей теплоносителя.

 

1.5.11 По результатам предварительных расчётов определяем (для каждого значения w ₁):

1.5.11.1 среднеарифметический коэффициент теплопередачи, Вт/(м²Чград)

.

1.5.11.2 плотность теплового потока, усредненная по ПТО, Вт/м²

.

1.5.11.3 площадь поверхности теплообмена, м²

1.5.11.4 фактическая площадь поверхности теплообмена F_Ф складывается из расчетной величины и запаса на загрязнения и повреждения труб. Поэтому принимается коэффициент запаса K_ЗАП = 1.05 – 1.10.

Тогда:

F_Ф = K_ЗАП F

1.5.11.5 коэффициент теплоотдачи a₂, Вт/(м²Чград)

.

1.5.12. Результаты вычислений сводятся в таблицу:

w1, м/с	Nu1	Re1	, Вт/(м2Чград)	, Вт/м2	a1, Вт/(м2Чград)	a2, Вт/(м2Чград)	FПТОФ, м2
2
3
4
5
6

 

и строятся графики:

Re = f (w₁); a₁, a₂ = f (w₁);       ; ; F_ПТОФ = f (w₁).

2. Конструкционный расчет парогенератора

Цель расчета:

· определение габаритных размеров корпуса парогенератора,

· размещение трубной поверхности теплообмена в корпусе парогенератора,

· определение диаметра коллекторов,

· разбивка трубной поверхности на ряды и пучки.

Принимаем:

· Форма трубок ПТО – U-образная,

· расположение трубок ПТО – коридорное.

 

2.1 Общее число трубок ПТО по уравнению неразрывности (G = r•w•F) (F=n•F_1тр), шт.:

.

(G₁ - кг/с; r̅₁ - кг/м³; w̅₁ - м/c; d_вн - внутренний диаметр трубок, мм ).

Примечание: число трубок n округляем до ближайшего целого четного значения.

 

2.2 Принимаем шаги (расстояния между осями) трубок поверхности теплообмена:

Рис. 5. Шаг трубок ПТО в горизонтальном и вертикальном рядах.

 

S₁ - шаг трубок ПТО в горизонтальном ряду, мм

S₂ - шаг трубок ПТО в вертикальном ряду, мм

 

2.2.1. минимально допустимый шаг трубок по внутренней поверхности коллектора должен быть не менее 1,25-1,3 величины наружного диаметра трубок:

S_min = (1.25 – 1.3) d_н.

2.2.2. шаг трубок в горизонтальном ряду (у ПГВ-1000МКП – 24 мм, т.е. 1,5 d_н):

S₁ = (1.4 – 1.6) d_н.

В первом приближении можно принять S₁ = 1.5d_н с последующим уточнением в случае необходимости.

2.2.3. шаг трубок в вертикальном ряду (у ПГВ-1000МКП – 22 мм – т.е. 1,375 d_н):

S₂ = (1.3 – 1.4) d_н

2.3. Определение внутреннего диаметра коллекторов.

Внутренний диаметр коллектора может быть определен из соотношения:

здесь  - скорость теплоносителя в коллекторе, м/с. Значением этой скорости нужно задаться в пределах (6 – 10) м/с. В дальнейшем и скорость и внутренний диаметр коллектора могут быть пересмотрены в зависимости от полученных размеров диаметра корпуса ПГ.

Значения массового расхода теплоносителя (G₁, кг/с) и средней плотности теплоносителя (r₁, кг/м³) были определены ранее.

2.4 Число трубок в горизонтальной плоскости, шт.

 или

(здесь d^к_н, d^к_вн – - наружный и внутренний диаметр коллектора;

все значения в мм;)

Примечание: число n₁ округляем до ближайшего целого четного значения.

 

2.5 Число горизонтальных рядов (число труб в одном вертикальном ряду):

.

Примечание: число n₂ округляем до ближайшего целого значения.

2.6. Уточняем общее число трубок, шт.: ;

2.7. Уточняем значение средней скорости теплоносителя в трубках, шт.:

где G₁ – расход теплоносителя [кг/с];

- плотность теплоносителя [кг/м³];

 - скорость теплоносителя [м/c];

d_вн –  внутренний диаметр трубок [мм].

2.8 Средняя длина трубок ПТО, м

.

где F_Ф – фактическая площадь поверхности теплообмена, [м²];

d_Н – наружный диаметр трубок,    [мм];

n – общее число трубок [шт].

рис. Максимальная, минимальная и средняя длины трубок ПТО

 

Примечание: средняя длина одной трубки не должна превышать 12 - 14 м.

Примечание: Величину L_СР округляем до мм.

2.9 Суммарное расстояние, не занятое трубной поверхностью в диаметральной плоскости ПГ, мм:

B_СВ = Z_{КОР(центр)} b_{св(центр)} + 2 b_{св(перифер)}

Z_{КОР(центр)} = 1 или 3 (реже 5) - число межпакетных (центральных) коридоров;

b_{св(центр)} - ширина межпакетных коридоров 100 - 200 мм

b_{св(перифер)} - ширина периферийных коридоров 200 - 300 мм;

Примечание: После выполнения пункта 2.12 ширина коридоров может быть уточнена

 

2.10 Диаметр корпуса по ширине, мм

D₁ = n₁ S₁ + B_СВ.

 

2.11 Диаметр корпуса по высоте, мм

D₂ = h₁ + h₂ + h₃ + h₄ + h₅.

Можно рекомендовать следующие значения:

а) h₁ = 300 ... 700 мм - расстояние от нижней образующей корпуса ПГ до нижнего ряда труб ПТО;

б) h₂ = n₂ S_2, мм - высота трубного пучка ПТО;

в) h₃ = 200 ... 400 мм - глубина погружения труб ПТО под зеркало испарения;

г) h₄ = 600 ... 1200 мм - высота парового пространства (расстояние от зеркала испарения до низа сепарационных устройств);

д) h₅ = 400 ... 800 мм - расстояние от низа сепарационных устройств до верхней образующей корпуса ПГ.

Примечание:

· высоты h₁, ... , h₅ в первом приближении принимаются минимальными,

· высоты h₁, ... , h₅ во всех вариантах (при всех скоростях) должны быть одинаковыми

2.12 В качестве диаметра корпуса принимается наибольшее из полученных значений D₁ и D₂:

D = max (D₁, D₂).

В случае существенного неравенства диаметров D₁ и D₂:

Если D₁<D₂, (диаметр по ширине оказался меньше, чем диаметр по высоте и его увеличили), то нужно пересчитывать ширину коридоров – иначе, при определении макс. и мин. длин трубок получается ерунда. Полученное значение нужно распределить на коридоры (на центральные).

Если D₁>D₂, то нужно пересчитывать высоты h₁, h₃, h₄, h₅ (лучше увеличить h₄).

Примечание.

А. При вычислении диаметра корпуса должно быть выполнено условие:

.

Б. Кроме того, если диаметр корпуса D > 4200 (мм), то такое значение диаметра считается недопустимым.

2.13 Длина корпуса ПГ, мм

L = 2*(L_цил + b_дн) + d^к_н ;

b_ДН – глубина днища ПГ (b_ДН » 0,2*D), но не более 700 мм.

L_цил – длина цилиндрической части: L_цил = L_пр + R_бол

к определению длины самой длинной и самой короткой трубок ПГ (для наглядности коллекторы показаны на одной продольной оси)

R_бол - наибольший радиус гиба труб – для трубки максимальной длины,

R_бол = (D – 2b_{св(перифер)} )/2 ;

R_мал = b_{св(центр)} /2 – радиус гиба для трубки минимальной длины;

R_ср = (R_бол + R_мал ) /2 - радиус гиба для средней трубы;

L_пр - длина прямого участка труб,

L_пр = (L_ср - p×R_ср) / 2           (т.к. L_ср =2 L_пр + p×R_ср)

L_цил = L_пр + R_бол

2.14. Длина самой длинной и самой короткой трубки:

L_мах = 2 L_пр + p×R_бол + 2×а;

L_мin = 2 L_пр + p×R_мал+ 2×а;

где а – длина участка гиба трубок возле коллектора (см. рисунок выше).

Ориентировочно: а = 0.5D^к_н + (0.25D - 0.5d^к_н - b_{св(перифер)} ) = 0.25D - b_{св(перифер)}, [мм].

2.15. Расположение коллекторов теплоносителя

В современных горизонтальных парогенераторах коллекторы теплоносителя располагаются не на поперечной оси ПГ. Расстояние между коллекторами необходимо определить исходя из требований обеспечения прочности обечайки корпуса ПГ и равномерности расположения трубных пучков поверхности теплообмена.