Презентация Парогенераторы и теплообменники 2 онлайн

Содержание слайда: Теплообменным аппаратом называется устройство, в котором осуществляется процесс передачи теплоты от одного теплоносителя к другому. Такие аппараты многочисленны по своему техническому назначению и весьма разнообразны по конструктивному оформлению. По принципу действия теплообменные аппараты подразделяются на рекуперативные, регенеративные и смесительные. Теплообменным аппаратом называется устройство, в котором осуществляется процесс передачи теплоты от одного теплоносителя к другому. Такие аппараты многочисленны по своему техническому назначению и весьма разнообразны по конструктивному оформлению. По принципу действия теплообменные аппараты подразделяются на рекуперативные, регенеративные и смесительные.

Содержание слайда: Рекуперативными называются такие аппараты, в которых теплота от горячего теплоносителя к холодному передается через разделяющую их стенку. Примером таких аппаратов являются парогенераторы, конденсаторы. Рекуперативными называются такие аппараты, в которых теплота от горячего теплоносителя к холодному передается через разделяющую их стенку. Примером таких аппаратов являются парогенераторы, конденсаторы.

Содержание слайда:

Содержание слайда: Регенеративными называются такие аппараты, в которых одна и та же поверхность нагрева омывается то горячим, то холодным теплоносителем. При протекании горячей жидкости теплота воспринимается поверхностью аппарата и аккумулируется, при протекании холодной жидкости эта аккумулированная теплота ею отбирается. Примерами таких аппаратов являются регенераторы мартеновских печей, воздухоподогреватели доменных печей. Регенеративными называются такие аппараты, в которых одна и та же поверхность нагрева омывается то горячим, то холодным теплоносителем. При протекании горячей жидкости теплота воспринимается поверхностью аппарата и аккумулируется, при протекании холодной жидкости эта аккумулированная теплота ею отбирается. Примерами таких аппаратов являются регенераторы мартеновских печей, воздухоподогреватели доменных печей.

Содержание слайда:

Содержание слайда: В рекуперативных и регенеративных аппаратах процесс передачи теплоты неизбежно связан с поверхностью твердого тела. Поэтому такие аппараты называются поверхностными. В рекуперативных и регенеративных аппаратах процесс передачи теплоты неизбежно связан с поверхностью твердого тела. Поэтому такие аппараты называются поверхностными.

Содержание слайда: В смесительных аппаратах процесс теплопередачи происходит путем соприкосновения и смешивания греющего и холодного теплоносителей. В этом случае теплопередача протекает одновременно с материальным обменом. Примером таких теплообменников являются башенные охладители (градирни), скрубберы и т.п. В смесительных аппаратах процесс теплопередачи происходит путем соприкосновения и смешивания греющего и холодного теплоносителей. В этом случае теплопередача протекает одновременно с материальным обменом. Примером таких теплообменников являются башенные охладители (градирни), скрубберы и т.п.

Содержание слайда:

Содержание слайда: Специальные названия теплообменных аппаратов обычно определяются их назначением, например парогенераторы, печи, водонагреватели, испарители, перегреватели, конденсаторы, деаэраторы и т.д. Однако, несмотря на большое разнообразие по виду, устройству и принципу действия назначение их одно и то же, это - передача теплоты от одного теплоносителя к другому. Поэтому и основные положения теплового расчета для них остаются общими. Специальные названия теплообменных аппаратов обычно определяются их назначением, например парогенераторы, печи, водонагреватели, испарители, перегреватели, конденсаторы, деаэраторы и т.д. Однако, несмотря на большое разнообразие по виду, устройству и принципу действия назначение их одно и то же, это - передача теплоты от одного теплоносителя к другому. Поэтому и основные положения теплового расчета для них остаются общими.

Содержание слайда: Виды расчета теплообменных аппаратов Виды расчета теплообменных аппаратов Существует два вида расчета теплообменных аппаратов: - конструктивный, при котором по заданному количеству теплоты Q, переданному в теплообменном аппарате, расходу теплоносителя, его физическим свойствам, а также температуре на входе и выходе из аппарата определяется поверхность теплообмена F теплообменного аппарата; - поверочный (проверочный), при котором по заданной поверхности аппарата F, интенсивности теплопередачи, начальной температуре теплоносителя, определяется количество переданной теплоты Q, а также конечная температура теплоносителя.

Содержание слайда: Уравнение теплового баланса Уравнение теплового баланса Где - количество теплоты, отданное горячим (источником) теплоносителя; - количество теплоты, воспринятое холодным теплоносителем; - удельные теплоемкости теплоносителей; - массовые расходы горячего и холодного теплоносителя; - температуры на входе и выходе из аппарата горячего теплоносителя; - температуры на входе и выходе холодного теплоносителя.

