Федеральноеагентство по образованию
БелгородскийГосударственный Технологический Университет
им.В.Г. Шухова
Кафедраэнергетики теплотехнологии
Курсоваяработа
натему:
«Топочныеи теплогидравлические процессы парогенерирующих установок»
Выполнил: СтудентОсьмаков А.Ф.
Принял: ВасильевБ.П.
Белгород2007
Задание на курсовой проект
Рассчитать гидравлическое сопротивление пароперегревателя последующим данным.
1. Паропроизводительность котельного агрегата 28 кг/ч
2. Рабочее давление пара (на выходе из пароперегревателя) 39кгс/см2
3. Температура перегретого пара 450 0С
4. Рекомендуемая средняя скорость пара 25-30 м/с
5. Змеевик согласно эскизу (рис. 3.1), в частности:
— высота змеевиков по осям гибов 4200 мм — количество петельвнизу 10 шт
— расположение змеевиков — коридорное
— коллекторы расположены горизонтально по одному на входе и выходе
— гибы змеевиков более 180° с целью сокращения глубины пароперегревателя
— радиусы гибов />
— рекомендуемый диаметр трубы Ø32×3,Ø38×3
Цель и задачи гидравлического расчета
В настоящее время при проектировании современных электростанцийуделяется большое значение увеличению их экономичности.
В частности, значительное повышение КПД блока «котел — турбина»возможно путем совершенствования гидравлической схемы котла. Анализ показал,что во многих элементах первичного тракта, особенно в слабообогреваемыхповерхностях нагрева пароперегревателя, паропропускных трубах и трубопроводахугольных котлов, приняты неоправданно высокие массовые скорости среды.
В результате оптимизации гидравлической схемы и конструкцииэлементов первичного тракта сопротивление его может быть доведено до уровня, непревышающего 5 МПа, даже при высокой (5 80- 600°С) температуре свежего пара закотлом [1]. Это на 1,5 —2,0 МПа ниже, чем у действующих котловсверхкритического давления. В промежуточных пароперегревателях также имеютсярезервы для уменьшения их гидравлического сопротивления по пару как минимум на0,05 МПа.
Расчет коэффициентов сопротивления
При расчете суммарных потерь давления от трения и в местныхсопротивлениях полный коэффициент гидравлического сопротивления элемента(трубы) подсчитывается по формуле
/> (2.1.)
где />-сумма местных коэффициентов сопротивления;
/> -приведенный коэффициент трения, 1/м;
/> – длина элемента (трубы), м,
При использовании формулы (2, 1) условные скорости среды вэлементе определяются по выражениям
/>, м/с;(2.2.)
/>, кг/м2с(2-3)
где />-расход рабочей среды через элемент, кг/ч;
/> -удельныйобъем среды, м3/кг;
/>—расчетное сечение рассчитываемого элемента, м2;
/>—удельныйвес рабочей среды, кг/м3. 2.2.
Приведенный коэффициент трения определяется по формуле
/>, 1/м
где />-коэффициент трения;
/> -внутренний диаметр элемента (трубы), м. Коэффициент трения X находится поформуле
/> (2.4)
Где К — абсолютная шероховатость труб, принимается по табл. 2.1.
Таблица 2. Абсолютная шероховатостьтрубСтали Шероховатость К, мм Углеродистые илегированные (перлитные) Аустенитные 0,08 0,01
/> /> /> />
Средние коэффициенты сопротивления входа в трубу, отнесенные кскорости в ней, принимаются по табл.2.2 (для входов из барабанов) и табл. 2.3(для входов из коллекторов).
Таблица 2.2Средние коэффициенты сопротивления входа в трубу из барабана Тип коллектора
Коэффициент сопротивления входа в среднюю трубу />
/>
/>
Раздающие с торцевым А и угловым Б подводом, а также с рассредоточенным при числе поперечных рядов отводящих труб на одну подводящую т
То же при т > 30
Собирающие с торцевым отводом (в том числе для опускных труб выносных циклонов) То же с рассредоточенным и угловым отводом
/>
0,5
/>
/>
Рис. 2.2. Схема к расчету коэффициентов сопротивления входа ивыхода труб: У-вход в трубу с вальцованным колокольчиком; 2 — конический вход втрубу; 3 — раздающий коллектор с угловым подводом; 4 — раздающий коллектор с торцевымподводом; 5 — собирающий коллектор с торцевым подводом; 6 — собирающийколлектор с угловым подводом; 7- коллектор с рассредоточенным подводом иотводом
Средниекоэффициенты сопротивления выхода из трубы, отнесенные к скорости в ней,принимаются по табл.2 4
Средние коэффициенты сопротивления выхода из трубыТип выхода Коэффициент сопротивления выхода из средней трубы 5«
В барабан
В раздающий коллектор с рассредоточенным подводом
То же с торцевым подводом
То же с угловым подводом Собирающий коллектор
1,0
1,1
0,8
1,3
1,2
Коэффициенты сопротивления обычных гибов принимаются по рис.2.3.
/>
Рис. 2.3. Коэффициентсопротивления гибов
Для обычных гибов котельных труб с радиусом гиба Д > 3,5значения коэффициентов сопротивления можно принимать по табл.2.5.
Значения коэффициентов сопротивления.
Таблица 2.5Угол поворота потока, град Коэффициент сопротивления
Угол поворота потока, град Коэффициент сопротивления
меньше 20
20-60
0,1
60-140
Больше 140
0,2
0,3
Потеря давления от трения и местных сопротивлений для однофазногопотока рассчитывается по формуле
/>,кгс/м (2.6)
Расчет гидравлического сопротивления пароперегревателя
/>
Рис. 3.1. Эскиз змеевика пароперегревателя
Расчет длины змеевика пароперегревателя.
Диаметр трубы змеевика принят Ø38×3, ст.20.
Согласно заданию R= 2,5d = 2,5*38 = 95 мм.
Поскольку змеевики одноплоскостные и параллельны между собой впароперегревателе (учитывая, что «петли» между собой скрепленыхомутами), расстояние (просвет) по внешней стороне труб принять с учетомдопусков 10 мм (см. эскиз рис. З.2.). Учитывая большую высоту змеевика ирасположение гибов в одной плоскости без большой погрешности, можно принять,что
/>
/> мм
/>
/>
/>
Полный уголгиба средних гибов
/>
Длина этого гиба />
Полный угол гиба крайних гибов
/>
Длина этого гиба />
Длина прямого участка между основными гибами
/>
Суммарная длина змеевика
/>
Общее число змеевиков пароперегревателя
/>
где Д — паропроизводительность котельного агрегата, кг/ч;
/>-средний удельный объем перегретого пара, м3/кг;
/> -средняя скорость пара, м/с; /- сечение одной трубы, м2;
/>-сечение одной трубы, м2;
/>
Для расчета принимаем скорость 27 м/с из диапазона рекомендуемых.
Для нахождения удельного объема пара /> определимсреднюю температуру пара и среднее давление пара.
Предварительно принимаем давление насыщенного пара (в барабане) 43кгс/см2 (избыточное). Тогда среднее давление для выбора величиныудельного объема перегретого пара составляет
/>
Средняя температура пара составляет
/>
/>м3/кг(табл. 25) [3].
Общее количество змеевиков
/>
Принимаем п = 20 шт, тогда суммарная площадь живого сечения трубсоставит
/>
Уточненная скорость перегретого пара в змеевике
/>
Определяем величину (пароперегревателя), так как все змеевики гидравлическогосопротивления змеевика работают на один коллектор:
/>,
Где /> -гидравлическое сопротивление элемента (змеевика), кгс/м2
/>
где /> -потери давления в Цементе от трения, кгс/м;
/> – потери давления в местных сопротивлениях, кгс/м2.Массовая скорость потока.
/>, кгс/м2 с
/>/>
где /> —полный коэффициент сопротивления элемента;
/>
где /> -приведенный коэффициент трения;
/> — длина змеевика;
/> – суммаместных коэффициентов сопротивления;
/>=0,6- коэффициент сопротивления входа в трубу;
/>=0,36 — коэффициент сопротивления гиба;
/>=1,1- коэффициент сопротивления выхода;
/>
/>
/>
где />-разность потерь давления в коллекторах, кгс/м2;
/>-нивелирный перепад давления, кгс/м2.
Для рассматриваемой схемы пароперегревателя /> и /> следуетпринять равными нулю.
Таким образом, />= 5,8155, кгс/см2.
Поскольку определение удельного объема перегретого парапроизведено при перепаде давления 4 кгс/м2 (43—39), а по расчетуполучилось 5,8 кгс/м, произведем уточнение расчета. Принимаем перепад давления6 кгс/м2.
Находимвеличину удельного объема при средних параметрах перегретого пара.
/>
/>
/> м3/кг
Уточненная скорость
/>
/>
После уточнения />= 56310, кгс/см2, следовательно расчет произведен сдостаточной точностью для целей курсового проекта.
Список использованной литературы
1. Развитиетеплоэнергетики: Сб. науч. статей/ Под ред. гл. кор. РАН А.Ф. Дьякова и д-ратехн.наук Г.Г. Ольховского. — М: ВТИ, 1996. -131с.
2. Нормативныйметод гидравлического расчета паровых котлов. — Л. ЦКТИ, 1973.-166 с.
3.Тепловой расчет котлов.Нормативный метод,— СПб.: НПО ЦКТИ, 1998.-257 с.