Проведено аналіз роботи вертикального змішуючого підігрівача в змінних сталих режимах при зміні тиску пара в корпусі витрати і температури води на вході в підігрівач і відносної величини відведеного ви пара. Показано, що основні зміни температури води, що нагрівається в підігрівачі при роботі в змінному режимі відбуваються в першому відсіку.

Анотація наукової статті з механіки і машинобудування, автор наукової роботи - Галаш Микола Микитович


Vertical direct-contact heater operation in varying steady conditions at of vapor pressure change in the frame water consumption and temperature at input into heater and vented steam relative value have been analyzed. It is shown that the principle changes of heated water temperature in heater at varying duty operation occur in the first compartment.


Область наук:
  • Механіка і машинобудування
  • Рік видавництва: 2009
    Журнал: Известия Томського політехнічного університету. Інжиніринг ГЕОРЕСУРСИ
    Наукова стаття на тему 'Аналіз змінних режимів вертикального змішуючого підігрівача'

    Текст наукової роботи на тему «Аналіз змінних режимів вертикального змішуючого підігрівача»

    ?A1 + Tsao --------------- exp

    • n e

    siny? =----------

    l 4

    l

    na

    exp

    na

    ~ T

    (Tm -T1)

    4. п

    -ВШ-X! > Тзад. п I

    При виконанні зазначених умов зафіксувати значення п і визначити розмір секції: I

    Г = - •

    п

    Перевіряти виконання умов:

    \ 2

    . п "l

    sin-g1 = - exp l n

    (

    1 - exp

    na

    (T2 -T1)

    \

    4. n

    -sm- x > Тзад. n l

    • При виконанні зазначених умов зафіксувати значення п і визначити розмір секції:

    I

    Г2 = ~ • п

    • З отриманих значень г1 і г2 вибрати менше:

    г = ш1п (г1; г2}.

    якщо г!>г2, т. е. г = г2, то бажаний результат досягнутий. Коливання, в межах допустимої амплітуди, будуть відбуватися щодо заданого значення вихідної функції.

    Якщо г:<г2, т. е. г = г1, то амплітуда коливань буде в межах допустимої, але функція, здійснюючи коливальні рухи, буде повільно спадати і через певний час вийде за межі допустимого інтервалу відносно заданого значення.

    СПИСОК ЛІТЕРАТУРИ

    1. Рапопорт Е.Я. Структурне моделювання об'єктів і систем управління з розподіленими параметрами. - М .: Вища школа, 2003. - 299 с.

    2. Карташов Е.М. Аналітичні методи в теорії теплопровідності твердих тіл. - М .: Вища школа, 2001. - 550 с.

    3. Порушено І.М. Аналіз і синтез систем з розподіленими параметрами. - П'ятигорськ: РИА КМВ, 2007. - 244 с.

    4. Тихонов А.Н., Самарський А.А. Рівняння математичної фізики. - М .: Наука, 1972. - 736 с.

    Надійшла 06.02.2009 р.

    УДК 621.311

    АНАЛІЗ ЗМІННИХ режим вертикального змішувати підігрівач

    М.М. Галаш

    Томський політехнічний університет Е-mail: Ця електронна адреса захищена від спам-ботів. Вам потрібно увімкнути JavaScript, щоб побачити її.

    Проведено аналіз роботи вертикального змішуючого підігрівача в змінних сталих режимах при зміні тиску пара в корпусі; витрати і температури води на вході в підігрівач і відносної величини відведеного випала-ра. Показано, що основні зміни температури води, що нагрівається в підігрівачі при роботі в змінному режимі відбуваються в першому відсіку.

    Ключові слова:

    Змішуючий підігрівач, струменевий відсік, нагрів, недогрев, випарити.

