Параметры парогенератора. Тепловой и гидравлический расчёты паропровода

Как уже отмечалось, технологические тепловые нагрузки промышленного предприятия полностью покрываются паром. Наша задача рассчитать паропровод. Следует заметить, что гидравлический расчёт паропровода и его тепловой расчёт составляют единое целое, ввиду того, что пар сильно меняет свои физические свойства по ходу транспортировки, сопровождающейся неизбежным охлаждением/дросселированием.

8.1 Расход пара промышленным предприятием

Определяется по известным параметрам пара, используемого предприятием (Р_пп = 0,8 МПа, t_пп = 175ºС, = 5,14 кг/м³) и тепловой нагрузке на технологию Q_т = 15 МВт:

(8.1)

где k_к – коэффициент возврата конденсата. Задан: k_к = 0,8;

h_пп – энтальпия пара на входе в установку абонента, h_пп(Р_пп, t_пп) = 2 790,7 кДж/кг;

t_кт – температура возвращаемого конденсата. t_кт = 80ºС.

Тогда 5,9464 кг/с.

Потери пара в котельной:

D_п­ = k_п·(D_вн + D_сн + D_м) = 0,02·(79,94 + 4,305 + 2,4) = 1,733 кг/с, где k_п – доля расхода пара.

Расход пара необходимый для работы котельной:

D_снк = D_сн + D_м + D_п = 4,305 + 2,4 + 1,02 = 8,437 кг/с.

Полная паропроизводительность котельной:

D = D_снк + D_вн = 8,437 + 79,94 = 88,381 кг/с.

8.2 Гидравлический и тепловой расчёт паропровода

Ведём расчёт по схеме «ответвление». Тип прокладки – воздушная;

а) Необходимо знать физические свойства транспортируемого теплоносителя (пара), а поскольку он свои параметры на протяжении теплопровода меняет, то расчёт придётся провести последовательными приближениями. Температуры пара на участке И - ПП получилось Δt_п = 5,816ºС, а падение давления – ΔР_п = 0,0445 МПа. Тогда параметры пара на источнике: Р_и = Р_пп + ΔР_п = 0,8 + 0,0445 = 0,8445 МПа, t_и = t_пп + Δt_п = 175 + 5,816 = 180,816 ºС. Тогда: h_и(Р_и, t_и) = 2 800,9 кДж/кг, = 5,37 кг/м³;

б) Среднеарифметические (расчётные) параметры пара: 0,82225 МПа, 177,908 ºС, = 5,225 кг/м³, = 2,872·10^-6 м²/с, с_п(Р, t) = 2,707 кДж/(кг·°С);

в) 125,86 Па/м;

г) 308 мм. Численный коэффициент перед формулой изменился по сравнению с таковым водяной сети, поскольку изменилась эквивалентная шероховатость: k_экв по указаниям [1] она равна 0,0002 м. Подробнее см. пункт 4.2.1 в;

д) ГОСТ 8731-87: d_Г = 309 мм, толщина стенки δ = 8 мм.Наружный диаметр: d_н = d_Г + δ·2 = 309 + 8·2 = 325 мм;

е) Скорость пара в трубопроводе: 15,09 м/с;

ж) 1 623 482,76;

з) 877 560,0;

и) Шифринсон: 0,0175;

к) Дарси: 33,97 Па/м;

л) 468,5 м;

м) 44 448,86 Па;

н) Давление пара на источнике: Р_и = Р_пп + ΔР_И-ПП = 0,8⁶ + 44 448,86 = 844 448,86 Па;

о) Термическое сопротивление стенки трубопровода:
0,000334782 (м·ºС)/Вт;

п) Коэффициент теплоотдачи с поверхности изоляции (принимаем предварительно

δ_из=0,05м):
15,584 Вт/(м²·ºС);

р) Термическое сопротивление теплоотдаче с поверхности изоляции:
0,04806 (м·ºС)/Вт;

с) Нормативные теплопотери с поверхности паропровода принимаем по [9] – q_н = 108 Вт/м;

т) Толщина изоляции:

= 0,055 м. Округлим с шагом в 5 мм: δ_из = 0,05 м;

у) Уточняем = 15,475 (разница есть начиная с 5-й цифры) и R_н = 0,04728 (аналогично);

ф) Термическое сопротивление изоляции:
1,5466 (м·ºС)/Вт;

х) Фактические теплопотери: = 106,47 Вт/м;

ц) Полные теплопотери: Q = q·ℓ·k_м = 106,47·840·1,05 = 93 903,38 Вт;

ч) Поскольку длина паропровода невелика, то находим падение температуры пара из условия постоянства удельных тепловых потерь:

5,8336ºС;

ш) Температура на источнике: t_и = t_пп + Δt_И-ПП = 175 + 5,8336 = 180,8336ºС;

щ) Среднеарифметические параметры пара в паропроводе: МПа,

177,92 ºС, = 5,223 кг/м³;

ы) Расхождение полученных средних параметров с ранее принятыми:

0,0031%,

%

%.

