Пояснительная записка дипломного проекта на тему «Реконструкция бойлерных установок отэц-1 с применением пластинчатых подогревателей»

Скачать 1.24 Mb.

Название	Пояснительная записка дипломного проекта на тему «Реконструкция бойлерных установок отэц-1 с применением пластинчатых подогревателей»
страница	2/9
Тип	Пояснительная записка

rykovodstvo.ru > Руководство эксплуатация > Пояснительная записка

1 2 3 4 5 6 7 8 9

Предлагаемая реконструкция бойлерной установки турбины № 9

Преимущества пластинчатых теплообменных аппаратов

Теплообменный аппарат любой конструкции представляет собой аппарат, основной функцией которого является передача тепла от одной среды к другой. Наиболее эффективным считается такой теплообменник, который при минимальном расходе рабочих сред через аппарат максимально передает тепловую энергию от одной среды к другой. Поскольку в аппарате происходит только теплообмен от среды к среде, нельзя говорить о прямой экономии тепла, получаемой в результате замены аппарата: как в случае с кожухотрубным аппаратом, так и в случае с пластинчатым тепло просто передается от одной среды к другой. Однако от эффективности передачи тепла в аппарате косвенно зависит эффективность работы периферийного по отношению к аппарату теплового оборудования, а, следовательно, и его экономичность. Именно такая экономия, поскольку она вызывается заменой аппарата, может называться экономическим эффектом теплообменника. В каждом конкретном случае экономичность работы аппарата определяется правильностью его расчета и соответствием режима его работы расчетному. Однако, существует ряд факторов, которые определяют пластинчатый теплообменный аппарат (ПТА) как более экономичный по отношению к кожухотрубчатому теплообменному аппарату (КТА) в любом случае. Рассмотрим такие факторы более подробно.

Компактность.

Коэффициент унификации узлов и деталей размерного ряда КТА составляет примерно 0,13. Для ПТА коэффициент унификации узлов и деталей составляет 0,9. Удельная металлоёмкость пластинчатых аппаратов в 2-3 раза меньше, чем у кожухотрубчатых.

Кроме того, подвод трубопроводов с одной стороны во многом упрощает процедуру обвязки теплообменного аппарата.

Снижение расхода теплоносителя.

Это обусловлено тем, что скорость протекания теплоносителя в ПТА

в два раза ниже, чем в КТА, внутренний объем аппарата в 6 раз меньше, а коэффициент передачи тепла в 1,5–2 раза больше. Кроме того, теплоноситель проходит по аппарату однократно и по короткому пути.

Низкая скорость протекания теплоносителя по аппарату обеспечивает высокое качество теплообмена. Холодный теплоноситель в ПТА можно нагреть практически до температуры горячего (до разности в 1–3 °С), а горячий — соответственно остудить до температуры холодного. Этот факт обеспечивает следующий источник экономии тепловой энергии: при понижении температуры обратного теплоносителя автоматически снижаются потери тепла в обратных трубопроводах, а также возрастает КПД котлов. Последнее обусловлено тем, что при горении топлива тепло передается от сжигаемого топлива холодному теплоносителю гораздо эффективней.

Короткий путь теплоносителя по аппарату при использовании приборов автоматического регулирования температуры дает значительные преимущества.

Постоянная времени ПТА в десятки раз меньше чем в КТА, что обеспечивает качественную работу автоматики, точное поддержание задания по температуре и, следовательно, экономичность работы аппарата. Конструкция ПТА практически обеспечивает невозможность появления внутри аппарата внутренних протечек, ведущих к смешиванию сред: любая появляющаяся протечка (кроме физического разрушения внутренней части пластины) определяется визуально. Этот факт снижает утечки теплоносителя неявно, но практически всегда существующие.

Снижение затрат на эксплуатацию аппарата.
Ряд преимуществ конструкции ПТА перед КТА обеспечивает дополнительное снижение затрат при эксплуатации аппаратов связанное с его конструкцией и качеством исполнения. Это высокая турбулентность потоков теплоносителя, проходящего через аппарат, обеспечивающая высокую сопротивляемость теплообменных поверхностей ПТА к образованию различного рода отложений, снижающих КПД теплообмена. Такой факт позволяет проводить процедуру очистки поверхностей аппарата гораздо реже, чем у КТА.
Отсутствие коррозии поверхностей и высокое качество материала аппарата увеличивает срок службы аппарата в несколько раз. Возможный ремонт ПТА сводится всего лишь к замене пластины и/или прокладки. Высокая надёжность аппаратов снижает вероятность появления потерь в результате аварийных ситуаций. По статистическим данным фирмы Alfa Laval при наблюдении за работой ПТА в 18 странах в общей сложности в течение 20 млн. рабочих часов или 2300 лет было зарегистрировано 35 случаев отказов. Это означает один отказ аппарата в 65 лет.