    Підігрівачі змішувального типу знайшли широке застосування на теплових електростанціях, але до сих пір їх процеси ще слабо вивчені. Найбільшу увагу було приділено питанням надійності роботи підігрівачів в перехідних режимах при скидах навантаження [1, 2]. Питання теплообміну в змішувальних подогревателях досліджені у вузькому діапазоні тисків, всього до 0,13 МПа [3], в той час як існуючі підігрівачі працюють при тисках до 0,2 МПа, і припускаючи-

    ється використовувати їх при більш високому тиску. Є поодинокі дослідження зі зміни параметрів в цих подогревателях при зміні режимів роботи турбоустановки [4], які не дозволяють оцінити вплив окремих факторів на характеристики відсіків підігрівача, що потрібно при проектуванні підігрівачів.

    У даній роботі розглядаються питання зміни по гріє відсіках підігрівача нагріву води Д / і її недогріву до температури наси-

    щення в при зміні тиску пара в корпусі Рп; витрати 0в і температури 4.вх води на вході в підігрівач і відносної величини відведеного випару й'иш (кілограм виведеного з підігрівача пара на тонну проходить води). Для розрахунку процесів теплообміну в підігрівачі вибрано рівняння нагріву пучка струменів при поперечному обтіканні їх потоком пара [5], яке використовується для проектування струменевих відсіків деаераторів і може бути застосовано для тисків від 0,1 до 0,8 МПа.

    Для аналізу був спроектований змішує підігрівач вертикального типу, що складається з двох струменевих відсіків. Схематична конструкція підігрівача показана на рис. 1. Вода підводиться на перфоровану тарілку верхнього відсіку, на якій створюється рівень води Н1. З верхньої тарілки вода струменями зливається через отвори в днищі на тарілку нижнього відсіку, на якій створюється рівень води кг. Довжина струменів верхнього відсіку Ц, нижнього - Ьг. Пар підводиться через центральну трубу в нижній відсік і, послідовно проходячи між струменями нижнього і верхнього відсіків, віддає тепло воді в процесі конденсації. Невеликий витрата не сконденсировавшейся пара разом з вийшли з води газами відводиться з підігрівача як випарується.

    Методика проектування підігрівача описана в [6]. Підігрівач спроектований на наступні параметри: тиск пара в корпусі Рп = 0,2 МПа; витрата води в підігрівач 0 = 200 кг / с; температура води на вході /в.вх=80 ° С; відносна величини відведеного випару Свип = 0,5 кг / т. Прийнято, що в першому відсіку вода не догрівається до температури насичення на в = 5,6 ° С, а на другому на В2 = 0,2 ° С. ККД підігрівача п = 0,99. Діаметр отворів в тарілках з1 = 6 мм. Отвори розташовуються в шаховому порядку по рівностороннього трикутника. Крок між центрами отворів / = 20 мм. При проектуванні підігрівача враховувалося, що у всьому діапазоні зміни варійованих параметрів не наступить граничних режимів роботи відсіків.

    В результаті проектування були отримані наступні характеристики відсіків підігрівача.

    Перший відсік (верхній): діаметр окружності пучка струменів на вході відсіку Свх1 = 2049 мм, на виході відсіку Свих1 = 950 мм; довжина струменя Х1 = 700 мм; число отворів НЕ тарілці N = 7468; гідростатичний рівень води на верхній тарілці ^ = 80 мм; швидкість виходу води з отворів тарілки ОВ1 = 0,98 м / с; середня швидкість пара в відсіку юп1 = 0,87 м / с.

    Другий відсік (нижній): діаметр окружності пучка струменів на вході відсіку Свх2 = 900 мм, на виході відсіку Свих2 = 2088 мм; довжина струменя Х2 = 645 мм; число отворів НЕ тарілці N = 8040; гідростатичний рівень води на верхній тарілці Л2 = 83 мм; швидкість води в отворах тарілки ОВ2 = 0,99 м / с; середня швидкість пара в відсіку ОП2 = 6,67 м / с.

    Для аналізу роботи підігрівача в змінному режимі в пакеті Microsoft Offise Excel була складена програма розрахунку відсіків підігрівача. Параметри води і пара визначалися на основі програми «WaterStreamPro». Прийнято, що в підігрівач в будь-яких режимах надходить суху насичену пару.

