Файл: Санктпетербургский политехнический университет петра великого.docx

САНКТ-ПЕТЕРБУРГСКИЙ ПОЛИТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ  

ПЕТРА ВЕЛИКОГО  

  

Институт Энергетики  

Высшая школа атомной и тепловой энергетики  

  

  

  

  

  

  

 Тепломассообменное оборудование АЭС

  

  
Расчётное задание 1

  

«Конструкторский и поверочный расчёты конденсатора. Гидравлическое и паровое сопротивления конденсатора»

  

  

  

  

  

  

  

  

  

  

  

Преподаватель                    М.А. Кочнев
Студент гр. 3231401/90101      А.И. Полевой.

  

  

  

  

  

  

1. КОНСТРУКТОРСКИЙ РАСЧЁТ

1.1 Исходные данные

Задание: определить площадь теплообмена (F), число труб (N), их длину (l) и диаметр конденсатора (Dу), по исходным данным из табл. 1

Таблица 1

Исходные данные к номинальному режиму

Величина	Обозначение	Значение	Ед.измерения
Давление в конденсаторе	Pк	5,1	кПа
Темп. воды на входе в конд.	tвх	17	°С
Объёмный расход воды	Gв	105000 (29,167)	м3/ч (м3/с)
Массовый расход воды	G	29166,67	кг/с
Массовый расход пара	Dп	1268800 (352,44)	кг/ч (кг/с)
Наруж./внутр. диаметр труб	dн/dвн	25/23 (0,025/0,023)	мм (м)
Число ходов	Z	2	-
Тип воды	-	морская	-
Материал трубок	-	Нерж. сталь	-

---

Зная давление, по таблицам теплофизических свойств определим t_s, r_s, ρ_вх и С_р (табл. 2).

Таблица 2

Основные параметры теплоносителя при давлении 5,1 кПа

Обозначение	Значение	Ед.измерения
ρвх	998,73	кг/м3
ts	33,228	°С
rs	2422,16	кДж/кг
Ср	4,188	кДж/(кгК)

З адаётся по таблице 3 скорость в зависимости от материала трубок:


Таблица 3



Основа конструкторского расчёта – уравнение теплопередачи, откуда и будет вестись расчёт площади поверхности теплообмена:

1.2. Определение коэффициента теплопередачи

Коэффициент теплопередачи, по методике ВТИ, для температур входящей воды до 35°С определяется по формуле:



где а – параметр состояния с учётом материала и поверхности, принятый равным 0,9 =0,765 ;

d_k­ – удельная паровая нагрузка (кг/м²ч), вычисляемая как:



Ф_d – коэффициент влияния паровой нагрузки, равен единице

Для удобства дальнейших расчётов и режимов, формулу (1.2) разделим по факторам:



где:

1.3. Определение логарифмического напора

---

Температурный напор можно определить без итераций, вычисляется он по формуле:



где вычисляется как:

1.4. Решение итерационного расчёта

Итерации ведутся по значению d_k, пока не сойдутся заданное и полученное значение. Порядок действий приведён для последнего, истинного значения d_k=78,51 кг/(м²ч):

1. 
   
   

2. 
   Определение площади в соответствии с (1.1)
   

На данном этапе проводится и сравнение заданного коэффициента паровой нагрузки, с реальным:

3. 
   Определяется число труб:
   

4. 
   Определяется требуемая длина трубы:
   

5. 
   Вычисляется диаметр конденсатора:
   

u_тр=0,3

2. ПОВЕРОЧНЫЙ РАСЧЁТ ПЕРВОГО РЕЖИМА

   1. Исходные данные

Задание: определить давление в рассчитанном конденсаторе при температуре воды на входе 13 . Все остальные параметры соответствуют номинальному режиму (табл. 1).

2. Определение выходной температуры воды

Выходная температура выражается из уравнения теплового баланса, с учётом 1% тепловых потерь:

3. Определение недогрева и температуры насыщения воды

---

Недогрев воды до температуры насыщения определяется по формуле:



причём в выражении для коэффициента теплопередачи К меняются факторы А и В

4. Решение итерационного расчёта

Итерации ведутся по значению , пока не сойдутся заданное и полученное значение. Порядок действий приведён для последнего, истинного значения =2430,6 кДж/(кг К):

1. 
   По формуле 2.1, температура на выходе будет равна:
   

2. 
   Недогрев будет равен (формула 2.3):
   

коэффициент теплоотдачи К:



где, по формулам 1.4 и 1.5:

3. 
   Температура насыщения тогда, по формуле 2.3:
   

3 . ПОВЕРОЧНЫЙ РАСЧЁТ ВТОРОГО РЕЖИМА

1. Исходные данные

Задание: определить давление в рассчитанном конденсаторе при расходе воды равном 62% от номинального. Все остальные параметры соответствуют номинальному режиму (табл. 1).

2. Решение итерационного расчёта

Скорость:



Так как расчёт полностью совпадает с расчётом параграфа 2, с точностью до формулы для К. Порядок действий приведён для последнего, истинного значения =2411,83 кДж/(кг К):

1. 
   По формуле 2.1, температура на выходе будет равна:
   

2. 
   Недогрев будет равен:
   

Коэффициент теплоотдачи К:

---

3. 
   Температура насыщения:
   

4. 
   ПОВЕРОЧНЫЙ РАСЧЁТ ТРЕТЬЕГО РЕЖИМА
   
   1. 
      Исходные данные
      

Задание: определить давление в рассчитанном конденсаторе при расходе пара равном 70% от номинального. Все остальные параметры соответствуют номинальному режиму (табл. 1).

2. Решение итерационного расчёта

Удельная паровая нагрузка:



Сразу можно определить и влияние этой пониженной нагрузки (коэффициент Ф_d , в соответствии с параграфом 1.2:



Так как величина заданной нагрузки из интервала d_k^гран k^*** k^ном



Порядок действий приведён для последнего, истинного значения =2433,88 кДж/(кг К):

1. 
   Температура на выходе будет равна:
   

2. 
   Недогрев будет равен:
   

Коэффициент теплоотдачи К:



Где:

3. 
   Температура насыщения тогда:
   

5. ГИДРАВЛИЧЕСКОЕ СОПРОТИВЛЕНИЕ КОНДЕНСАТОРА

Гидравлический расчёт по водяному тракту ведётся по исходным данным номинального режима. Для этого используется формула Казанского А.М.:



где параметры Z, a, L, w – известны из параграфа 1, а остальные:

• 
  – параметр учитывающий диаметр и температуру воды, вычислен линейной интерполяцией по табл. 4
  

Таблица 4

Параметр

• 
  – поправка на разность средней температуры воды от 20°С:
  

Тогда, по формуле 5.1:

6. ПАРОВОЕ СОПРОТИВЛЕНИЕ

Паровое сопротивление также считается для номинального режима, по формуле ВТИ:



где известны из параграфа 1, а остальные:

• 
  c_k=(0,16..0,24)⋅10^-4 – коэффициент парового сопротивления, выбранный :
  

c_k=0,16⋅10^-4

• 
  – удельный объём насыщенного пара при заданном давлении:
  

Санкт-Петербург

2022

---