2.2 Конструкция пластинчатого теплообменного аппарата
Пластинчатые теплообменные аппараты представляют собой аппараты

поверхностного типа, теплопередающая поверхность которых образована тонкими штампованными гофрированными пластинами.

Рабочие среды в теплообменнике движутся в щелевых каналах сложной формы между соседними пластинами. Каналы для греющей и нагреваемой среды чередуются между собой.

Рисунок 1 – Движение теплоносителей в каналах

Высокая эффективность теплопередачи достигается за счёт применения тонких гофрированных пластин, которые являются естественными турбулизаторами потока и вследствие своей малой толщины обладают малым термическим сопротивлением.

Герметичность каналов и распределение теплоносителей по каналам обеспечивается с помощью резиновых уплотнений, расположенных по периметру пластины. Уплотнение крепится к пластине с помощью клипс.

Уплотнение, расположенное по периметру пластины, охватывает два угловых отверстия, через которые входит поток рабочей среды в межпластинный канал и выходит из него. Через два других отверстия, изолированных дополнительно кольцевыми уплотнениями, встречный поток проходит транзитом. Вокруг этих отверстий имеется двойное уплотнение, которое гарантирует герметичность каналов. Уплотнительные прокладки крепятся к пластине таким образом, что после сборки и сжатия пластины в аппарате образуют две системы герметичных каналов для греющей и нагреваемой сред. Каждая пластина повёрнута на 180˚ в плоскости её поверхности относительно смежных с ней, что создаёт равномерную сетку пересечения взаимных точек опор вершин гофр и обеспечивает жёсткость пакета пластин.

Обе системы межпластинных каналов соединены со своими коллекторами и далее со входом и выходом на неподвижной плите теплообменника.

Пакет пластин размещается на раме теплообменника.Рама теплообменного аппарата состоит из неподвижной плиты (1), опорного штатива (2), верхней (3) и нижней (4) направляющих, подвижной плиты (5) и комплекта стяжных болтов (6), установочных пяток (7). На неподвижной плите расположены фланцевые соединения (8) и шпильки для присоединения ответных фланцев (9).

Верхняя и нижняя направляющие крепятся к неподвижной плите и к стойке. На направляющие навешивается подвижная плита (5) и пакет пластин (10). Неподвижная и подвижная плиты стягиваются болтами.

Для крепления теплообменника к строительным конструкциям на неподвижной плите и стойке предусмотрены монтажные пятки.

Рисунок 2 – Пластинчатый теплообменный аппарат

Расчёт существующей и проектирование предлагаемой бойлерных установок
3.1 Тепловой расчёт бойлеров
3.1.1 Исходные данные для теплового расчёта бойлеров
Таблица 6 – Параметры воды и пара основных бойлеров

Расход воды, т/ч	2300
Температура воды при входе в подогреватель, ˚С	70
Температура воды при выходе из подогревателя, ˚С	105
Давление греющего пара, кгс/см²	1,6
Температура насыщения греющего пара, ˚С	113,3

Таблица 7 – Параметры воды и пара пиковых бойлеров

Расход воды, т/ч	1800
Температура воды при входе в подогреватель, ˚С	105
Температура воды при выходе из подогревателя, ˚С	150
Давление греющего пара, кгс/см²	8
Температура насыщения греющего пара, ˚С	170,41

Таблица 8 – Параметры воды и пара бойлеров в неотопительный период

Расход воды, т/ч	2300
Температура воды при входе в подогреватель, ˚С	40
Температура воды при выходе из подогревателя, ˚С	70
Давление греющего пара, кгс/см²	1,6
Температура насыщения греющего пара, ˚С	113,3

Тепловой расчёт кожухотрубчатых основных бойлеров в отопительный период

Тепловая мощность бойлера

кДж/ч:

, (1)

где

– расход подогреваемой воды, кг/ч;

– теплоёмкость воды /1,254/;

- температура воды при входе в бойлер, ˚С /таблица 1/;

- температура воды при выходе из бойлера, ˚С /таблица 1/.

Часовой расход обогревающего пара

, кг/ч, находится из уравнения теплового баланса:

(2)

где

кДж/кг - теплосодержание (энтальпия) обогревающего пара при входе в бойлер /3, 434/;

кДж/кг - теплосодержание (энтальпия) обогревающего пара при выходе из бойлера /3, 434/;

- КПД бойлера, учитывающий потери в окружающую среду /1,254/.

