Привет студент

Определяем параметры воды и пара по таблице 1.

Термодинамические свойства воды и водяного пара (аргумент - давление)

Таблица 1

При давлении Р₁=1,34 МПа в состоянии насыщения имеем:

ºС,

кДж/кг,

кДж/кг,

кДж/кг.

При давлении Р₂ = 0,116 МПа в состоянии насыщения имеем:

ºС,

кДж/кг,

кДж/кг,

кДж/кг,

где - давление пара на выходе из котлоагрегата, MПa;

t₁ – температура пара на выходе из котлоагрегата, ⁰С;

- энтальпия сухого насыщенного пара на выходе из котлоагрегата, кДж/кг;

- энтальпия кипящей воды в котлоагрегате, кДж/кг;

- теплота парообразования при давлении , кДж/кг;

- давление пара после РОУ, МПа;

t₂ – температура пара РОУ, ⁰С;

- энтальпия влажного пара после РОУ при давлении ,кДж/кг;

- энтальпия кипящей воды в расширителе непрерывной продувки (при давлении ), кДж/кг;

- теплота парообразования при давлении , кДж/кг;

Энтальпия воды при температуре ниже 100 ºС может быть с достаточной точностью определена без использования таблиц по формуле:

где:

С_в = 4,19

В дальнейшем определение энтальпии воды (конденсата) особо оговариваться не будет.

2.3 Расчет подогревателя сетевой воды

Необходимо определить расход теплоносителей из уравнения теплового баланса. Для пароводяных подогревателей уравнения теплового баланса имеет вид:

(1)

где: - расход нагреваемой воды, кг/с;

- теплоемкость нагреваемой воды, кДж/кг∙ºС;

, - начальная и конечная температура нагреваемой воды, ºС;

- расход греющего пара, кг/с;

- энтальпия пара, кДж/кг;

- энтальпия конденсата, кДж/кг;

- коэффициент, учитывающий потери тепла аппаратом и трубопроводами

в окружающею среду ( ).

Схема водоподогревательной установки

Определим расход воды через сетевой подогреватель (бойлер) из уравнения теплового баланса, согласно предложенной расчетной схеме:

(2)

где:

- расход тепла на подогрев сетевой воды, кДж/с;

- расход воды через сетевой подогреватель (бойлер), кг/с;

- температура горячей воды на выходе из сетевого подогревателя (бойлера), ⁰С;

t_об – температура воды в обратной линии теплосети, ⁰С.

кг/с.

Потери воды в тепловой сети заданы в процентах от :

где:

- потери воды в теплосети, кг/с;

- потери воды в теплосети в процентах от .

кг/с.

Подпиточный насос подает в тепловую сеть воду из деаэратора с энтальпией (принимаем равной энтальпии кипящей воды в расширителе непрерывной продувки, ), кДж/кг в количестве , кг/с. Поэтому расход тепла на подогрев сетевой воды в бойлерах уменьшится на величину :

(3)

где:

- энтальпия воды из деаэратора, кДж/кг;

- энтальпия воды в обратной линии теплосети, кДж/кг;

i_d = i_p = 429,9 кДж/кг;

кДж/кг.

кДж/кг.

Расход пара на подогрев сетевой воды D_б определяется из уравнения:

4)

где:

- расход пара в подогревателе сетевой воды (бойлере), кг/с;

- энтальпия влажного пара после РОУ при давлении ,кДж/кг;

- энтальпия конденсата после подогревателя сетевой воды (бойлера), кДж/кг

По заданию известно, что t_кб =75⁰ С, а i_кб =314,25 кДж/кг.

Из формулы 4 находим:

кг/с.

2.4 Определение расхода пара на подогрев сетевой воды и на технологические нужды

Расход тепла на технологические нужды ( ) составит:

(5)

где:

- средневзвешенная энтальпия конденсата от технологических потребителей, кДж/кг;

- энтальпия влажного пара после выхода из котлоагрегата, кДж/кг.

Так как в схеме не предусматривается возврат конденсата от технологических потребителей, то = 20, 95 кДж/кг.

При движении пара из котлоагрегата к потребителям и к РОУ происходит потеря энергии сухого насыщенного пара, поэтому для расчета его энергетической эффективности необходимо произвести у каждого из потребителей (технологические нужды, РОУ) следующим образом:

(6)

где:

- энтальпия сухого насыщенного пара на выходе из котлоагрегата, кДж/кг;

- теплота парообразования при давлении , кДж/кг;

- степень сухости пара на выходе из котлоагрегата (по заданию 0,97)

В дальнейших расчетах значение энтальпии пара после котлоагрегата принимаем как энтальпию влажного пара - .

кДж/кг,

кДж/с.

Суммарный расход на подогрев сетевой воды и на технологические нужды ( ) составит:

(7)

где:

- расход тепла на подогрев сетевой воды, кДж/с;

- расход тепла на технологические нужды, кДж/с

- уменьшение расхода тепла на подогрев сетевой воды, кДж/с.

кДж/с.

Расход пара на подогрев сетевой воды и на технологические нужды ( ) составит:

  (8)

где:

- энтальпия кипящей воды в расширителе непрерывной продувки (при давлении ), кДж/кг.

кг/с.

2.5 Ориентировочное определение общего расхода свежего пара

Расход пара на деаэрацию воды ( ) и расход пара на подогрев сырой воды перед химводоочисткой ( ) приблизительно составляет 3 - 11% от . В данном расчете расход пара на вышеуказанные нужды принимаем 3% от

(9)

кг/с.

Общий расход свежего пара:

(10)

где:

- расход пара на деаэрацию и на подогрев сырой воды перед химводоочисткой, кг/с;

- общий расход свежего пара, кг/с;

D_св.пар = 15,827 + 0,475 = 16,302 кг/с.

2.6 Расчет редукционно-охладительной установки (РОУ)

Тепловой расчет РОУ ведется по балансу тепла, составленный по схеме РОУ.

Рисунок – Схема РОУ

Расход редукционного пара с параметрами , , и расхода увлажняющей воды определяем из уравнения теплового баланса РОУ:

(11)

где:

- расход острого пара, поступающего в РОУ, кг/с с параметрами , ;

- энтальпия влажного пара после выхода из котлоагрегата, кДж/кг;

- расход увлажняющей воды, поступающей в РОУ, кг/с;

- энтальпия увлажняющей (охлаждающей) воды, поступающей в РОУ, кДж/кг;

- энтальпия влажного пара после РОУ при давлении ,кДж/кг;

- количество редуцированного пара, кг/с.

Из уравнения материального баланса РОУ:

(12)

Решая совместно уравнения (11) и (12), получим:

(13)

Определим расход острого пара, поступающего в РОУ:

(14)

D₁ = 16,302 – 8,32 = 7,982 кг/с.

Питательный наос подает увлажняющую воду в РОУ из деаэратора с энтальпией (ранее принятой равной энтальпии кипящей воды в расширителе непрерывной продувки, ). Таким образом, расход увлажняющей воды, , определим по формуле (13):

кг/с,

Количество редуцированного пара:

D_ред = 7,982 + 0,309 = 8,291 кг/с.

2.7 Расчет сепаратора непрерывной продувки

Рисунок – Схема непрерывной продувки

Расход воды из расширителя непрерывной продувки составляет по заданию 3,5 кг/с.

Составляем уравнение теплового баланса сепаратора:

(15)

где:

- расход котловой воды на непрерывную продувку, кг/с;

- энтальпия продувочной воды (равна энтальпии кипящей воды в барабане, ,при давлении ), кДж/кг;

- количество пара, выделяющегося в расширителе из продувочной воды, кг/с;

- энтальпия влажного пара в расширителе, кДж/кг;

- расход воды из расширителя непрерывной продувки, кг/с;

- энтальпия кипящей воды в расширителе непрерывной продувки (при давлении ), кДж/кг;

Составляем уравнение массового баланса сепаратора:

(16)

Энтальпию влажного пара в расширителе при x₂ =0,96 определим по формуле (5):

где: - степень сухости пара на выходе из расширителя непрерывной

продувки;

- теплота парообразования при давлении кДж/кг

кДж/кг.

Решая совместно уравнения (15) и (16), определяем количество пара, выделяющегося из продувочной воды:

(17)

кг/с.

Расход котловой воды на непрерывную продувку :

(18)

кг/с.

2.8 Расчет расхода химически очищенной воды

Общее количество воды, добавляемое из химводоочистки, состоит из следующих потерь:

1) Потери конденсата от технологических потребителей W₂, но в данной схеме отсутствуют технологические потребители, следовательно, W₂ =D_техн = 8,32 кг/с;

2) Потери продувочной воды, по заданию принимаем W_p = 3,5 кг/с;

3) Потери пара внутри котельной, по заданию принимаем D_УТ = 4,2 кг/с;

4) Потери воды в теплосети кг/с;

5) Потери пара с выпаром из деаэратора могут быть определены только при расчете деаэратора. Предварительно примем кг/с.

Общее количество химически очищенной воды равно:

(19)

где:

- потери конденсата от технологических потребителей, кг/с;

- потери продувочной воды, кг/с;

- потери пара внутри котельной, кг/с;

- потери воды в теплосети, кг/с;

- количество выпара из деаэратора, кг/с;

- расход сырой воды на химводоочистку, кг/с.

W_хво = 8,32 + 3,5 + 4,2 + 1,326 + 0,05 = 17,396 кг/с.

Для определения расхода сырой воды на химводоочистку , необходимо учесть количество воды, идущей на взрыхление катионита, его регенерацию, отмывку и прочие нужды водоподготовки. Их обычно учитывают величиной коэффициента . В данном курсовом проекте принимаем .

Имеем:

(20)

W_св.хво = 1,2 * 17,396= 20,875 кг/с.

2.9 Расчет пароводяного подогревателя сырой воды

Составим схему пароводяного подогревателя сырой воды

Запишем уравнение теплового баланса подогревателя:

(21)

где:

- расход нагретой воды, кг/с;

, - начальная и конечная энтальпия нагреваемой воды, кДж/кг;

- расход греющего пара, кг/с;

- энтальпия пара после РОУ, кДж/кг;

- энтальпия конденсата, кДж/кг;

- коэффициент, учитывающий потери тепла аппаратом и трубопроводами в окружающею среду ( ).

Начальная энтальпия нагреваемой воды при температуре 5⁰С, i_св1 = 20,95 кДж/кг.

Конечная энтальпия нагреваемой воды при температуре 29⁰С, i_св2 = 121,51 кДж/кг.

Энтальпия конденсата при температуре 85⁰С, = 356,15 кДж/кг.

Из уравнения теплового баланса определяем расход редуцированного пара в подогревателе сырой воды:

(22)

кг/с.

2.10 Расчет деаэратора

В курсовом проекте применен смешивающий термический деаэратор атмосферного типа ( МПа). Подогрев воды, поступающей в деаэратор, до температуры насыщения осуществляется редуцированным паром ( ).

Газы, выделяемые деаэрированной водой, переходят в паровой поток и остатком неконденсированного избыточного пара (выпара) удаляются из деаэрационной колонки через штуцер, а затем сбрасываются в барботер (иногда через охладитель выпара). Расход избыточного пара ( ) по имеющимся опытным данным ЦКТИ составляет 2 – 4 кг на 1 тонну деаэрированной воды. В курсовом проекте принимаем: , где - суммарный расход деаэрируемой воды.

Энтальпия пара (выпара) принимается равной энтальпии пара при данном давлении (принимаем равным ). Деаэрированная вода ( ) из бака деаэратора подается питательным насосом (ПН) в котельный агрегат.

При расчете деаэратора неизвестными являются расход пара на деаэратор ( ) и расход деаэрированной воды ( ). Эти величины определяются при совместном решении уравнений массового и теплового балансов деаэратора.

Узел деаэратора

Произведем уточнение ране принятого расхода . Суммарный расход деаэрируемой воды:

(23)

Принимаем значение возврата конденсата после подогревателя сырой воды, , согласно рассчитываемой схеме, равным расходу редуцированного пара в подогревателе сырой воды, ; а возврат конденсата после сетевого подогревателя (бойлера), , равным расходу пара в подогревателе сетевой воды, :

кг/с,

(24)

кг/с.

Запишем уравнение теплового и массового балансов (предположим для деаэратора ):

(25)

где:

– энтальпия воды в деаэраторе (принимаем равной энтальпии кипящей воды в расширителе), кДж/кг.

(26)

Из уравнения (26) находим:

Подставляем полученное значение в уравнение (25) и решаем его относительно :

кг/с,

кг/с.

2.11 Проверка точности расчета первого приближения

Из уравнения массового баланса линии редуцированного пара определяем значение :

(27)

D_d = 8,291 – 6,289 – 0,951 = 1,051 кг/с.

При расчете деаэратора получено D_d = 2,086 кг/с. Ошибка расчета составляет 50%. Допустимое расхождение 3%. Следовательно, необходимо провести второй цикл приближения.

2.12 Уточненный расчет РОУ

Расчет редуцированного пара:

D_ред = 6,289 + 2,086 + 0,951 = 9,326 кг/с.

Из уравнения (11) и (12) имеем:

Отсюда:

кг/с.

D₁ = 9,326 – 0,443 = 8,883 кг/с.

Общий расход свежего пара:

D_общ = 8,883 + 8,32 = 17,203 кг/с.

где:

- расход увлажняющей воды, поступающей в РОУ, кг/с;

- расход острого пара, поступающего в РОУ, кг/с;

- общий расход свежего пара, кг/с.

2.13 Уточненный расход тепловой схемы

1) Расчет расширителя непрерывной продувки:

Так как в расчете задан расход воды на непрерывную продувку и не зависит от общего расхода пара, то количество пара, выделяющегося в расширителе из продувочной воды, и расход воды из расширителя непрерывной продувки остается без изменения, то есть:

кг/с.

кг/с.

2) Расчет расхода химически очищенной воды:

Так как в расчете заданы потери пара в котельной и расход воды на непрерывную продувку, которые не зависят от общего расхода пара, то:

=4,2 кг/с;

= 3,5 кг/с.

W_хво = 8,32 + 3,5 + 4,2 + 1,326 + 0,074 = 17,42 кг/с,

кг/с.

3) Расчет пароводяного подогревателя сырой воды:

кг/с.

4) Расчет деаэратора:

D_d = W_d +0,074 – 0,951 – 6,289 – 20,904 – 0,756 ,

D_d = W_d – 28,826

кг/с,

кг/с.

2.14 Проверка математического баланса линии редуцированного пара

Аналогично 2.11 имеем:

D_d = 9,326 – 6,289 – 0,951 = 2,086 кг/с.

При расчете деаэратора получено D_d = 2,167 кг/с. Ошибка расчета составляет 2,7%. Допустимое расхождение 3%, дальнейших уточнений не требуется.

2.15 Определение полной нагрузки на котельную

Полная нагрузка определяется по формуле:

(28)

D_сум = 8,883 + 8,32 + 4,2 = 21,401 кг/с.

В тоже время:

(29)

D_сум = 30,993 - 0,443 - 1,326 – 4,256 = 24,968 кг/с.