Учебная работа. Расчет горизонтального парогенератора, обогреваемого водой под давлением

1 Звезда2 Звезды3 Звезды4 Звезды5 Звезд (Пока оценок нет)
Загрузка...

Расчет горизонтального парогенератора, обогреваемого водой под давлением

Министерство образования и науки, молодежи и спорта Украины

Одесский национальный политехнический университет

Кафедра АЭС

Курсовой проект

По дисциплине: Парогенераторы и теплообменное оборудование АЭС

Расчет горизонтального парогенератора, обогреваемого

водой под давлением

Выполнил: ст. гр. ТЯ-0904

Тацюк О.М.

Одесса 2012

исходные данные: Вариант 42.

Паропроизводительность ПГ: D=401 кг/с

параметры пара: P2=6,9 МПа, t2=tS=284,5 ˚С

температура питательной воды: t2 =220 ˚C

Параметры теплоносителя: P1=16 МПа, t1=331 ˚C, t1=296 ˚C.

Кратность циркуляции: Кц=5.

тепловая мощность ПГ, расход теплоносителя, t-Q диаграмма ПГ.

Для рассчитываемого ПГ уравнение теплового баланса имеет следующий вид:

Продувка ПГ принимается равной DПР= 0,5%*D=0,005*401=2,01 кг/с.

значения h, hПВ, r, h1, h1 определяются по таблице Термодинамические и теплофизические свойства воды и водяного пара

Энтальпия пара на линии насыщения: h=1261,2 кДж/кг (Р2 и t2).

Энтальпия питательной воды на линии насыщения: hПВ=943,7 кДж/кг (t2).

Удельная теплота парообразования: r=1510,7 кДж/кг (Р2).

Энтальпия т.н. на входе в ПГ: h1=1518,34 кДж/кг (Р1 и t1).

Энтальпия т.н. на выходе из ПГ: h1=1316,37 кДж/кг (Р1 и t1).

КПД парогенератора: ŋ=0,97.

тепловая мощность ПГ:

Тепловая мощность экономайзерной части ПГ:

Тепловая мощность испарительной части ПГ:

Расход теплоносителя:

Определяем энтальпию теплоносителя на выходе из испарительной части парогенератора .

которой соответствует температура 302,9 ˚С ( и Р1).

Определяем энтальпию рабочего тела при смещении с котловой водой.

которой соответствует температура 272,5 ˚С ( и Р2).

t-Q диаграмма ПГ представлена на рис. 1

Рис. 1 t-Q диаграмма ПГ.

Выбор материала и диаметра труб теплопередающей поверхности и коллектора теплоносителя, материала корпуса

выбираем следующие марки стали:

— для труб теплопередающей поверхности 12Х18Н10Т;

для коллектора теплоносителя 10ГН2МФА, плакированная со стороны, омываемой теплоносителем, сталью 12Х18Н10Т;

для элементов корпуса — 10ГН2МФА;

Расчет толщины стенок труб теплопередающей поверхности, входной и выходной камер коллектора теплоносителя.

Толщина стенки труб теплопередающей поверхности рассчитывается по формуле:

С=С1+ С2+ С3+ С4

dН=16 мм (принимается).

P1Р=0,9*1,25*P1=0,9*1,25*16=18 МПа.

температура стенки трубы во входном сечении:

tСТ.Р=0,5*(t1+tS)=0.5*(331+284.5)=308 ˚C.

Допустимое напряжение [σН]=11,9 кгс/мм2=117 МПа.

φ=1-минимальный коэффициент прочности труб.

Прибавка к толщине на минусовой допуск:

С1=0,11*(δр-С)=0,11*(1,14+С-С)=0,125 мм

С2=0, С3=0.

прибавка на утонение изогнутой части трубы:

Принимаем δр=1,5 мм (с последующим уточнением).

Овальность труб, а=12%

Прибавка к расчетной толщине:

С=0,125+0+0+0,473=0,598 мм

Уточняем толщину стенки трубки:

δР=1,14+0,598=1,738=1,8 мм

Внутренний диаметр трубки:

dВ=dН -2 δР=16-2*1,8=12,4 мм

Площадь живого сечения трубки:

fТР=(π/4)*d2=(3.14/4)*(12,4*10-3)2=1,21*10-4 м2

Площадь сечения трубки:

f==(π/4)*d2=(3.14/4)*(16*10-3)2=2,01*10-4 м2

Толщина стенки входной и выходной камеры коллектора рассчитывается по формуле:

dВ.К=0,834 мм (принимается)

φ- коэффициент прочности камер.

С=1.

Расчетная температура стенки камер tСТ.Р t1=331˚C

Допустимое напряжение [σН]=23 кгс/мм2=225 МПа.

Для расчета толщины стенки перфорированной части коллектора рассчитываем коэффициенты прочности перфорированной части коллектора:

Для продольного ряда:

S1c2dН=32 мм — продольный шаг расположения отверстий.

d0=0,2+dН=0,2+16=16,2 мм.

Для поперечного ряда:

S2C=26 мм — поперечный шаг расположения отверстий.

Для диагонального ряда:

m=S2C /S1C=26/32=0,813

Для расчета толщины стенки коллектора принимаем меньшее значение

коэффициента прочности φ=0,264

Толщина стенки коллектора будет равна:

Наружный диаметр коллектора равен:

Толщина стенки конусной части коллектора:

Расчет площади теплопередающей поверхности испарительного участка ПГ.

Исходные данные:

Р1=16 МПа,

QИ=605791 Дж/с,

t1И= t1=331 ˚C,

t1И=302,9 ˚C,

tS=284,5 ˚C,

Таблица №1.Число труб теплопередающей поверхности.

ВеличинаОбозначение, Расчетная формулаВариант123Скорость теплоносителя на выходе в трубы, м/с3,54,55,5Удельный объем теплоносителя при t1 и P1, кг/м3v10,0015140,0015140,001514Площадь живого сечения трубы, м21,21*10-41,21*10-41,21*10-4Расчетное число труб теплопередающей поверхности.13389104148521

Расчет α1вх

Таблица №2. Физические параметры теплоносителя во входном сечении .

Физические параметры теплоносителя, при t1=331 ˚C.Вариант.ВеличинаЕд. из.123Удельный объем: v1м3/кг0,0015140,0015140,001514Динамическая вязкость: μПа/с8,06*10 -58,06*10 -58,06*10 -5Коэф. теплопроводности: λВт/(м*К)0,480,480,48Критерий Прандтля: Pr-1,2641,2641,264Число Рейнольдса: Re-355655457271558886Коэф. теплоотдачи: кВт/(м*К)25,130,6936,04термическое cопротивление R’=1/1/кВт/(м*К)0,03980,03260,0277

Число Рейнольдса рассчитывается по формуле:

Коэффициент теплоотдачи будет равен:

температура стенки принимается ориентировочно равной:

где t1=t1-для входного сечения и t1=t1-для выходного участка.

λСТ=18,8 Вт/(м*К)

Rок=1,5*10-5

термическое сопротивление стенки трубы и оксидных пленок:

Для первой итерации q принимаем равной.

Рассчитываем по формуле:

Коэффициент теплоотдачи будет равен:

Удельный тепловой поток рассчитывается по формуле:

Проверка отношения :

Так как условие не выполняется, повторяем расчет.

Принимая qВХ=qВХ=2,71*105 Вт/м2.

Рассчитываем по формуле:

Коэффициент теплоотдачи будет равен:

Удельный тепловой поток рассчитывается по формуле:

Проверка отношения :

Так как условие выполняется полученные значения αВХ , qВХ и αВХ , qВХ считаем окончательным.

Результаты расчета для трех вариантов скоростей сведены в таблицу №3.

Таблица №3. Расчет коэффициента теплоотдачи.

ВеличинаОбознач.ВариантЕд. из.123Удельный тепловой поток.2,32*1052,4*1052,52*105Коэффициент теплоотдачи.46,7948,4449,62Коэффициент теплопередачи.5,826,16,3Удельный тепловой поток.2,71*1052,84*1052,93*105Проверка отношений.0,860,860,86-Так как условие повторяем расчет.Удельный тепловой поток.2,71*1052,84*1052,94*105Коэффициент теплоотдачи.52,1853,9355,16Коэффициент теплопередачи.5,896,186,38Коэффициент теплопередачи.2,74*1052,87*1052,97*105Проверка отношений.0,990,990,99-Так как условие выполняется полученные значения αВХ , qВХ и αВХ , qВХ считаем окончательным.

Расчет αвых

Таблица №2а. Физические параметры теплоносителя в выходном сечении.

Физические параметры теплоносителя, при t1И=302,9 ˚C.Вариант.ВеличинаЕд. из.123Удельный объем: v1м3/кг0,001320,001320,00132Динамическая вязкость: μПа/с9,01*10 -59,01*10 -59,01*10 -5Коэф. теплопроводности: λВт/(м*К)0,530,530,53Коэф. Прандтля: Pr-0,990,990,99Скорость теплоносителя3,134,14,9Число Рейнольдса: Re-326338418088510880Коэф. теплоотдачи:кВт/(м*К)23,0128,0532,93

Число Рейнольдса рассчитывается по формуле:

Коэффициент теплоотдачи будет равен:

температура стенки принимается ориентировочно равной:

λСТ=18,7 Вт/(м*К)

Rок=1,5*10-5

термическое сопротивление стенки трубы и оксидных пленок:

Для первой итерации qвых принимаем равной.

Рассчитываем по формуле:

Коэффициент теплоотдачи будет равен:

Удельный тепловой поток рассчитывается по формуле:

Проверка отношения :

Так как условие выполняется полученные значения αВЫХ , qВЫХ и αВЫХ, qВЫХ считаем окончательным.

Результаты расчета для трех вариантов скоростей сведены в таблицу №3а.

Таблица №3а. Расчет коэффициента теплоотдачи.

ВеличинаОбознач.ВариантЕд. из.123Удельный тепловой поток.8,92*1049,39*1049,74*104Коэффициент теплоотдачи.23,9924,8825,53Коэффициент теплопередачи.5,095,345,53Удельный тепловой поток.9,37*1049,83*1041,02*105Проверка отношений.0,950,960,6-

Так как условие выполняется полученные значения αВЫХ, qВЫХ и αВЫХ, qВЫХ считаем окончательным.

Коэффициент теплопередачи, площадь теплопередающей поверхности, длина труб испарительного участка ПГ.

Средний коэффициент теплопередачи испарительного участка ПГ:

Больший температурный напор:

меньший температурный напор:

Среднелогарифмический температурный напор:

Расчетная площадь теплопередающей поверхности испарительного участка:

В таблице №4 представлен расчет коэффициента теплопередачи испарительного участка и площади теплопередающей поверхности для трех вариантов скоростей.

Таблица №4. Расчет площади теплопередающей поверхности испарительного участка ПГ.

ВеличинаОбозначВариантЕд. из.123Средний коэф. теплопередачи.5,495,765,96Больший температурный напор.46,546,546,5меньший температурный напор.18,418,418,4Среднелогарифмический температурный напор.30,3430,3430,34Расчетная площадь теплопередающей поверхности испарительного участка.3636,933466,453350,12м2

Расчет площади теплопередающей поверхности экономайзерного участка ПГ.

Исходные данные:

QЭ=127956 Дж/с

t’1Э=t1И=302,9 ˚С

t1Э=t1=296 ˚С

t’2Э=t2Ц=272,5 ˚С

tS=284,5 ˚С1СР=0,5*(302,9+296)=299,5 ˚С

t2СР=0,5*(272,5+284,5)=278,5 ˚С

Таблица №5. Физические параметры теплоносителя в выходном сечении.

Физические параметры теплоносителя, при t1СР=299,5 ˚C.Вариант.ВеличинаЕд. из.123Удельный объем: v1м3/кг0,001370,001370,00137Динамическая вязкость: μПа/с9,11*10 -59,11*10 -59,11*10 -5Коэф. теплопроводности: λВт/(м*К)0,540,540,54Коэф. Прандтля: Pr-0,970,970,97Скорость теплоносителя3,254,165,09Число Рейнольдса: Re-323242413377505779Коэф. теплоотдачи:кВт/(м*К)23,0428,0532,96

Число Рейнольдса:

Коэффициент теплоотдачи будет равен:

Теплоотдача от стенки трубы к рабочему телу происходит в условиях поперечного обтекания шахматного расположения трубок ПГВ с углом атаки ψ<90˚. Тогда поправка на угол атаки ε=1˚.

Таблица №5. Физические параметры рабочего тела.

Физические параметры рабочего тела, при t2СР=278,5 ˚C.Вариант.ВеличинаЕд. из.123Удельный объем: v2Эм3/кг0,001330,001330,00133Динамическая вязкость: μПа/с9,86*10 -59,86*10 -59,86*10 -5Коэф. теплопроводности: λВт/(м*К)0,580,580,58Коэф. Прандтля: Pr-0,90,90,9Скорость раб. тела: w2Эм/с1,021,31,59Число Рейнольдса: Re-124151158770194260Коэф. теплоотдачи:кВт/(м*К)37,9144,4850,72

Скорость воды в межтрубном пространстве:

Число Рейнольдса:

Коэффициент теплоотдачи будет равен:

x-поправка Михеева:

температура стенки принимается ориентировочно равной:

λСТ=18,5 Вт/(м*К)

Rок=1,5*10-5

термическое сопротивление стенки трубы и оксидных пленок:

Коэффициент теплоотдачи будет равен:

Больший температурный напор:

меньший температурный напор:

Среднеарифметический температурный напор:

Площадь теплопередающей поверхности экономайзерного участка:

Основные результаты теплового расчета экономайзерного участка представлены в таблице №6.

Таблица №6. Результаты расчета площади теплопередающей поверхности экономайзерного участка ПГ.

ВеличинаОбознач.ВариантЕд. из.123Коэффициент. теплопередачи.5,395,776,06Больший температурный напор.23,523,523,5меньший температурный напор.18,418,418,4Арифметический температурный напор.20,9520,9520,95Расчетная площадь теплопередающей поверхности испарительного участка.113310591008м2

Площадь теплопередающей поверхности, длина и масса труб ПГ

Расчетная площадь теплопередающей поверхности ПГ .

Так как в процессе эксплуатации ПГ возможно образование течей в отдельных трубках и их заглушка, то фактическая площадь теплопередающей поверхности рассчитывается с некоторым запасом, .

Значение коэффициента kЗ выбирается из интервала от 1,1 до 1,25.

Принимаем kЗ=1,15.

Расчетная площадь теплопередающей поверхности:

Площадь теплопередающей поверхности:

Длина труб теплопередающей поверхности:

Длина одной трубки:

Масса 1м трубы

ml=0,51кг/м

Масса труб:

Результаты расчета представлены в таблице №7.

Таблица №7. Площадь теплопередающей поверхности, длина и масса труб.

ВеличинаОбознач.ВариантЕд. из.123Расчетная площадь теплопередающей поверхности4769,934525,454358,12м2Площадь теплопередающей поверхности.5485,45204,35011,8м2Длина труб теплопередающей поверхности.116463110495106408мДлина одной трубки.8,9410,8412,77мМасса труб.59396,1356352,4554268,08кг

размеры и масса основных узлов корпуса, коллектора и ВКУ.

P1Р=1,5*0,9*P1=1,5*0,9*16=21,6 МПа.

P2Р=1,5*0,9*P2=1,5*0,9*6,9=9,3 МПа.

tрасч=350 ˚С

ρст=7500 кг/м3

[σН]=185 МПа

Для расчета центральной обечайки:

С=8; φ=0,636.

Для расчета боковой обечайки:

С=0,62; φ=0,84.

Для расчета элептического днища:

С=20,62; φ=0,85.

Внутренний диаметр корпуса ПГ:

dВН=4,3 м

Толщина стенки центральной обечайки:

Расчетная толщина стенки центральной обечайки:

Длина центральной обечайки:

наружный диаметр центральной обечайки:

Толщина стенки боковой обечайки:

Расчетная толщина стенки боковой обечайки:

Длина боковой обечайки:

наружный диаметр боковой обечайки:

Объем центральной обечайки:

объем боковой обечайки:

Масса центральной обечайки:

Масса боковой обечайки:

Высота эллиптического днища:

Толщина стенки эллиптического днища:

Наружный диаметр эллиптического днища:

объем эллиптического днища:

Масса эллиптического днища:

Длина корпуса ПГ:

основные результаты конструкционного расчета ПГ сведены в таблицу №8.

Таблица №8. Масса деталей частей парогенератора.

ВеличинаОбознач.ВариантЕд. из.123Внутренний диаметр корпуса. 4,33,83,5мТолщина стенки центральной обечайки.185164152ммРасчетная толщина стенки центральной обечайки.204180167ммДлина центральной обечайки.33,74,3мНаружный диаметр центральной обечайки.4,74,23,8мТолщина стенки боковой обечайки.133118109ммРасчетная толщина стенки боковой обечайки.146130120ммДлина боковой обечайки.33,74,3мНаружный диаметр боковой обечайки.4,64,13,7мОбъем центральной обечайки.8,59,37,4м3объем боковой обечайки.6,36,94,9м3Масса центральной обечайки.637506975055500кгМасса боковой обечайки.472505175036750кгВысота эллиптического днища.1,0750,950,875мТолщина стенки эллиптического днища.171158136ммНаружный диаметр эллиптического днища.4,64,13,8мОбъем эллиптического днища.1,51,181м3Масса эллиптического днища.1125088507500кгДлина корпуса ПГ11,513,314,9м

Достаточность парового пространства для сепарации пара.

Высота уровня воды в ПГ на ПДЛ: h=0,1 м

Расстояние от ПДЛ до нижней кромки ЖС: HЖС=0,75 м

Плотность среды которая проходит через ПДЛ:

ρs=ρ=36,02 кг/м3

ρ=741,56 кг/м3

Влажность на выходе из ПГ: σ=0,02%

Коэффициент: а=0,65-0,039*Р2=0,65-0,039*6,9=0,381

Площадь поверхности зеркала испарения

Скорость пара при прохождении ЖС:

запас:

Поправочный коэффициент:

Запас увеличения уровня:

Вспомогательная функция плотности среды:

Граничная высота ЖС:

Высота парового пространства:

Критический запас скорости:

Площадь ЖС:

Результаты расчета парового пространства представлены в таблице №9.

Таблица №9. Паровое пространство.

ВеличинаОбознач.ВариантЕд. из.123Площадь поверхности зеркала испарения.55,8160,2964,52м2Скорость пара при прохождении ЖС.0,1990,1850,173м/сЗапас.0,2390,2220,208м/сПоправочный коэффициент.0,3430,3270,312-запас увеличения уровня. 0,2280,2230,218мВспомогательная функция плотности среды.40974,1440974,1440974,14-Граничная высота ЖС.1057,53961,85881,54ммВысота парового пространства.0,5220,5270,532мКритический запас скорости.0,0790,0850,09%Площадь ЖС.46,5850,1553,52м2

Масса коллектора

Паспортные характеристики коллектора:

Высота коллектора: 4,97 м

Высота перфорированной и цилиндрической части: 3,42 м

Высота перфорированной части: 2,2 м

Высота цилиндрической части: 1,22 м

Высота конической части: 1,55 м

наружный диаметр коллектора: dН=1,134 м

Внутренний диаметр коллектора: dВ=0,834 м

диаметр отверстия в стенки коллектора, под трубки: d0= 0,0162 м

Толщина стенки коллектора: δстк=0,15м

Число трубок теплопередающей поверхности:

n1ТР=13034; n2ТР=10192; n3ТР=8330.

объем перфорированной части коллектора:

Наружный диаметр: dН=0,95 м

Внутренний диаметр: dВН=0,834 м

Объем конической части коллектора.

R=0,453-больший радиус конической части.

r=0,236-меньший радиус конической части.

RВН=0,417-больший внутренний радиус конической части.

rВН=0,2-меньший внутренний радиус конической части.

Масса коллектора рассчитывается по формуле:

Толщина крышки люка коллектора 1-го контура (Ду800).

Масса крышки:

Расчет эллиптического днища крышки люка 2-го контура.

Объемы днища:

Объем эллиптического днища равен:

Масса днища:.

Масса ПДЛ: M1ПДЛ=2093 кг; M2ПДЛ=2261 кг; M3ПДЛ=2420 кг.

Результаты конструкционного расчета парогенератора и его основных элементов сведены в таблицу №10

Таблица №10. Масса ПГ, и его элементов.

Элемент.Вариант123кгткгткгтЦентральная обечайка.6375063,756975069,755550055,5Боковая обечайка.4725047,255175051,753675036,75Эллиптическое днище корпуса.1125011,2588508,85075007,5Коллектор.1147511,4751215012,1501252512,525Крышка 1-го контура.617,950,617617,950,617617,950,617Эллиптическое днище 2-го контура.5250,5255250,5255250,525Паровой коллектор.72007,272007,272007,2Коллектор питательной воды.10241,02410241,02410241,024Трубы теплопередающей поверхности.5939659,3965635256,3525426854,268Сепарационные устройства.55005,555005,555005,5ПДЛ.20932,09322612,26124202,42Масса ПГ.210081210,081215980215,98183829183,83

Гидравлическое сопротивление 1-го контура ПГ

исходные данные:

Плотность и вязкость теплоносителя на входе при t1=331˚C

ρ’=625 кг/м3

μ=7,97*10-5 Па*с

Плотность и вязкость теплоносителя на выходе при t1=296˚C

ρ»=714,3 кг/м3

μ=9,32*10-5 Па*с

Плотность и вязкость теплоносителя при средней температуре tСР=313,5˚C

ρCР=694,4 кг/м3

μСР=8,7*10-5 Па*с

k=0,01 мм

Р1=16 МПа

Скорость теплоносителя на входе в коллектор:

Сопротивление на входе в коллектор:

ξВХ=0,14-коэф. сопротивления входа коллектора.

Изменение напора вдоль перфорированной части коллектора:

А=0,04-коэф. сопротивление перфорированной части.

Изменение напора вдоль коллектора на уровне средней части:

Скорость входа теплоносителя в средние ряды трубок:

Падение напора на входе в средние ряды трубок:

Средняя скорость в трубках:

Коэффициент трения труб:

потери напора на трение в трубах:

Потери напора на преодоление поворота трубчатки:

Скорость выхода тока из среднего участка:

Потери напора на выходе из средней части труб:

Скорость теплоносителя в выходном коллекторе:

потери напора вдоль перфорированной части коллектора:

потеря напора на выходе из коллектора в ГЦН.

Суммарная потеря напора по тракту теплоносителя:

Результаты расчета сопротивления первого контура для трех вариантов представлены в таблице №11.

Таблица №11. Гидравлические сопротивление первого контура ПГ.

ВеличинаОбознач.ВариантЕд. из.123Скорость теплоносителя на входе в коллектор.10,9810,9810,98м/сСопротивление на входе в коллектор.5269,85269,85269,8ПаИзменение напора вдоль перфорированной части коллектора.1505,61505,61505,6ПаИзменение напора вдоль коллектора на уровне средней части.1003,71003,71003,7ПаСкорость входа теплоносителя в средние ряды трубок.3,84,865,95м/сПадение напора на входе в средние ряды трубок.270,8442,9663,8ПаСредняя скорость в трубках.3,424,375,35м/сПотери напора на трение в трубах.6091,499945,6714906,6ПаПотери напора на преодоление поворота трубчатки.779,712731908ПаСкорость выхода тока из среднего участка.3,324,255,2м/сПотери напора на выходе из средней части труб.74,8122,57183,49ПаСкорость теплоносителя в выходном коллекторе.9,69,69,6м/сПотери напора вдоль перфорированной части коллектора.877,73877,73877,73ПаПотеря напора на выходе из коллектора в ГЦН.2194,32194,32194,3ПаСуммарная потеря напора по тракту теплоносителя.14265,2618488,4123924,36ПаГидравлическое сопротивление 2-го контура ПГ

Это сопротивление, преодолеваемое питательным насосом, складывается из сопротивлений подачи питательной воды в ПГ, жалюзийных сепараторов и выхода пара из ПГ.

Гидравлическое сопротивление при движении пароводяной смеси в межтрубном пространстве и сопротивление погружного дырчатого листа преодолевается напором контура естественной циркуляции ПГ.

dy1=400 — диаметр трубопровода подачи питательной воды.

dy2=250 — диаметр ответвляющих труб.

dy3=80 — диаметр раздающих труб.

dy4=25 — диаметр трубок на dy3.

l1=2,2 м — длина трубок dy4.

l2=3,7 м — длина короткого ответвления.

l3=6 м — длина длинного ответвления.

n’=6 — количество раздающих труб dy3 на коротком ответвлении.

n»=10 — количество раздающих труб dy3 на длинном ответвлении.

n=38 — количество трубок dy4 на каждый отвод dy3.

Плотность питательной воды при tПВ=840,3 кг/м3

Скорость воды в питательном патрубке:

Сопротивление питательной воды с выходного патрубка питательной воды:

Коэффициент сопротивления при повороте трубопровода dy1 на 35˚:

Коэффициент сопротивления при распределении потока в короткий и длинный отводы:

Сечение трубы dy25:

Сечение одного отвода dy80 с учетом n.

Сечение короткого отвода с учетом 6ТИ dy80, и длинного при 10 dy80.

Расход воды в коротком и длинном ответвлении:

Скорость потока в коротком и длинном ответвлениях:

потери напора по длине труб, короткого и длинного отвода:

Определяем скорость в коротком и длинном отводе:

Определяем скорость в трубах dy80:

потери напора в трубах dy250:

Потери напора в выходных трубках dy25:

Суммарные потери напора по тракту питательной воды:

Гидравлический расчет парового тракта.

Площадь прохода ПДЛ:

Коэффициент сопротивления ПДЛ, ξ=2,74.

Скорость пара при прохождении ПДЛ:

потери напора при прохождении пара через ПДЛ:

Результаты расчета гидравлического сопротивления парового тракта сведены в таблицу №12.

Продолжение таблицы №12. Гидравлические сопротивления парового тракта

ВеличинаОбознач.ВариантЕд. из.123Площадь прохода ПДЛ.4,464,825,16м2Коэффициент сопротивления ПДЛ.ξ2,742,742,74-Скорость пара при прохождении ПДЛ.2,52,312,16м/сПотери напора при прохождении пара через ПДЛ.308,42263,32230,24ПаЖалюзийный сепаратор.

Коэффициенты сопротивления ЖС.

ξС=0,05

ξСВХ120=1,67

ξСВХ60=0,65

dПП=345 мм

dВН=290 мм

dПК=600 мм

n=10

lПК=11600 мм

Скорость пара при прохождении ЖС:

потери напора при прохождении пара через ЖС:

Скорость пара на входе в пароотводящий патрубок:

потери напора в пароотводящем патрубке:

Скорость пара в пароотводящих патрубках:

потери напора при повороте потока на 80˚:

потери напора в пароотводящем коллекторе:

Скорость пара в пароотводящем коллекторе:

потери напора на преодоление сопротивления ПК в области обвязки ПГ:

Изменение напора вдоль парового коллектора:

Полные потери на прохождение парового тракта ПГ:

В таблице №13 представлены расчеты жалюзийного сепаратора и его гидравлические сопротивления.

Таблица №13. Жалюзийный сепаратор.

ВеличинаОбознач.ВариантЕд. из.123Скорость пара при прохождении ЖС.0,240,220,21м/сПотери напора при прохождении пара через ЖС.2,462,071,88ПаСкорость пара на входе в пароотводящий патрубок.11,911,911,9м/сПотери напора в пароотводящем патрубке.3825,63825,63825,6ПаСкорость пара в пароотводящих патрубках.16,8616,8616,86м/сПотери напора при повороте потока на 80˚.1023,91023,91023,9ПаПотери напора в пароотводящем коллекторе.5119,55119,55119,5ПаСкорость пара в пароотводящем коллекторе.39,3939,3939,39м/сПотери напора на преодоление сопротивления ПК в области обвязки ПГ.16792,0116792,0116792,01ПаИзменение напора вдоль парового коллектора.11194,6711194,6711194,67ПаПолные потери на прохождение парового тракта ПГ.15877,2215831,7315798,46Па

Мощность ГЦН и ПН, необходимая для преодоления гидравлического сопротивления первого и второго контура ПГ

Мощность ГЦН:

ŋ=0,76 — КПД ГЦН.

N12=131209 Вт

N13=169787Вт

Мощность питательного насоса:

ŋ=0,82 — КПД ПН.

Стоимость парогенератора.

Стоимость центральной обечайки:

Стоимость боковой обечайки:

Стоимость эллиптического днища:

Стоимость корпуса ПГ:

Стоимость коллектора питательной воды:

Стоимость ПДЛ:

Стоимость ЖС:

Трубы теплопередающей поверхности:

Стоимость парового коллектора:

Стоимость ВКУ:

Стоимость парогенератора:

Расчет стоимости ПГ, для трех вариантов скоростей представлены в таблице №14.

Таблица №14. Стоимость парогенератора.

Элемент.Скорость теплоносителя w, м/с 3,54,55,5Центральная обечайка.1354414,291481888,571179137,14Боковая обечайка.10038601099465,71780780Эллиптическое днище.261900206028174600Корпус.3885934,2940928763089897,14Коллектор ПВ.20922,3720922,3720922,37ПДЛ.38086,7441143,8744037,224ЖС.128040128040128040Трубы П/Т.1298317,371231779,581186226,123Паровой коллектор.147110,4147110,4147110,4ВКУ.1632476,871568996,221526336,12Стоимость ПГ.5518411,165661872,224616233,26

Расчетные затраты и выбор оптимальной скорости теплоносителя.

Оптимальная скорость т/н определяется по наименьшим затратам:

З=EнK+S→min,

Где Ен=0,4 — нормативный коэффициент капитальных вложений, год-1.

К=ЦПГ — стоимость изготовления ПГ, тыс. грн.

S — эксплутационные затраты тыс. грн/год.

Для ПГ эксплутационные затраты состоят из амортизационные отчисления SАМ, затраты на поточный ремонт SП.Р , общестанционные затраты SО и электроэнергия для прокачки ТН и РТ ПГ — SЭ.

S=SАМ+SПР+SО+SЭ .

SАМ=0,07*К=0,07*5518411,16=386288,78грн

SПР=0,15*SАМ=0,15*386288,78=57943,32грн

SО=0,016*К=0,016*5518411,16=88294,58грн

TЭКСП=7000 часов

ВЭ=2,5 коп/(кВт*час)

N11=101238 Вт

N2=32628 Вт

SЭ=ТЭКСП*Ве*(N1+N2)*10-5=7000*2,5*(101238+32628)*10-5=23426,55грн

S=386288,78+57943,32+88294,58+23426,55=555953,23грн

З=0,4*К+S=0,4*5518411,16+555953,23=2763317,69 грн

Расчет приведенных затрат сведен в таблицу №15.

Таблица №15. Приведенные затраты .

ВеличинаСкорость теплоносителя w, м/с 3,54,55,5Ен0,40,40,4К=ЦПГ5518411,165661872,224616233,26S555953,23575042,14480889,13SАМ386288,78396331,06323136,33SПР57943,3259449,6648470,45SО88294,5890589,9673859,73SЭ23426,5528671,4835422,63З2763317,692839791,032327382,44

Зависимость приведенных затрат от скорости теплоносителя.

Средняя скорость теплоносителя в трубках теплопередающей поверхности:

Капитальная составляющая приведенных затрат:

SK=0,217*ЦПГ=0,217*5518411,16=1197495,22 грн

Составляющая приведенных затрат на электроэнергию:

SЭ=ТЭКСП*Ве*(N1+N2)*10-5=7000*2,5*(101238+32628)*10-5=27476,55 грн

Приведенные затраты:

З=0,4*SК+Sе=0,4*1197495,22+27476,55=502424,64грн

В таблице №16 показана зависимость приведенных затрат от скорости теплоносителя.

Таблица №16.

ВеличинаОбознач.ВариантЕд. из.123Средняя скорость теплоносителя.3,424,375,35м/сКапитальная составляющая приведенных затрат.SK1197495,2963929,21003446тыс.грн/годСоставляющая приведенных затрат на электроэнергию.SЭ27476,5536535,4847860,63тыс.грн/годПриведенные затраты.З502424,64422122,4449239,1тыс.грн/год

Зависимость расчетных затрат от скорости теплоносителя показана на рис. №2

Рис. 2

Вывод

В результате выполнения курсового проекта был произведен конструкционный и гидравлический расчет горизонтального парогенератора обогреваемого водой под давлением. В итоге экономического расчета ПГ мне удалось определить оптимальную скорость теплоносителя w=4,37 м/с, которой соответствуют оптимальные затраты З=422122,4 тис.грн/год. Стоимость парогенератора равна 5661872,22 грн.

По оптимальным параметрам габариты ПГ будут равны: dвн=3,8 м, LПГ=13,3м МПГ=215,98 т.

горизонтальный парогенератор расчет

список используемой литературы

  • Вукалович М.П., Ривкин С.Л., Александров А.А. Таблицы теплофизических свойств воды и водяного пара. — М: Изд-во стандартов, 1964. — 408 с.
  • Рассохин Н.Г. Парогенераторные установки атомных электростанций. — М: Энергоатомиздат, 1987. — 384 с.
  • Справочник по теплогидравлическим расчётам (ядерные реакторы, теплообменники, парогенераторы) / П.Л. Кириллов, Ю.С. Юрьев, В.П. Бобков. Под общ. ред. П.Л. Кириллова. — М: Энергоатомиздат, 1990.
  • Исаченко В.П., Осипова В.А., Сукомел А.С. Теплопередача. — М: Энергия, 1965.
  • Рассохин Н.Г., Мельников В.Н. Парогенераторы, сепараторы и пароприёмные устройства АЭС. — М: Энергоатомиздат, 1985. — 74 с.
  • Чулкин О.А. Методические указания по выполнению курсового проекта по дисциплине Парогенераторы и теплообменное оборудование АЭС
  • Учебная работа. Расчет горизонтального парогенератора, обогреваемого водой под давлением