Здесь можно найти образцы любых учебных материалов, т.е. получить помощь в написании уникальных курсовых работ, дипломов, лабораторных работ, контрольных работ и рефератов. Так же вы мажете самостоятельно повысить уникальность своей работы для прохождения проверки на плагиат всего за несколько минут.

ЛИЧНЫЙ КАБИНЕТ 

 

Здравствуйте гость!

 

Логин:

Пароль:

 

Запомнить

 

 

Забыли пароль? Регистрация

Повышение уникальности

Предлагаем нашим посетителям воспользоваться бесплатным программным обеспечением «StudentHelp», которое позволит вам всего за несколько минут, выполнить повышение уникальности любого файла в формате MS Word. После такого повышения уникальности, ваша работа легко пройдете проверку в системах антиплагиат вуз, antiplagiat.ru, etxt.ru или advego.ru. Программа «StudentHelp» работает по уникальной технологии и при повышении уникальности не вставляет в текст скрытых символов, и даже если препод скопирует текст в блокнот – не увидит ни каких отличий от текста в Word файле.

Результат поиска


Наименование:


курсовая работа Расчет и проектирование теплообменного оборудования

Информация:

Тип работы: курсовая работа. Добавлен: 03.09.2012. Сдан: 2011. Страниц: 20. Уникальность по antiplagiat.ru: < 30%

Описание (план):


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
П14, деаэратор Д(П5)  и три подогревателя высокого давления
П68(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 hп по давлению пара  pп  и температуре пара в отборе tп .
      для П8 при =4,253 МПа, =380°C, энтальпия =3161,9 кДж/кг   и т. д.;
   
   - температуру насыщения пара tн при pп
       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 pк=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 ?t=(139-26,7)/4=28,1°C (рекомендованное значение  для линии низкого давления ?t=25..40°C  [1]). 

      Для линии подогревателей низкого давления. питательная вода нагревается от =167°C до =249°C : средний нагрев в одном подогревателе высокого давления  ?ti=(265-167)/3=27,3°C (рекомендованное значение для линии высокого давления ?t=25..45°C  [3]). 

      Недогрев  питательной воды до температуры  насыщения греющего пара
должен составлять 2?С
      Для П7    и т.д. 

      Температура питательной воды на входе в подогреватель  равна температуре питательной  воды на выходе из предидущего и т.д.  

      Давление  питательной воды в линии высокого давления определяется давлением в котле и обеспечивается питательными насосами, то есть pПВД=pпит?(1.45..1.55)р0, где р0 – давление пара перед турбиной [1].
      pПВД ?1,5р0=1,5•12,75=19,125 МПа.
Принимаем pПВД=20 МПа .
         
       Давление питательной воды в линии ПНД обеспечивается конденсатными насосами и равно для турбины К-500-240 рк=1,6МПа, т.е. рк?2 рд, где рд – давление в деаэраторе.
        
      По таблицам [3] термодинамических свойств воды и водяного пара (для подогревателей высокого давления при давлении 36 МПа, для подогревателей низкого давления при давлении 1,6 МПа) находим энтальпии питательной воды на входе и выходе из подогревателя. 

      Для ПВД-8: на выходе при =221°C   =953,8 кДж/кг,
                           на входе при  =249°C  =1082,2 кДж/кг. 
 

Результаты расчетов приведены в таблице 1 
 
 
 

Параметры пара и питательной  воды в системе  регенерации                                                                         паротурбинной установки  ПТ-80-130                                 
Таблица 1

Параметры пара

  П8 П7 П6 Д П4 П3 П2 П1 К
1.Давление пара в отборе pотб , МПа 4,41 2,55 1,27 1,27 0,39 0,0981 0,033 0,019 ---
2.Температурапара  в отборе tп , ?C 380 348 265 265 160 98 72,5 59 ---
3.Давление  пара  на входе в  теплообменник pп,МПа
4,253 2,456 1,228 0,74 0,372 0,093 0,031 0,018 0,0035
4. Энтальпия пара на входе в  подогреватель hп , кДж/кг
3161,9 3122,9 2967,9 2984,1 2777,2 2673,3 2631,7 2607,9 ---
5. Температура насыщения tн при pп?C
254 223 189 167,2 141 97,6 70 58 26,7
6.Энтальпия  пара на входе в зону конденсации  h”н, кДж/кг
2798,1 2800,6 2784,2 2765,2 2735,2 2672,5 2626,6 2605,7 ---
7.Энтальпия  конденсата на выходе из зоны  конденсации   h’н, кДж/кг
1105,4 957,6 803,1 706,9 593,5 408,9 292,4 242 111,8
8.Расход  пара через подогреватель  Gп, т/ч
27,86 28,99 16,05 --- 31,03 18,31 6,45 17,02 ---

