Проектирование ТЭЦ

 

Рассчитаем тепловые нагрузки.

     Для удобства расчёта сведём все исходные данные в таблицу. 

     Таблица 3.2.9.2

     Исходные  данные для расчёта тепловых нагрузок после перераспределения температур 

 

      ;

      ;

      . 

     Для расчёта коэффициентов теплопередачи  заполним следующую таблицу:  

     Таблица 3.2.9.3

     Физические  свойства кипящих растворов KOH и их паров, также параметры растворов после перераспределения температур 

 

     Расчёт  коэффициентов  выполнен тем же методом, что и ранее. Расчёт коэффициентов теплопередачи, выполненный методом, описанным выше, приводит к следующим результатам:

,

при ;

,

при ;

,

при .

Распределение полезной разности температур:

; 

;

.

. 

     Сравнение полезных разностей температур, полученных во втором и первом приближениях, приведено  ниже:

     Таблица 3.2.9.4 

 

     Различия  между полезными разностями температур по корпусам в первом и втором приближениях не превышают 5%. 

     Поверхность теплопередачи выпарных аппаратов:

      ;

      ;

     

     По  ГОСТ 11987-81 выбираем 2 аппарата параллельно с . 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

4. Конструктивный расчёт  тепловых аппаратов 

     Задача  конструктивного расчёта выпарного  аппарата заключается в определении  числа труб греющей камеры, выборе схемы размещения труб в трубной  решётке, определении диаметра корпуса, определении размеров парового пространства. 

4.1 Число труб  греющей камеры

,

где - длина труб (по ГОСТ 11987-81 равна 5м);

- внутренний диаметр труб ( ).

. 

4.2 Внутренний  диаметр обечайки греющей камеры  при размещении труб по вершинам  равносторонних треугольников определяется  следующим образом:

,

где - коэффициент использования трубной решётки, примем ;

- шаг между трубами. 

 

4.3 Внутренний  диаметр циркуляционной трубы  рассчитывается по формуле

,

где - внутренний диаметр кипятильных труб, м.

. 

4.4 Расчёт  диаметра обечайки сепаратора.

     Допускаемое напряжение парового пространства определяется по формуле

     

,

     где - коэффициент, зависящий от давления пара в аппарате, по [5.1] примем

      - коэффициент, зависящий от  уровня H-раствора над точкой ввода парожидкостной смеси в паровое пространство, по [5.1] ;

      - значение допускаемого напряжения  парового пространства при  , для растворов солей 1000 кг/м³ч.

     

. 

     Объём сепаратора

     

.

     Допустимая  скорость пара в сепараторе [5.1].

     Диаметр обечайки сепаратора

     

,

     где - удельный объём пара при .

     

.

     Принимаем по [5.7]

     Уточняем  скорость пара в сепараторе:

     

.

     Критерий  Рейнольдса

     

,

     где - диаметр капли;

      - плотность пара при  [5.5];

      - вязкость пара при  [5.1].

     

.

     Так как Re<500, коэффициент сопротивления рассчитываем по формуле

     

.

     Скорость  витания капли:

     

     

.

     Как видим, скорость движения пара в паровом  пространстве меньше скорости витания капли. 

4.5 Высота  парового пространства:

. 

4.6 Диаметр  входной трубы  , по которой парожидкостная смесь поступает из греющей камеры в сепаратор, определяются из соотношения . Таким образом:

.

     Рассчитанные  размеры выпарного аппарата соответствуют  требованиям ГОСТ 11987-81 [5.1, 5.2, 5.7]. 
 

5. Расчёт на прочность элементов выпарного аппарата

     Рассчитаем  толщину стенки обечайки греющей камеры.

     Надёжная  работа любой конструкции возможна в том случае, когда напряжённое  состояние в ней не достигает  предельного значения. Применительно  к тонкостенным оболочковым конструкциям предельным считается состояние, когда  в них появляются пластические деформации. Поэтому напряжение в этих оболочках не должно превышать допускаемое по ГОСТ 14249-80:

     

,

     где , - соответственно предел прочности и коэффициент запаса прочности;

      - предел текучести.

     Согласно  [5.18] принимаем .

     Допускаемое напряжение для сварных сосудов  под давлением равно: .

     Допускаемое напряжение при испытаниях аппарата на герметичность находят по величине предела текучести материала при [5,10, прил. 2].

     

. 

     Толщина стенки оболочки находится из условия  прочности при эксплуатации по величине расчётного давления . И при испытаниях по величине пробного давления .

     Расчётное давления определяется величиной рабочего давления с учётом гидростатического давления среды .

     

,

     где ;

- удельный вес жидкости, ;

- высота столба жидкости над  рассчитываемой точкой;

;

.

Если  , то принимаем .

     Для сварных сосудов давления величина пробного давления определяется по следующему соотношению:

     

,

     где - нормативно допускаемые напряжения при 20⁰С и расчётной температуре соответственно.

     За  расчётную температуру принимают  максимальную температуру в процессе эксплуатации аппарата, т.е. 163,04⁰С.

     Для стали Х17 [5.10] ,

     

.

     Определив таким образом первичные исходные данные, находим расчётную толщину стенки согласно ГОСТ 14249-80:

     

     Для цилиндрической оболочки - диаметр обечайки греющей камеры.

     

     Исполнительная  толщина стенки вычисляется с учётом суммарной прибавки:

     

     

,

     где - прибавка на компенсацию коррозии и эрозии.

      ;

      - срок службы аппарата, лет  ;

      - скорость коррозии, мм/год,  ;

        - прибавка на компенсацию  минусового допуска на толщину  листа,  ;

      - технологическая прибавка, .

     

.

     Найденное значение округляем до ближайшего стандартного, .

     Если  рассматривать другие части греющей  камеры, то расчётное давление, соответственно и толщина стенки камеры будет  меньше. Но, как правило, утоньшение стенки аппарата не делают и толщину всего аппарата принимают равной толщине стенки обечайки греющей камеры.