кг/ч

Средняя разность температур

˚С:

, (3)
где

- температура нагреваемой воды,

;

- температура нагретой воды,

˚С

Коэффициент теплоотдачи от конденсирующегося пара к стенкам нагревательных трубок

, (4)

где

– внешний диаметр трубы, м;

– теплота парообразования насыщенного пара, кДж/кг;

γ – удельный вес конденсата, м³/кг;

- коэффициент вязкости конденсата, м²/с;

- температура стенки со стороны пара, ˚С.

Обозначая выражение

через

, а

через Δt, получим:

, (5)

где

зависит от температуры конденсата.

Температура конденсата

, ˚С:

, (6)

где

- температура стенки со стороны пара,

;

. (7)

˚С

˚С
При

;

ккал/кг.

Коэффициент теплоотдачи от стенок труб к нагреваемой воде

, (8)
где

- средняя температура воды, ˚С;

; (9)

– внутренний диаметр трубки /3, 38/;

– скорость воды, м/с;

, (10)
где

– площадь живого сечения для прохода воды в трубках /3, 38/;

– плотность воды при средней температуре воды /2, 434/.

м/с

Коэффициент теплопередачи от пара через стенку трубы к воде

(11)
где

=1*10^-3 м - толщина стенки трубы /3, 38/;

- теплопроводность латуни /1, 443/.

Вт/(м*˚С)

Средний тепловой поток через стенку 1 м трубки

, Вт/м:

(12)

Вт/м
Площадь поверхности нагрева бойлера

(13)

Коэффициент теплопередачи от пара через стенку трубы к воде с учётом поправочного коэффициента на загрязнение трубок

(14)
где

- поправочный коэффициент на загрязнение трубок /3, 51/.

Средний тепловой поток через стенку 1 м трубки определяется по формуле (12):

Площадь поверхности нагрева бойлера определяется по формуле (13):

Тепловой расчёт кожухотрубчатого пикового бойлера

Тепловая мощность бойлера определяется по формуле (1):

Часовой расход обогревающего пара определяется по формуле (2):

кг/ч
Средняя разность температур определяется по формуле (3):

˚С
Температура стенки

определяется по формуле (7):

˚С
Температура конденсата определяется по формуле (6):

˚С
При

;

.

Коэффициент теплоотдачи от конденсирующегося пара к стенкам нагревательных трубок определяется по формуле (5):

Средняя температура воды определяется по формуле (9):

Плотность воды при средней температуре

. /2, 434/

Скорость воды определяется по формуле (10):

м/с
Коэффициент теплоотдачи от стенок труб к нагреваемой воде определяется по формуле (8):

Коэффициент теплопередачи от пара через стенку трубы к воде определяется по формуле (11):

Средний тепловой поток через стенку 1 м трубки определяется по формуле (12):

Вт/м
Площадь поверхности нагрева бойлера определяется по формуле (13):

м²
Коэффициент теплопередачи от пара через стенку трубы к воде с учётом

поправочного коэффициента на загрязнение определяется по формуле (14):

Средний тепловой поток через стенку 1 м трубки определяется по формуле (12):

Вт/м
Площадь поверхности нагрева бойлера определяется по формуле (13):

Тепловой расчёт кожухотрубчатых бойлеров в неотопительный период

Тепловая мощность бойлера определяется по формуле (1):

Часовой расход обогревающего пара определяется по формуле (2):

Часовой расход обогревающего пара для двух бойлеров:

Средняя разность температур определяется по формуле (3):

˚С
Температура стенки определяется по формуле (7):

˚С
Температура конденсата определяется по формуле (6):

˚С
При

ккал/кг.

Коэффициент теплоотдачи от конденсирующегося пара к стенкам нагревательных трубок определяется по формуле (5):

Средняя температура воды определяется по формуле (9):

˚С
При средней температуре воды

. /2,434/

Скорость воды определяется по формуле (10):

м/с
Коэффициент теплоотдачи от стенок труб к нагреваемой воде определяется по формуле (8):

Коэффициент теплопередачи от пара через стенку трубы к воде определяется по формуле (11):

Средний тепловой поток через стенку 1 м трубки определяется по формуле (12):

Площадь поверхности нагрева бойлера определяется по формуле (13):

Коэффициент теплопередачи от пара через стенку трубы к воде с учётом поправочного коэффициента на загрязнение определяется по формуле (14):

Средний тепловой поток через стенку 1 м трубки определяется по формуле (12):

Вт/м
Площадь поверхности нагрева бойлера определяется по формуле (13):

Тепловой расчёт пластинчатого основного бойлера в отопительный период

Тепловая мощность бойлера определяется по формуле (1):

кДж/ч
Принимаем КПД бойлера

.