Параметры питательной воды

9.Давление воды  рп.в., МПа
20 20 20 --- 1,6 1,6 1,6 1,6 0,0035
10.Расход  воды  Gвд т/ч
470 470 470 --- 397,1 397,1 341,3 341,3 341,3
11.Температура  воды на входе в теплообменник  t’п.в. ,?C
221 187 167 139 96 68 56 26,7 ---
12.Энтальпия  воды на входе в теплообменник h’п.в., кДж/кг
953,8 803,6 717,1 --- 403,3 285,9 235,7 113,3 ---
13.Температура воды на выходе из теплообменника t”п.в.,?C 249 221 187 167 139 96 68 56 26,7
14.Энтальпия  воды на выходе из зоны конденсации h”п.в. , кДж/кг 1082,2 953,8 803,6 --- 585,6 403,3 285,9 235,7 113,3
 
1.4 Расчет расходов  пара.

1.4.1 Расход  пара через подогреватели высокого давления
    Линия подогревателей высокого давления однопоточная, поэтому расход питательной воды через каждый из них равен расходу  пара через турбину 
GПВ = 1650 т/ч.
1.4.1.1 Расход  пара через П8
Схема теплового  баланса

 
 
 


 
 

Рис.2
Температура конденсата на выходе из подогревателя  не должна превышать температуру  питательной воды более чем на 10 0С
= + 10 = 221+10=231°C. Энтальпия конденсата при =231°C C и давлению =4,253МПа, = 995,3 кДж/кг [3, стр.12].
Тепловой  баланс

Материальный  баланс


 

 

1.4.1.2 Расход  пара через П7
Схема теплового  баланса


 
 
 

 
 
 
 

Рис.3 
 

     В П7 сливается конденсат из П8 в количестве GслП7= GкП8 = 27,86 т/ч. Температура слива tслП7 = 231° C, энтальпия слива hслП7 =995,3 кДж/кг.
     Температура конденсата на выходе  из подогревателя не должна превышать температуру питательной воды более чем на 10 0С
tкП7= t’пвП7 + 10 =187+10=197 °C. Энтальпия конденсата при tкП7=231°C и давлению =2,456 МПа, hкП7 = 839,4 кДж/кг [3, стр.12].
Тепловой  баланс

Материальный  баланс



 

1.4.1.3 Расход  пара через П6
Схема теплового  баланса

 
 


 

 
 
 

      рис.4
     В П7 сливается конденсат из П8 в количестве
GслП6=GкП7= GпП6 +GслП6 =27,86+28,99=56,85 т/ч Температура слива tслП6 = 197° C, энтальпия слива hслП6 = 839,4 кДж/кг.
     Температура конденсата на выходе  из подогревателя не должна  превышать температуру питательной  воды более чем на 10 0С
tкП6 = t’пвП6 + 10 =167+10=177 °C. Энтальпия конденсата при tкП6=177°C C и давлению =1,228МПа, hкП6 = 750,4 кДж/кг [3, стр.12].
Тепловой  баланс

Материальный  баланс

 

1.4.2 Расчет  расхода пара через подогреватели  низкого давления
Линия подогревателей низкого давления –  однопоточная. Расход воды через подогреватели  низкого давления одинаков и определяется как 
                                                
так как  слив каскадный конденсата из линий  подогревателей высокого давления производится в деаэратор,  расход питательной воды через подогреватели низкого давления должен быть уменьшен на величину этого слива. Тогда
                                
1.4.2.1 Расход  пара через П4
Схема теплового баланса

 
 
 


 
 
 

рис.5
 Температура  конденсата на выходе из подогревателя  не должна превышать температуру  питательной воды более чем  на 10 0С
tкП4 = t’пвП4 + 10 =96+10=106 °C. Энтальпия конденсата при tкП4=106°C и давлению =0,372МПа, hкП4 = 444,6 кДж/кг [3, стр.12].
Тепловой  баланс