Содержание слайда: В тепловых расчетах важное значение имеет величина, В тепловых расчетах важное значение имеет величина, называемая водяным эквивалентом W = GСp где G =ρωf; - массовый расход теплоносителя; ρ - плотность вещества; f - площадь поперечного сечения; ω - скорость теплоносителя. Если величину W ввести в уравнение теплового баланса, то оно принимает вид

Содержание слайда: Отношение изменения температуры в теплообменных аппаратах обратно пропорционально отношению их водяным эквивалентам. Отношение изменения температуры в теплообменных аппаратах обратно пропорционально отношению их водяным эквивалентам.

Содержание слайда: Теплопередача в теплообменном аппарате Теплопередача в теплообменном аппарате При выводе расчетных формул теплопередачи принято, что в данной точке или сечении теплообменного аппарата температура рабочей жидкости постоянна, что является приближением для всей поверхности аппарата только при кипении жидкости и конденсации пара. В общем случае температура рабочих жидкостей в теплообменном аппарате изменяется: горячая охлаждается, холодная нагревается, поэтому изменяется температурный напор между жидкостями. В этих условиях уравнение теплопередачи применимо лишь в дифференциальной форме к элементу поверхности dF

Содержание слайда: Общее количество теплоты, передаваемое через всю поверхность F аппарата, определяется интегралом этого выражения Общее количество теплоты, передаваемое через всю поверхность F аппарата, определяется интегралом этого выражения , откуда где Δt - среднее значение температурного напора по всей поверхности теплообменного аппарата. Это уравнение теплопередачи теплообменного аппарата.

Содержание слайда: Характер изменения температуры рабочих жидкостей вдоль поверхности нагрева зависит от схемы их движения и соотношения величин w1 и w2. Характер изменения температуры рабочих жидкостей вдоль поверхности нагрева зависит от схемы их движения и соотношения величин w1 и w2. Если в теплообменном аппарате горячая и холодная жидкость протекают параллельно и в одном направлении, то такая схема движения называется прямотоком. Если в теплообменном аппарате жидкости протекают параллельно, но в противоположенном направлении, то такая схема движения называется противотоком. Если жидкости в теплообменном аппарате протекают под уголом 90° друг к другу, то такая схема движения называется перекрестной. На практике применяют сложные схемы: одновременно прямоток и противоток, многократный перекрестный ток.

Содержание слайда: Схемы изменения температуры вдоль поверхности нагрева теплообменного аппарата Схемы изменения температуры вдоль поверхности нагрева теплообменного аппарата

Содержание слайда:

Содержание слайда: На основании графиков можно сделать вывод, что при прямотоке температура нагреваемой жидкости при выходе из аппарата всегда меньше температуры греющей жидкости, т.е. На основании графиков можно сделать вывод, что при прямотоке температура нагреваемой жидкости при выходе из аппарата всегда меньше температуры греющей жидкости, т.е. ( ) , то есть температура нагреваемой жидкости никогда не может быть выше температуры греющей жидкости. При противотоке температура нагреваемой жидкости при выходе из аппарата может равняться или быть больше температуры греющей жидкости на выходе, , то есть можно получить температуру холодного теплоносителя на выходе выше температуры греющего теплоносителя.

Содержание слайда: в) частный случай, т.е. когда одна или обе жидкости не меняют своих температур в) частный случай, т.е. когда одна или обе жидкости не меняют своих температур

Содержание слайда: Уравнение теплового баланса для теплообменных аппаратов при применении водяного пара в качестве греющего теплоносителя Уравнение теплового баланса для теплообменных аппаратов при применении водяного пара в качестве греющего теплоносителя где и - начальная и конечная энтальпия греющего теплоносителя. Уравнения теплового баланса и уравнение теплового баланса для водяного пара выражают баланс теплообменного аппарата без потерь теплоты в окружающую среду. Для учета потерь в левую часть вводят КПД теплообменного аппарата, который составляет η=0,98  0,99 при хорошей изоляции.

Содержание слайда: Средний температурный напор Средний температурный напор При выводе формулы осреднения температурного напора рассмотрим простейший теплообменный аппарат, работающий по схеме прямотока.

Содержание слайда: Количество теплоты, передаваемое в единицу времени от горячей жидкости к холодной через элементарную поверхность dF, определяется уравнением Количество теплоты, передаваемое в единицу времени от горячей жидкости к холодной через элементарную поверхность dF, определяется уравнением При этом температура горячей жидкости понизится на dt1, а холодной повысится на dt2. Следовательно: где

Содержание слайда: Изменение температурного напора при этом Изменение температурного напора при этом где Подставив в уравнение dQ, получим: или

Содержание слайда: Если m и k постоянны, то, интегрируя уравнение, получаем: Если m и k постоянны, то, интегрируя уравнение, получаем: или Откуда где t – местное значение температурного напора (t1 – t2), относящееся к элементу поверхности теплообмена.