Часовой расход обогревающего пара определяется по формуле (2):

кг/ч
Соотношение числа ходов греющего пара и нагреваемой воды m:

, (15)
где

живое сечение одного межпластинчатого канала,

.

Принимаем тип пластины 0,5 Пр. Технические показатели пластины представлены в таблице 9.

Принимаем оптимальную скорость воды

м/с /4/.

Плотность воды определяется по средней температуре воды

, ˚С:

(16)

˚С
Для средней температуры воды

плотность воды

. /2, 434/
Таблица 9 – Технические показатели пластины

Показатель	Тип пластины 0,5 Пр
Габариты (длина х ширина х толщина)	1380х650х0,6
Поверхность теплообмена, кв.м	0,5
Вес (масса), кг	6,0
Эквивалентный диаметр канала, м	0,009
Площадь поперечного сечения канала, кв.м	0,00285
Зазор для прохода рабочей среды в канале, мм	5
Приведённая длина канала, м	0,8
Площадь поперечного сечения коллектора (угловое отверстие в пластине), кв. м	0,0283
Наибольший диаметр условного прохода присоединяемого штуцера, мм	200
Коэффициент общего гидравлического сопротивления	15/Re^0.25
Коэффициент А	0,492
Коэффициент Б	3,0
Наибольший диаметр условного прохода присоединяемого штуцера, мм	200

Принимаем

по пару и нагреваемой воде.

Общее живое сечение каналов в пакете

(17)

Скорость воды

, м/с:

(18)

м/с
Эквивалентный расход потока по пару

, кДж/(с*˚С):

(19)

Эквивалентный расход потока по воде

, кДж/(с*˚С):

(20)

Число ступеней подогрева

(21)

где

- удельный параметр пластины /1,274/;

безразмерная удельная тепловая нагрузка;

, (22)
где

- максимально возможный температурный перепад;

. (23)

˚С

Принимаем 2 хода в теплообменнике (несимметричная компоновка).

Принимаем температуру конденсата 102˚С. Для этой температуры:

;

/2, 434/.

Средняя разность температур

, ˚С:

(24)

˚С

Коэффициент теплоотдачи от пара к стенке пластины

, (25)

где

критерий Нуссельта;

- коэффициент теплопроводности конденсата /2, 434/;

- эквивалентный диаметр канала пластины /таблица 9/. Для вертикальной стенки при конденсации пара на ней критерий Нуссельта Nu определяется по формуле:

, (26)
где

критерий Прандтля;

критерий конденсации;

; (27)
где

- критерий Галилея;

, (28)
где

- вязкость конденсата /2, 434/.

, (29)
где

кДж/кг - теплота испарения /2, 434/;

кДж/(кг*˚С) - теплоёмкость конденсата.

, (30)
где

- температура стенки со стороны пара, ˚С; определяется по формуле (7).

При температуре стенки

/2, 434/.

˚С

Коэффициент теплоотдачи от стенки пластины к воде

, (31)
где

– коэффициент пластины.

Коэффициент теплопередачи К определяется по формуле (11):

где коэффициент теплопроводности стали

= 60

.

Тепловой поток определяется по формуле (12):

Площадь нагрева бойлера определяется по формуле (13):

Действительная поверхность нагрева бойлера F, м²:

(32)

Количество пластин n при площади поверхности одной пластины

(33)

Тепловой расчёт пластинчатого пикового бойлера

Тепловая мощность бойлера определяется по формуле (1):

Часовой расход обогревающего пара определяется по формуле (2):

Принимаем тип пластины 0,5 Пр.

Принимаем оптимальную скорость воды

м/с.

Средняя температура воды определяется по формуле (16):

Для этой температуры плотность воды

.

Соотношение числа ходов греющего пара и нагреваемой воды определяется по формуле (15):

Принимаем

.

Общее живое сечение каналов в пакете определяется по формуле (17):

Скорость воды определяется по формуле (18):

Эквивалентный расход потока по пару определяется по формуле (19):

Эквивалентный расход потока по воде определяется по формуле (20):

Максимально возможный температурный перепад определяется по

формуле (23):

Безразмерная удельная тепловая нагрузка определяется по формуле (22):

Число ступеней подогрева определяется по формуле (21):

Принимаем 1 ход в теплообменнике (симметричная компоновка).

Принимаем температуру конденсата 155˚С. Для этой температуры:

;

.

Средняя разность температур

, ˚С:

(34)

Температура стенки со стороны пара определяется по формуле (7):

Критерий Галилея определяется по формуле (28):

Критерий конденсации определяется по формуле (27):

Критерий Нуссельта определяется по формуле (26):

Коэффициент теплоотдачи от пара к стенке пластины определяется по формуле (25):

Коэффициент теплоотдачи от стенки пластины к воде определяется по формуле (31):

Коэффициент теплопередачи определяется по формуле (11):

Тепловой поток определяется по формуле (12):

Площадь нагрева бойлера определяется по формуле (13):

Действительная поверхность нагрева бойлера определяется по формуле

(32):

Количество пластин при площади поверхности одной пластины f_пл=0,5м² определяется по формуле (33):

Тепловой расчёт пластинчатого бойлера в неотопительный период

Тепловая мощность бойлера определяется по формуле (1):

Часовой расход обогревающего пара определяется по формуле (2):

Принимаем температуру конденсата 90˚С. Для этой температуры:

;

.

Средняя разность температур определяется по формуле (34):

˚С
Температура стенки со стороны пара определяется по формуле (7):

Средняя температура воды определяется по формуле (16):

Критерий Галилея определяется по формуле (28):

Критерий конденсации определяется по формуле (27):

Критерий Нуссельта определяется по формуле (26):

Коэффициент теплоотдачи от пара к стенке пластины определяется по формуле (25):

Коэффициент теплоотдачи от стенки пластины к воде определяется по формуле (31):

Коэффициент теплопередачи определяется по формуле (11):

Тепловой поток определяется по формуле (12):

Площадь нагрева бойлера определяется по формуле (13):

1 2 3 4 5 6 7 8 9

	Пояснительная записка дипломного проекта: Разработка устройства идентификации... Учреждение образования Гомельский государственный дорожно-строительный колледж имени Ленинского комсомола Белоруссии		Методические указания к выполнению дипломного проекта для студентов... Целью дипломного проекта может являться изучение, решение и исследование как общетеоретических проблем, так и задач, имеющих прикладное...
	Дипломный проект студента Ургупс. На тему: «Создание учебного лабораторного... Содержание дипломного проекта соответствует требованиям, предъявленным к дипломным проектам		Пояснительная записка 7 Обоснование актуальности проекта. 7 Перспективы дальнейшей реализации результатов выполнения проекта в течение ближайших пяти лет 6
	Правительство москвы система нормативных документов в строительстве Мгсн 01-03 Бестраншейная прокладка коммуникаций с применением микротоннеллепроходческих комплексов и реконструкция трубопроводов...		Пояснительная записка к курсовому проекту на тему: "Защита информации... Пояснительная записка содержит описание разработанной программы и руководство по ее использованию. Также в ней приводится описание...
	Пояснительная записка состав проекта том Основная (утверждаемая) часть проекта планировки «Яблоновское городское поселение» от 26 сентября 2016 года №592 «О мероприятиях по подготовке проекта планировки территории совместно...		Верхоянский муниципальный район Республики Саха (Якутия) Схема территориального... Материалы по обоснованию проекта Схемы территориального планирования (Пояснительная записка)
	Дипломный проект В вводной части проекта рассказывается о предприятии в целом его виде деятельности, и о котельной данного предприятия. Также идет...		Генеральный план том 1 Пояснительная записка (материалы по обоснованию... Том Генеральный план деревниМалышево Сосновского муниципального района Челябинской области. Пояснительная записка (материалы по обоснованию...
	Пояснительная записка состав проекта том Основная (утверждаемая) часть проекта планировки Схема границ зон с особыми условиями использования территорий и границ территорий объектов культурного наследия		Пояснительная записка состав проекта часть Постановления администрации муниципального образования «Яблоновское городское поселение» от 20 октября 2016 года №641 «О мероприятиях...
	Пояснительная записка состав проекта часть Леляевны в соответствии с заданием на проектирование, на основании Постановление администрации муниципального образования «Яблоновское...		Пояснительная записка к проекту профессионального стандарта «Оператор... Общая характеристика вида профессиональной деятельности, трудовых функций
	Пояснительная записка к проекту ...		Пояснительная записка к проекту «Реконструкция пс №751 Гавриково замена масляных выключателей 110кВ на элегазовые на пс №751 Гавриково мвс филиала пао "моэск"»

Пояснительная записка дипломного проекта на тему «Реконструкция бойлерных установок отэц-1 с применением пластинчатых подогревателей»

Похожие: