2.9. Термическое сопротивление окисных пленок:
2Rок =1,5* 10-5 (м2*К)/ Вт.
2.10. Сумма термических сопротивлений:
R= R1 + Rст + 2Rок= 3,66* 10-5 + 8, 1* 10-5 +1,5* 10-5 =
=13,26 * 10-5 (м2*К)/ Вт.
3. Определяем коэффициент теплоотдачи от стенки трубы к кипящей воде во входном сечении:
3.1. Проведем расчет методом последовательных приближений. Первое значение теплового потока q для расчета берем из диапазона:
q=(0,8¸0,9)* Dtб /R =(0,8¸0,9)* 84/13,26 * 10-5 =(5,67 ¸6,38) * 10-5
Принимаем: q'=6,2
3.2. Определяем коэффициент теплоотдачи от стенки трубы к кипящей воде по формуле:
a2'=(10,45/(3,3-0,0113(Ts - 373)))* (q')0,7=62000 (Вт/м2*K)
3.3. Термическое сопротивление:
R2'=1/a2'=1,61 * 10-5(м2*K /Вт)
3.4. Определяем коэффициент теплопередачи во входном сечении.
Полное термическое сопротивление во входном сечении:
Rполн'= R1'+ R2'=(13,26 +1.61)* 10-5 =14,87 * 10-5 (м2*K /Вт).
Коэффициент теплопередачи во входном сечении.
k1'= 1/ Rполн'=6720 (Вт/м2*K)
3.5 Удельный тепловой поток:
qn''= k1'*Dtб=6720*84=6320 (Вт/м2)
3.6. Определяем отношение:
q''/ q'=1,01 <1,05.
Точность расчета устраивает, поэтому принимаем окончательно:
a2'=62000 (Вт/м2*K),
k1'= 6720 (Вт/м2*K).
4. Рассчитываем коэффициент теплоотдачи и теплопередачи в выходном сечении:
4.1. Определяем коэффициент теплоотдачи в выходном сечении:
4.1.1 Первое значение теплового потока для расчета методом последовательных приближений q2'=4,3 * 10-5(Вт/м2)
4.1.2 Вычисляем a2''
a2''=(10,45/(3,3-0,0113(Ts - 373)))* (q')0,7=0,48*10 (Вт/м2*K)
R2''=2,05 *10-5
4.1.3 Определяем коэффициент теплопередачи и полное термическое сопротивление в выходном сечении:
Rполн''= R+ R2''=(13,26 +2,08)* 10-5 = 15,34* 10-5 (м2*K /Вт).
k2''= 1/ Rполн''= 6510(Вт/м2*K)
4.1.4 Удельный тепловой поток в выходном сечении:
qn''= k2''*Dtм=436000 (Вт/м2)
4.1.5 Определяем отношение
q''/ q'=1,01 <1,05.
Точность расчета устраивает, поэтому принимаем окончательно:
a2''=48000 (Вт/м2*K),
k2''= 6510 (Вт/м2*K).
4.1.6 Отношение коэффициентов теплопередачи на входе и на выходе:
kвх/ kвых=6,72/6,51 =1,03 <1,25, ПОЭТОМУ, КОЭФФИЦИЕНТ ТЕПЛОПЕРЕДАЧИ ДЛЯ ВСЕГО УЧАСТКА РАССЧИТЫВАЕМ, КАК СРЕДНЕАРИФМЕТИЧЕСКОЕ ЭТИХ ДВУХ ЗНАЧЕНИЙ k.
K=0,5(6,72+6,51)=6,615 КВТ/М*К
5.. Определяем площадь поверхности теплообмена, расчетную длину труб, расчетную длину среднего змеевика.
5.1 Определяем расчетную площадь поверхности теплообмена:
HP= QПГ/(k*Dtcр)=7,029 *105/(6,615 *70,5)=1,52 *103 м2
5.2 Определяем среднюю расчетную длину труб:
LP= HP/(p*dн)=1,52 *103/(3.14*0,016)=30,5 *103 м
5.3 Определяем расчетную длину одной трубы среднего змеевика:
lp= LP/n=30,5 *103 /12736=3,56 м
5.4 Пересчитаем характеристики теплопередающей поверхности с учетом коэффициента запаса:
Кз=1,125
Масса 1м трубы 16х1,5 ml=0,6 кг/м
5.5 Площадь теплопередающей поверхности ПГ
Н= HP *Кз=1,52 *103 *1,125=1,71 *103 м2.
5.6 Длина труб ПГ:
LP= LP *1,125=30,5 *103 *1,125=34,6 *103 м
5.7 Средняя длина одного змеевика:
l= lp*1,125=3,56 *1,125=4,05 м
5.8 Масса трубчатки
lp=L*ml*10-3 =34,6 *0,6=20,76тн
5. Гидравлический расчет ПГ
1. Гидравлический расчет первого контура ПГ
Исходные данные:
Удельный вес и вязкость теплоносителя на входе:
t1 = 318 °C
n1'=1,694*10-3 м3/кг
m1'=83,7*10-6 Па/кг
Удельный вес и вязкость теплоносителя на входе:
t2 =291
n2'=1,371*10-3 м3/кг
m2'=92,7 *10-6 Па/кг
Удельный вес и вязкость теплоносителя при средней температуре теплоносителя ПГ (t1ср=301):
n1cр=1,425 *10-3 м3/кг
m=88,3*10-6 Па/кг
Абсолютная шероховатость поверхностей из стали Ох18Н10Т принята равной dш£ 0,05 мм.
1.1 Определяем гидравлическое сопротивление входного коллектора
1.1.1 Определяем переходное число Рейнольдса
Reпер =120*(dвк/dш)=120*1000/0,05=24*105
1.1.2 Определяем переходное число Рейнольдса входного сечения
Reвк ==(W1вх*dвх)/( n1'*m1')=(7,8 *1)/( 1,694*10-3 *83,7*10-6)=55,1 *106
Reвк > Reпер
1.1.3 Для режимов течения с Re > Reпер коэффициент трения x определяется по формуле:
x=(1,74+2*lg(r в /dш)) -2= (1,74+2*lg(500/0,05)) -2=10,5*10-3
1.1.4 Длина коллектора теплоносителя:
lк=lперф. части+lуч. присоед. к патр.=2130+760=2890 м
1.1.5 Определяем сопротивление трения входного коллектора теплоносителя по формуле:
DPT= x*( lк/d)*(1/n1')*( W1''2/2)=
=10,5*10-3 * (2890/1000)*(1/1,694*10-3)*(7,8 2/2)=0,545 kРа
1.2 Определяем гидравлическое сопротивление выходного коллектора
1.2.1 Переходное число Рейнольдса
Reпер =120*(dвк/dш)=120*1000/0,05=24*105
1.2.2 Определяем переходное число Рейнольдса выходного сечения
Reвых==(W1вых*dвых)/( n1''*m1'')=(6,52 *1)/( 1,349*10-3 *92,7 *10-6)=51,3 *106
Reвк > Reпер
1.2.3 Коэффициент трения :
x=(1,74+2*lg(r в /dш)) -2= (1,74+2*lg(500/0,05)) -2=10,5*10-3
1.2.4 Длина выходного коллектора:
lк=2890 м
1.2.5 Определяем сопротивление трения выходного коллектора :
DP= x*( lк/d)*(1/n1'')*( W1''2/2)=
=10,5*10-3 * (2890/1000)*(1/1,349*10-3)*(6,52 2/2)=0,471 kРа
1.3 Определяем гидравлическое сопротивление труб теплопередающей поверхности
1.3.1 Переходное число Рейнольдса
Reпер =120*(dвк/dш)=120*13,2/0,05=0,317*105
1.3.2 Скорость теплоносителя в трубах:
Wтр=G/(fтр*n*r1ср)=
=(19*103)/(3,6*1,33*10-4 * 12736*0,799*10-3)=3,7 м/с.
1.3.3 Число Рейнольдса
Reтр=(Wтр*dв)/( n1ср*m1ср)=(3,7 *0,013)/( 1,425 *10-3 *88,310-6)=3,88 *105
Reтр > Reпер
1.3.4 Коэффициент трения :
xт=(1,74+2*lg(r в /dш)) -2= (1,74+2*lg(6,4/ 0,05)) -2=28,2 *10-3
1.3.5 Коэффициент сопротивления входа теплоносителя в трубу определяем по таблице (с.114)
xвх.тр=0,5
1.3.6 Коэффициент сопротивления при повороте теплоносителя на 180° внутри труб:
xпов=0,5
1.3.7 Коэффициент сопротивления выхода теплоносителя из труб:
xпов=1
1.3.8 Суммарный коэффициент местных сопротивлений:
xсум=xвх.тр+xпов.тр+xвых.тр=2
1.3.9 Суммарный коэффициент сопротивлений труб:
xтр.сум=xсум+xт*r в /dв=2+28,2 *10-3*6,6 /0,0132=19,1
1.3.10 Гидравлическое сопротивление трубчатки:
DPтр = xтр.сум*(1/n1ср)*( W1тр2/2)=
=19, 1 * 0,799*103*3,7 2/2=104 kРа
1.4 Гидравлическое сопротивление I контура:
DPI =SDPi =0,545 +0,478 +104=105кПа
2. Гидравлическое сопротивление 2-го контура ПГ.
Гидравлическое сопротивление 2-го контура ПГ DP2 , преодолеваемое питательным насосом, складывается из сопротивления жалюзийных сепараторов и выхода пара из ПГ.