Содержание слайда: Вдоль поверхности нагрева температурный напор изменяется по экспоненциальному закону. Зная этот закон, легко установить и среднее значение температурного напора . На основании теоремы о среднем (при k=const) имеем Вдоль поверхности нагрева температурный напор изменяется по экспоненциальному закону. Зная этот закон, легко установить и среднее значение температурного напора . На основании теоремы о среднем (при k=const) имеем Подставляя в уравнение значение mkF и e-mkF и имея ввиду, что в конце поверхности нагрева t = t, имеем

Содержание слайда: Или Или Такое значение температурного напора называется среднелогарифмическим и часто в литературе обозначается tлог.

Содержание слайда: Точно таким же образом выводится формула осреднения температурного напора и для противотока. Отличие лишь в том, что в правой части уравнения следует поставить значение минус, и поэтому формула для осреднения будет иметь вид Точно таким же образом выводится формула осреднения температурного напора и для противотока. Отличие лишь в том, что в правой части уравнения следует поставить значение минус, и поэтому формула для осреднения будет иметь вид

Содержание слайда: При равенстве величин W1 и W2 в случае противотока (m=0) имеем t = t. В этом случае температурный напор по всей поверхности постоянен При равенстве величин W1 и W2 в случае противотока (m=0) имеем t = t. В этом случае температурный напор по всей поверхности постоянен Формулы и можно свести в одну, если независимо от начала и конца поверхности через tб обозначить больший, а через tм меньший температурные напоры между рабочими жидкостями, тогда общая формула для прямотока и противотока примет вид

Содержание слайда: Средняя разность температур при перекрестном токе Средняя разность температур при перекрестном токе - определяется как для чистого противотока. Определяется поправка t на отклонение схемы перекрестного тока от противоточной, t  1 всегда.

Содержание слайда:

Содержание слайда: Средняя разность температур перекрестного тока определяется по формуле: Средняя разность температур перекрестного тока определяется по формуле:

Содержание слайда: Расчет парогенератора

Содержание слайда:

Содержание слайда: Дополнительные условия: Дополнительные условия: Характер движения теплоносителя и рабочего тела: теплоноситель движется в трубном пространстве рабочее тело движется в межтрубном пространстве естественная многократная циркуляция Специальные ограничения: ≤ 0,15 атм.

Содержание слайда: Принципиальная тепловая схема Принципиальная тепловая схема

Содержание слайда: Тепловая мощность ПГ Тепловая мощность ПГ Расход теплоносителя и рабочего тела Здесь: – тепловая мощность экономайзера. – тепловая мощность испарителя. – расход теплоносителя через парогенератор. – энтальпия теплоносителя на входе в парогенератор. – энтальпия теплоносителя на выходе из парогенератора. D – паропроизводительность парогенератора. – энтальпия воды в состоянии насыщения по второму контуру. – энтальпия питательной воды. – удельная теплота парообразования.

Содержание слайда: Необходимые значения энтальпий определяем из таблиц Необходимые значения энтальпий определяем из таблиц ГСССД 187-99 Вода. Удельный объем и энтальпия при температурах 0...1000 °С и давлениях 0,001...1000 МПа

Содержание слайда: Расход теплоносителя по первому контуру Расход теплоносителя по первому контуру Паропроизводительность парогенератора Тепловая мощность испарителя

Содержание слайда: Тепловая мощность экономайзера Тепловая мощность экономайзера Построение Q–T диаграммы ПГ Определим энтальпию, а соответственно и температуру на выходе из испарительного участка: Отсюда Этой энтальпии соответствует температура на выходе из испарительного участка

Содержание слайда: Определяем температуру воды при смешении питательной воды с водой контура естественной циркуляции: выберем такую температуру, чтобы недогрев до температуры насыщения составлял (5-10) оС. Это делается из соображений безопасной работы ПГ, так как при несоблюдении этого условия вода в опускном участке будет кипеть, а этого нельзя допустить. Определяем температуру воды при смешении питательной воды с водой контура естественной циркуляции: выберем такую температуру, чтобы недогрев до температуры насыщения составлял (5-10) оС. Это делается из соображений безопасной работы ПГ, так как при несоблюдении этого условия вода в опускном участке будет кипеть, а этого нельзя допустить.

Содержание слайда: Выбор материала, толщины и диаметра труб теплопередающей поверхности, материала корпуса и коллектора теплоносителя Выбор материала, толщины и диаметра труб теплопередающей поверхности, материала корпуса и коллектора теплоносителя Расчёт числа трубок теплопередающей поверхности, площади проходного сечения трубного и межтрубного пространства Проходное сечение одной трубки: Суммарная площадь проходного сечения трубок: - скоростью теплоносителя

Содержание слайда: Число трубок ТО поверхности: Число трубок ТО поверхности:

Содержание слайда: Тепловой расчёт Тепловой расчёт Тепловой расчёт испарительного участка Площадь поверхности теплообмена испарительного участка: <2,0 трубки можно считать тонкостенными и коэффициент теплопередачи для плоской стенки запишем в виде:

Содержание слайда: Расчёт будем проводить на входе и на выходе испарительного участка. Расчёт будем проводить на входе и на выходе испарительного участка. Вход: Определим коэффициент теплообмена по первому контуру: По формуле Михеева:

Содержание слайда: Термическое сопротивление стенки трубки и окисных плёнок: Термическое сопротивление стенки трубки и окисных плёнок: берём при температуре стенки

Содержание слайда: будем определять методом последовательных приближений: 1 итерация. Для I приближения примем: 2 итерация.

Содержание слайда: Выход: Выход: Определим коэффициент теплообмена по первому контуру: ….

Содержание слайда: Определяем средний коэффициент теплопередачи по испарительному участку: Определяем средний коэффициент теплопередачи по испарительному участку: Рассчитываем среднелогарифмический напор:

Содержание слайда: Длина трубки испарительного участка: Длина трубки испарительного участка:

Содержание слайда: Тепловой расчёт экономайзерного участка Тепловой расчёт экономайзерного участка

Содержание слайда: Исходные данные для расчёта: Исходные данные для расчёта:

Содержание слайда: Считаем, что в межтрубном пространстве экономайзера происходит поверхностное кипение недогретой до tS жидкости. Считаем, что в межтрубном пространстве экономайзера происходит поверхностное кипение недогретой до tS жидкости. Коэффициент теплоотдачи берётся по средней температуре теплоносителя и среднему температурному напору. Средняя температура теплоносителя равна: Средний температурный напор равен:

Содержание слайда: Определим коэффициент теплообмена по первому контуру: Определим коэффициент теплообмена по первому контуру: По формуле Михеева: Определяем среднюю скорость:

Содержание слайда: Определим коэффициент теплообмена по второму контуру: Определим коэффициент теплообмена по второму контуру: По формуле Михеева: Определяем среднюю скорость в экономайзере:

Содержание слайда: Термическое сопротивление стенки трубки и окисных плёнок: Термическое сопротивление стенки трубки и окисных плёнок: берём по температуре стенки По таблице определяем для нержавеющих сталей.

Содержание слайда: Определяем коэффициент теплопередачи по экономайзерного участка: Определяем коэффициент теплопередачи по экономайзерного участка: Рассчитываем среднелогарифмический напор:

Содержание слайда: Найдём поверхность теплообмена экономайзера: Найдём поверхность теплообмена экономайзера: Длина трубки экономайзерного участка:

Содержание слайда: Площадь теплопередающей поверхности, длина и масса труб Площадь теплопередающей поверхности, длина и масса труб Общая расчётная площадь теплообмена: Поскольку в процессе эксплуатации парогенератора возможно образование отложений, течей в отдельных трубках и их заглушка, то фактическая площадь теплопередающей поверхности рассчитывается с некоторым запасом. Значение коэффициента запаса kз выбирается из интервала от 1,1 до 1,25. Примем kз =1,15.

Содержание слайда: Общая длина трубки с учётом коэффициента запаса равна: Общая длина трубки с учётом коэффициента запаса равна: Масса одного метра трубы равна: Масса труб:

Содержание слайда: Гидравлический расчёт Гидравлический расчёт Целью данного расчета ПГ является определение гидравлических сопротивлений препятствующих движению теплоносителя и рабочего тела.

Содержание слайда:

Содержание слайда: Определение движущего напора Определение движущего напора Для кратности циркуляции Кц=2 Степень сухости равна: Движущий напор равен: Здесь: – плотность воды на входе в экономайзерный участок – средняя плотность пароводяной смеси на выходе из испарительного участка – высота испарительного участка.

Содержание слайда: Определяем объёмное паросодержание и плотность смеси на входе: при оС

Содержание слайда: Определяем объёмное паросодержание и плотность смеси на выходе: Определяем объёмное паросодержание и плотность смеси на выходе: при оС.

Содержание слайда: Определяем среднюю плотность смеси и движущий напор: Определяем среднюю плотность смеси и движущий напор: Число трубок:

Содержание слайда:

Содержание слайда:

Содержание слайда:

Содержание слайда:

Содержание слайда:

Содержание слайда:

Содержание слайда:

Содержание слайда:

Содержание слайда: