Расчет подогревателя низкого давления
Методическое пособие - Физика
Другие методички по предмету Физика
?торых пароводяных подогревателях для уменьшения скорости пара при входе в трубный пучок и уменьшения проходного сечения по мере уменьшения объема пара из-за его конденсации для поддержания примерно постоянной скорости пара.
1.7 Коэффициенты заполнения и использования трубной доски
Конструктивно поверхностные регенеративные подогреватели выполняют с трубной доской или с коллекторными трубами. С трубной доской изготовляют подогреватели при давлении воды ниже 7 МПа. Таким образом, все ПНД имеют трубные доски.
Из-за наличия перегородок, анкерных связей, каркаса пучка и т.п. площадь трубной доски не используется полностью для крепления трубок. Отношение действительного количества трубок в пучке к числу трубок, которые можно разместить при полном использовании площади трубной доски, называется коэффициентом заполнения трубной доски ?тр. При этом обычно за основу берется треугольная разбивка, как наиболее компактная.
Если общее число трубок в пучке N, а диаметр трубной доски Dтр, то необходимая площадь для размещения трубок составляет 0,866t2N, а действительная площадь . Следовательно, коэффициент заполнения трубной доски
или(1.1)
Применение коэффициента ?тр очень удобно при выполнении тепловых расчетов, когда еще нет чертежа разбивки трубок. В этом случае значение ?тр предварительно берется по аналогичным конструкциям, а в дальнейшем уточняется при конструктивной разработке.
Для предварительных расчетов еще удобнее применять (не нужно задаваться шагом t) коэффициент использования трубной доски uтр -- отношение общего сечения всех трубок (по наружному диаметру) к площади трубной доски:
(1.2)
Сопоставляя выражения (1.1) и (1.2), находим
где ? = t/dн -- относительный шаг.
1.8 Понятие о коэффициенте теплоотдачи
Коэффициент теплоотдачи (КТО -- ?, Вт/(м2•К)) является коэффициентом пропорциональности между разностью температур ?t и плотностью теплового потока в феноменологическом законе q = ??t, описывающем перенос теплоты от стенки к жидкости или наоборот.
КТО характеризует интенсивность теплообмена между поверхностью тела и окружающей средой. Численно он равен количеству теплоты, отдаваемого (или воспринимаемого) единицей поверхности в единицу времени при разности температур между поверхностью тела и окружающей средой, равной 1 град.
1.9 Понятие о коэффициенте теплопередачи
Коэффициент теплопередачи это коэффициент пропорциональности между разностью температур двух жидкостей, разделённых стенкой, и плотностью теплового потока в феноменологическом законе q = k?t. Величина k имеет ту же размерность, что и ?.
Коэффициент теплопередачи k характеризует интенсивность передачи тепла от одной жидкости к другой через разделяющую их стенку и численно равен количеству тепла, которое передается через единицу поверхности стенки в единицу времени при разности температур между жидкостями в 1 град.
Величина обратная коэффициенту теплопередачи, называется полным термическим сопротивлением теплопередачи. Для теплопередачи через плоскую стенку, толщиной ? с коэффициентом теплопроводности ? равен
.
1.10 Соотношение между коэффициентами теплоотдачи со стороны пара ?1 и со стороны воды ?2
Расчетный анализ ряда водоподогревателей [1], серийно выпускаемых промышленностью, показал, что коэффициент теплоотдачи со стороны нагреваемой воды ?2 выше приблизительно в 11/4-2 раза, чем коэффициент теплоотдачи ?1 со стороны конденсирующего пара. Чем выше температура в подогревателе, тем это соотношение больше, так как численное значение комплекса физических параметров воды, обуславливающего величину конвективной теплопередачи при турбулентном движении жидкости, увеличивается с повышением температуры быстрее, чем аналогичный комплекс для теплоотдачи при конденсации пара. Если условно принять отношение этих коэффициентов теплоотдачи при 0 С за единицу, то для других температур получим следующее
Температура, С050100150200?2/?111,191,271,501,70
1.11 Причины, из-за которых давление воды в поверхностном подогревателе выбирается большим, чем давление греющего пара
Поверхностные водоподогреватели, как правило, выполняются водотрубными, т.е. с движением нагреваемой воды в трубках и греющего пара в межтрубном пространстве. Встречающиеся изредка паротрубные подогреватели имеют низкий коэффициент теплопередачи.
В пароводяных подогревателях (а также в конденсаторах) давление нагреваемой воды должно быть обязательно выше давления греющего пара для устранения возможности закипания воды. Оно вызывало бы возрастание гидродинамического сопротивления по водяному тракту и могло бы привести к расстройству аппаратуры и трубопроводов в результате гидравлических ударов, т.е. сильного увеличения давления при резком уменьшении скорости воды.
1.12 К чему может привести разрыв трубок в регенеративном подогревателе? Назначение автоматических обводных клапанных коробок
Серьезнейшей аварией подогревателей является разрыв трубок, при котором паровое пространство может заполниться водой, а при забросе её в турбину возникнет механическое повреждение лопаточного аппарата турбины.
Запас горячей воды в паровом пространстве подогревателей представляет большую опасность для турбины, так как понижение давления пара в ступени отбора (например, при сбросе нагру?/p>