    Розрахунки проводяться за наступним алгоритмом:

    За Рп визначаємо температуру насичення t, питомий об'єм і "і ентальпію h" насиченого пара. За Рп і 4.вх визначаємо питомий об'єм ів1 і ентальпію ^ .вх1 води на вході першого відсіку. Розрахунок верхнього струминного відсіку.

    1. Приймаємо недогрев води до температури насичення в першому відсіку 01П.

    2. Знаходимо температуру води на виході відсіку 4.Вих1 + 4-0ш і по Рю 4. ^ 1 ентальпію води на виході ^ .вих1. Витрата пара на виході відсіку ^ = «/ 1000. Визначаємо витрату конденсується в відсіку пара за формулою АК1 ^ в.іЛ.вих - ^. Вх!) / ^ "- ^. ^!) / П. Витрата пара на вході відсіку ^ п.вх1 = ^ п.вих1 + ^ ПК1. нагрівання води в відсіку At ^ t ^ -t ^.

    3. Знаходимо швидкість води в отворах тарілки а>11 = 401Жі11 / (т12N1) і висоту гідростатичного рівня води на верхній тарілці h1 + aI {/ (2g ^, 2), де g = 9,81 м / с2 - прискорення вільного падіння; ^ = 0,776 - коефіцієнт витрати в отворах тарілки.

    5.

    6.

    Визначаємо площі перетинів для проходу пара на вході і виході струминного відсіку за формулами: ^ =? 1 пСВХ1 (1 С //); ^ БИХ1 = Х! ПСБИх1 (1-С //) і швидкості пара в цих перетинах за формулами:

    ® вх1 ^ п.вх1і / ^ вх1; ®вих1 Dп.Бих1U / ^ вих1 '

    Середня швидкість пара в відсіку визначається

    як д1 ^ ~ (вх1 ^^ вих1) / 1п (^^ вх1 / ^^ ви ^ 1).

    З формули нагріву пучка струменів [5] знаходимо розрахункову температуру води на виході з відсіку tБ.Бихlр = ts- (ts-tБ.Бхl) / (10 ^? L (щ-l / "|l) 0,3 / С0, 7), де А визначаємо по [5. Мал. 3.12] в залежності від Рп.

    7. Розрахунковий недогрев води до температури насичення в першому відсіку

    8. Визначаємо відносну похибку між прийнятим і розрахунковим недогріву води в відсіку 5в1 = (| в1П-в1Р | 100) / в1П, якщо 5в1<0,5%, то розрахунок відсіку закінчуємо, якщо більше, то приймаємо в1П = в1Р і розрахунок повторюємо з пункту 2. Розрахунок нижнього струминного відсіку виробляється

    за тим же алгоритмом, що і для верхнього.

    За допомогою програми були проведені розрахунки для тисків пара Рп в інтервалі 0,1 ... 0,3 МПа; для витрат води 0в.вх в інтервалі 100 ... 300 кг / с; для температур води на вході /в.вх в інтервалі 60 ... 100 ° С і для відносної витрати випару Свип в інтервалі 0,001 ... 1 кг / т.

    За результатами розрахунків побудовані залежності Д / і в для першого і другого відсіків від змінюваних параметрів, рис. 2-9.

    Рп, МПа

    Мал. 2. Залежність нагрівання води у відсіках від тиску

    | 01 | 02

    Рп, МПа

    Мал. 3. Залежність недогріву води! в відсіках від тиску

    З рис. 2 і 3 видно, що при зростанні тиску пара в підігрівачі і постійних інших параметрах основний приріст нагріву і недогріву води відбувається в першому відсіку. Це пояснюється великим температурним напором в першому відсіку в порівнянні з другим.