Материального баланс



 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

1.4.2.2 Расчет  расхода пара через П3:
Схема теплового  баланса

 


 
 

 
 
 

      рис.6 
 

       В П3 сливается конденсат из П4 в количестве GслП3=GкП4=31,03 т/ч
 Температура  слива tсл =106°C, энтальпия слива hсл = 444,6 кДж/кг.
       Температура конденсата на выходе  из подогревателя не должна  превышать температуру питательной воды более чем на 10 0С
tкП3 = t’пвП3 + 10 =68+10=78°C. Энтальпия конденсата при tкП3=78°C и давлению =0,0981МПа, hкП3 =326,6 кДж/кг [3, стр.12].
Тепловой  баланс

Материальный  баланс



1.4.2.3 Расход пара через П2
Схема теплового  баланса
 


 
 


 



 

рис.7 

       В П4 сливается конденсат из П5 в количестве
GслП2=GпП3+ GслП3=31,03+18,31=49,34 т/ч Температура слива tсл = 78° C, энтальпия слива hслП2 = 326,6 кДж/кг.
      Точное  решение затруднительно, поэтому по рекомендации [4,стр.58] температура конденсата равна температуре питательной воды на входе в подогреватель tкП2=t’п.в.П2=56о С 
      Тепловой  баланс для подогревателя
             
     (1)
Материальный  баланс для подогревателя 
      
   
(2)
      

      Тепловой  баланс для смешивания потоков за подогревателем
    
(3)
      Где, -энтальпия питательной воды на выходе из подогревателя после смещения потоков приведенная в таблице 1.
Материальный  баланс для  смешивания потоков за подогревателем
      
    (4)
      Из (1) с учетом (2)
      
       
(5)
      Подставим (5) в (3) получим:
      

      
 
     (6)
            Из (6) получим:
        
(7)
         
        Подставив  (7) в  (4) получим:

           
(8)
         Из (8) получим:
      Расход питательной воды в П2 
     
 
 
 
 

1.4.2.4 Расход  пара через П1:

Схема теплового  баланса

 
 

                    

 
 
 
 

      Рис.8 

 

      Температура конденсата на выходе из подогревателя не должна превышать температуру питательной воды более чем на 10 0С
tкП1 = t’пвП1 + 10 =26,7+10=36,7 °C. Энтальпия конденсата при tкП1=36,7°C и давлению =0,018МПа, hкП1 = 153,7 кДж/кг [3, стр.12].
Тепловой  баланс

Материального баланс


 

2. Проектирование  подогревателя высокого  давления к турбине 
ПТ-80-130.
2.1 Анализ типовых конструкций
 
 Рассмотрим  разные варианты компоновки теплообменной поверхности  подогревателя высокого давления:
–  спиральные трубы
– прямые  гладкие  трубы 
– прямые трубы  с оребрением
   При использовании  оребреных труб возможно, накапливание  конденсата между ребрами , что  при последующей эксплуатации  теплообменного аппарата  может  привести к коррозии.
   При сравнении  прямых и гладких труб было установлено, что при использовании прямых труб теплообменный аппарат имеет значительно большие габариты чем при использовании спиральных труб.
 
   Рассмотрим  различные варианты компоновки  из спиральных труб. В подогревателях  высокого давления применяют одно- и двух плоскостные спирали. Спирали с большим числом плоскостей навивки не применяют из-за сложности их изготовления. При  сравнении одноплоскостных и двухплоскостных труб получаем, что одноплоскостные трубы дают меньший уровень потерь в подогревателе, чем в двухплоскостных трубах. При использовании двухплоскостных труб получаем более компактный  теплообменный  аппарат. 

  Рассмотрим  компоновку теплообменной поверхности  в 4, 6 и 8 колонн.
Компоновка в 4 колонны не подходит, так как в этом случае высота теплообменника теплообменник  превышает максимальную.
8-колонная компоновка  обеспечивает меньшую высоту. 6-ти  колонная компоновка обеспечивает  меньший  диаметр подогревателя. 

  В результате теплообменную поверхность подогревателя высокого давления П6
набираем   из двухплоскостных спиральных труб собранных в 6 колонн.   
 

 

Схема движения питательной  воды


Рис.9 

      В зоне конденсации пара передается  примерно 80% всего тепла поэтому  через нее пускаем полный расход питательной  воды. Чтобы обеспечить меньшие габариты теплообменного аппарата пускаем через зоны охлаждения пара и конденсата не полный расход воды.  


Движение  греющего теплоносителя 

 

Рис.10 

 В зонах  охлаждения конденсата и пара со стороны греющего теплоносителя уровень коэффициента теплоотдачи  низок. Для его увеличение каждую колонну спиральных элементов заключаем в отдельный кожух и соединяем кожухи последовательно, тем самым уменьшаем площадь проходного сечения для греющего теплоносителя, что приводит к росту его скорости и коэффициента теплоотдачи с греющей стороны. В зоне конденсации пара пар не движется, поэтому применение последовательно соединения колонн нецедесообразно. 


2.2 Схема и тепловой  баланс.
      Схема движения питательной воды и пара приводится ниже. Тепловые потоки в зонах
    
     

      Тепловой  поток в зоне охлаждения конденсата составляет более 5% от теплового потока в зоне конденсации пара, поэтому зона охлаждения конденсата включается в конструкцию  теплообменника, и подлежит расчету. 

      Зона  охлаждения конденсата 

         Принимаем нагрев в зоне охлаждения конденсата, равным 15 0С.
       Температура питательной воды  на выходе из зоны охлаждения конденсата:      t”п.в= t’пв + 15=167+15=182 0 С
      Энтальпия питательной воды на выходе из зоны охлаждения конденсата: h”п.в=781,8 [3, стр.12]
       Тепловой баланс:
       Расход питательной воды через зону охлаждения конденсата:
т/ч 

Зона  конденсации пара
          Расход питательной воды через   зону конденсации пара:
т/ч
      Энтальпия питательной воды на входе в зону конденсации пара:

     
       Что соответствует температуре:        
 Тепловой баланс:
              
  Энтальпия питательной воды на выходе из зоны конденсации
 пара:  
          Что соответствует  =185,5 0 С [3, стр.12] 

Зона  охлаждения пара
          
        Принимаем нагрев в зоне охлаждения конденсата, равным 10 0С
       Температура питательной воды  на выходе из зоны охлаждения  пара:
=
+ 10=185,5+10=195,5 0 С 
 

      Энтальпия питательной воды на выходе из зоны охлаждения
пара: =840,7 [3, стр.12]
  Тепловой баланс:

       Расход питательной воды через  зону охлаждения конденсата:
т/ч
       После перемешивания:

                                                      
Температура питательной  воды на выходе из подогревателя:
      Ориентировочное число спиралей
      Найдем  ориентировочно число спиралей в  зонах, принимая скорость в трубах равной 2 м/с [4, стр.21].
      
       
      
      Чтобы обеспечить приемлемую высоту теплообменника число колон принимаем равным N=6. Принимаем n кратным 6: nок=72 nкп=372, nоп=54. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 


Температурная схема 

                                     

    Перед зоной охлаждения конденсата питательная вода разделяется на два потока. Поток 1 идет через зону охлаждения конденсата. Поток 2 идет в обход зоны охлаждения конденсата. После зоны охлаждения конденсата Потоки 1и 2 смешиваются, образуя поток 3 идущий через зону конденсации пара, пройдя которую разделяется на потоки 4 и 5.   Поток 4 идет через зону охлаждения пара, а поток 5 идет в обход ее. После зоны охлаждения пара потоки 4 и 5 смешиваются.   
рис11 
 
 
 
 
 
 
 

          Схема разметки зон [1,стр.27]
            

     

                                                           рис.12.

2.3 Расчёт геометрических  характеристик поверхности  теплообмена.[4,стр.108]
      Таблица 2

и т.д.................


Наименование Обозначение Расчётная формула  или способ  определения
ОК КП ОП
Наружный  диаметр трубы, м dн Принято 0,022 0.032  
0,032
Внутренний  диаметр трубы, м dвн Принято 0,015 0.022  
0,022
Тип спиральной трубы --- Принято nпл = 2 2-плоскостные
Внутренний  диаметр спирали, м Dвн Принято 0,2 0,2     0,2
Шаг спирали, м S
0,026 0,026 0,026

Перейти к полному тексту работы


Скачать работу с онлайн повышением уникальности до 90% по antiplagiat.ru, etxt.ru или advego.ru


Смотреть полный текст работы бесплатно


Смотреть похожие работы


* Примечание. Уникальность работы указана на дату публикации, текущее значение может отличаться от указанного.