8.3 Параметры пара на источнике

В источнике [4] приведены параметры паровых котлов низкого и среднего давления, которые и будут служить тепловыми генераторами в проектируемой нами котельной. С тем, чтобы не слишком много терять в РОУ, выбираем котлоагрегаты, производящие пар с характеристиками ближайшими к требуемым на источнике по нашим расчётам:

Р_и = 0,844 448 МПа, t_и = 180,8336ºС.

Таковыми являются котлы типа Е, с номинальными параметрами пара Р = 1,4 МПа, t = 225ºС и (Р, t) = 2 867,43 кДж/кг. Их количество и производительность мы уточним в следующей главе.

Заключение

В результате расчета курсового проекта не раз приходилось обращаться к справочной литературе и принимать инженерные решения. Ниже приведены лишь их малость, то есть самые основные на мой взгляд:

1. Получены величины полной тепловой нагрузки котельной. Отопительный период (в виде функциональной зависимости): = 98,543 – 3,2528·t_тек , МВт, Летний период = 34,39 МВт;

2. Построен график Россандера рисунок 3.4;

3. Найдено годовое потребление теплоты: Q_год = 2 437 173 045 МДж, построена сводная таблица тепловых нагрузок (таблица 3.5) и определён годовой запас условного топлива;

4. Рекомендована к возведению ГТП. Спроектирована её принципиальная схема, рисунок 2.1;

5. Произведён расчёт регулирования отпуска теплоты из котельной, результатом которого стало построение температурного графика регулирования рисунок 4.2 и заполнение таблицы 4.4.

6. Определены расходы воды в любой момент отопительного периода, результаты представлены таблицей 5.4 и рисунком 5.1;

7. Произведён гидравлический расчёт сети, в ходе которого были приняты к прокладке стальные трубопроводы и в большинстве случаев П-образные компенсаторы. Определены диаметры трубопроводов;

8. Построен пьезометрический график и сеть проверена на работоспособность в статическом и гидравлическом режимах. Попутно выбраны сетевые (2 шт. СЭ-2500-180-16), подпиточные (2 шт. КМ 50/55 и 3 шт. КМ 90/55) и циркуляционные (2 шт. КМ 290/18 и 1 шт. КМ 45/30 и 3 шт. КМ 160/20) насосы;

9. Принята надземная прокладка на участках И - ПП, И - ТК и подземная безканальная – на ТК - Ж1 и ТК - Ж2. В качестве изолирующего материала выбран вспененный пенополиуретан. Определена его толщина на всех теплопроводах внешней сети. Определены тепловые потери в сети;

10. Рассчитана тепловая схема котельной в максимально зимнем режиме и по результатам расчёта:

– выбраны 4 котла Е-50-14-225-ГМ;

– выбраны два деаэратора ДСА-250;

– определены параметры работы РОУ;

– получены исходные данные для расчёта сетевых подогревателей;

11. Проведён расчёт сетевых подогревателей. Выбраны: два ПСВ-200-7-15, ПСВ-320-14-23 и четыре 21-ых по ОСТ 34-588-68.

12. В учебных целях просчитаны технико-экономические показатели.

Библиографический список

1. СНиП 2.04.07-86*. Тепловые сети. -М.: ЦИПТ Госстроя, 1994. - 48 с.

2. СНиП 23-01-99. Строительная климатология / Госстрой России. -М.: ГУП ЦПП, 2000. - 51 с.

3. СНиП 2.04.01-85*. Внутренний водопровод и канализация зданий / Госстрой СССР. -М.: ЦИПТ Госстроя, 1996. -56 с.

4. Соколов Е. Я. Теплофикация и тепловые сети: Учебник для ВУЗов. – 7-е изд., стереот. -М.: Издательство МЭИ, 2001. - 472 с.: ил.

5. Кулагин Ю. М., Капустина Т. И., Черкасский В. М. Учебное пособие по гидравлическому расчёту трубопроводов -Иваново: Издательство ИЭИ им. В. И. Ленина, 1976. -72 с.

6. Справочник проектировщика. Проектирование тепловых сетей. Под ред. А. А. Николаева. -М.: Стройиздат, 1965. - 360 с.

7. Малюшенко В. В., Михайлов А. К. Энергетические насосы: Справочное пособие. -М.:Энергоиздат, 1981. -200 с., ил.

8. Азарх Д. Н., Попова Н. В. и др. Насосы: Каталог-справочник. – 3-е изд, исп., -М.: ГНТИМЛ, 1960.
- 553 с.

9. СНиП 2.04.14-88*. Тепловая изоляция оборудования и трубопроводов / Госстрой СССР. -М.: ГУП ЦПП, 1998, - 32 с.

10. Грушман Р. П. Справочник теплоизолировщика. – 2-е изд., перераб. и доп. -СПб.:Стройиздат. СПб отделение, 1980. -184 с., ил.

11. Павлов В. С., Масленников В. В. и др. Источники и системы теплоснабжения промышленных предприятий: Методические указания к курсовому проектированию для студентов специальности 1007. -Иваново: ИГЭУ им. В. И. Ленина, 1994. - 56с., ил.

12. СП 41-103-2000. Проектирование тепловой изоляции оборудования и трубопроводов / Госстрой России. -М.: ГУП ЦПП, 2001.