    40

    30

    20

    10

    - Д 1

    - Д 2

    200 Ов, кг / с

    Рис 4. Залежність нагрівання води у відсіках від розходу води

    | 01 | 02

    200

    кг / с

    250

    Мал. 5. Залежність недогріву води у відсіках від розходу води

    - Д? 1 | Д? 2

    Мал. 6. Залежність нагрівання води у відсіках від температурии води на вході

    .01

    |02

    ^ В.вх. ° з

    Мал. 7. Залежність недогріву води! в відсіках від температури води на вході

    40

    35-

    30

    25

    20

    15

    10

    5

    0

    | Д? 1 - Д? 2

    Мал. 8.

    I 0,25 0,5 0,75 1

    ^ ВЬП кг / г

    Залежність нагрівання води! в відсіках від відносної витрати ви / пара

    0

    100

    150

    300

    250

    150

    | 01 | 02

    ^ Вип. КГ / Т

    Мал. 9. Залежність недогріву води! в відсіках від відносної витрати ви / пара

    Мал. 4 і 5 показують, що при зміні тільки витрати води в підігрівач нагрів і недогрев води в обох відсіках залишаються постійними. Пояснюється це тим, що залишається постійним відношення швидкостей води і пара в відсіку.

    При збільшенні температури води на вході підігрівача відбувається сильне падіння нагріву в першому відсіку і невелике у другому (рис. 6), що пояснюється великим зниженням температурного напору в першому відсіку і невеликим у другому. Цей же фактор пояснює істотне зраді-

    ня недогріву в першому відсіку і слабке в другому (рис. 7).

    Випарується істотно починає впливати при відносній величині нижче 0,1 кг / т (рис. 8, 9). При цьому відбувається швидке падіння швидкості пара в першому відсіку і сильно зростає недогрев води (рис. 9), що веде до зниження нагріву в відсіку (рис. 8). У другому відсіку швидкість пара знижується мало, тому недо-грев зростає слабо, але через зниження температури води на вході температурний напір збільшується, а це призводить до збільшення нагрівання. Таким чином, збільшення недогріву в першому відсіку компенсується збільшенням нагріву в другому.

    висновки

    Показано, що основні зміни нагріву і недогріву води в змішують підігрівачі при роботі в змінному режимі відбуваються в першому відсіку. Найбільший вплив на нагрів і недогрев надають зміна тиску пари в підігрівачі і температури води на вході; зміна витрати води не впливає на нагрів і недогрев, а випарується починає впливати при відносному витраті менше 0,1 кг / т.

    СПИСОК ЛІТЕРАТУРИ

    1. Єрмолов В.Ф., Пермяков В.А., Ефімочкін Г.І., Вербицький В.Л. Змішуючі підігрівачі парових турбін. - М .: Енергоіздат, 1982. - 208 с.

    2. Ефімочкін Г.І. Бездеаераторние схеми паротурбінних установок. - М .: Вища школа, 1989. - 232 с.

    3. Ефімочкін ГІ. До розрахунку змішувальних підігрівачів з безнапірним струменевим водорозподілення // Теплоенергетика. - 1982. - № 11. - С. 43-45.

    4. Ефімочкін Г.І., Вербицький В.Л., Шипілов С.Г. Статичні випробування системи регенерації турбоустановки 300 МВт з змішують підігрівниками низького тиску // Електричні станції. - 1975. - № 11. - С. 36-38.

    5. Ріхтер Л.А., Єлізаров Д.П. Допоміжне обладнання теплових електростанцій. - М .: Енергія, 1987. - 216 с.

    6. Шаклеин Є.В., Галаш М.М. Дослідження залежності конструктивних характеристик вертикальних змішувальних підігрівачів від параметрів пари і витрати води на вході // Сучасні техніка і технології: Праці XII Міжнар. на-уково-практ. конф. молодих вчених. - Томськ, 2006. - Т. 2. -С. 421-423.

    Надійшла 08.10.2008 р.


    Ключові слова: змішує підігрівач / струменевий відсік / нагрів / недогрев / випарується

    Завантажити оригінал статті:

    Завантажити