Контрольная - Вспомогательное оборудование ТЭС

Подождите немного. Документ загружается.

Задача №1

Определить геометрические характеристики подогревателя низкого давления (ПНД)

при следующих условиях его работы: тепловая нагрузка Q=43,5(МВт по водяной стороне,

давление воды Р=2МПа, температуры воды t

=36(

C, t

=64(

C на входе и выходе из

подогревателя, скорость воды Св=1,7(м/с в трубках, внутренний диаметр d

вн

=0,019(м

трубок, коэффициент η

тр

=0, 45 заполнения трубной доски.

Все трубки подогревателя выполнены тонкостенными с толщиной стенки δ=0,001(м.

Решение

 Определяем расход воды в трубках:





, где i

, i

– соответственно энтальпия воды на входе и выходе из ПНД берется по

температуре входа и выхода при давлении воды P=2 МПа.

372

6,1525,269

105,43







G

кг/с

 Определяем число труб в одном ходе:

ввн

Сd











, где υ – удельный объем воды при средней температуре воды

ср

и давлении

P=2 МПа.

6436











ср

шт. 780

7,1019,014,3

001011,03724





n

 Определяем общее число труб в одном ходе:

.znN 

, где z – число ходов воды в подогревателе, принимаем предварительно z = 5.

шт. 39005780 N

 Определяем диаметр трубной доски:

тр



 05,1

, где t=1,25d

=1,25*(0,019+0,002)=0,03 м – шаг труб при размещении их

в трубной доске, принимаем согл. стр.25, /1/ при закреплении труб приваркой.

м 9,2

45,0

3900

03,005,1 

тр

 Определяем температуру насыщения пара:

Ctt

67364 



, где υ=3

С – недогрев воды в подогревателе (принимаем).

 Определяем средний температурный напор:

мб

ср







, где Δt

–t

=67 – 36=31

С – больший теплоперепад,

Δt

–t

=67–64=3

С – меньший теплоперепад.

Сt

ср

331







 Определяем площадь теплообмена:

ср





, где к=2,7 кВт/м

С – коэффициент теплопередачи, принимаем согл. стр. 31, /1/.

м1343

127,2

105,43





F

 Определяем общую длина трубок:







, где

021,0001,02019,02 



вн

м – наружный диаметр трубок.

м 26

780021,014,3

1343





L

 Определяем среднюю длина труб:

м 2,5



 Определяем значение

9,2

2,5



тр



Это значение находится в рекомендуемом пределе 2÷3, следовательно расчет

выполнен правильно.(согласно стр.25,/1/)

Задача №2

Рассчитать на прочность несущую конструкцию (оболочку) конической дымовой трубы из

монолитного железо бетона по данным:

Высота дымовой трубы Н=270м. тип конструкции трубы с противодавлением в

воздушном зазоре между оболочкой и кирпичной футеровкой, ветровой и географический

район – VI, марка бетона – 300, класс стали арматуры А – III, температура материала - 200

С.

Считать что конический ствол трубы имеет постоянный уклон образующей, находящийся

в диапазоне i=0,01-0,02

Решение

По таблицы 11.5 стр. 197 [1] исходя из конструкции трубы выбираем диаметр ее устья и

внутренний диаметр оболочки.

=7,2м, D

об

=7,8 м. Принимаем толщину оболочки h

=0,26 м, толщина воздушного зазара

=0,1м, толщина кирпичной футеровки h

=0,2 м, продольная арматура – 5 проволок

диаметром 0,02 м на участке периметра трубы 1 м, тогда площадь арматуры составит:

м 1057,1

02,014,3









; относительная площадь при толщине бетона h

=0,26 м:

006,0

26,01

1057,1











и характеристика железобетонного кольцевого сечения:

143,0006,08,238,23 



1. Изменение диаметра оболочки по высоте трубы

Принимаем уклон i=0,015 и находим закон изменения диаметра по высоте трубы:

 

)(2

об

hHiDD

i 







, где

об

– внутренний диаметр оболочки на

высоте

Значения диаметров для высот 0–270 м с шагом 30 м сведем в таблицу 1.1.

Таблица 1.1 – Диаметры слоев дымовой трубы

Отметка, м

Внутренний

диаметр

оболочки D

, м

Внешний

диаметр

оболочки D

, м

Внешний

диаметр

футеровки D

, м

Внутренний

диаметр

футеровки D

, м

270

7,8 8,32 7,6 7,2

240

8,7 9,22 8,5 8,1

210

9,6 10,12 9,4 9

180

10,5 11,02 10,3 9,9

150

11,4 11,92 11,2 10,8

120

12,3 12,82 12,1 11,7

13,2 13,72 13 12,6

14,1 14,62 13,9 13,5

15 15,52 14,8 14,4

15,9 16,42 15,7 15,3

2. Разобьем трубу на кольцевые участки высотой

м 30

и определим

вертикальную нагрузку от веса части трубы, расположенной выше отметки 30 м:

Объем футеровки

   

 

1658''

мDDDD





Железобетона

   

 

2285''

мDDDD

жб





Объемная масса футеровки

кг

1800



; железобетона

кг

2500

жб



масса этой

части трубы составляет:

кг 86969002285250016581800 

жбжбфф

VVm



вертикальная нагрузка

МH 3,859,818696900mgN 

При среднем радиусе r=7,63м бетонной стенки м и толщине слоя бетона h

=0,26 м

найдем:

МПа 5,21

26,063,72

3,85











;

Примем коэффициент перегрузки n=1,4, коэффициент лобового сопротивления с=0,7 и

нормативный скоростной напор q

=0,85 (стр.204, /1/). Значения поправочных

коэффициентов на возрастание скоростного напора ветра – k и увеличения скоростного

напора за счет пульсации скорости β принимаются согл. табл. 11.7 стр.204, /1/.

Сводные расчеты ветрового момента М, воздействующие на ствол дымовой трубы

сведем в таблицу 1.2.

Таблица 1.2 – Расчет суммарного ветрового момента на отметке 30 м

границ

пояса,

середина пояса

коэффициен

Расчетная

ветровая

нагрузка

q, кПа

Равнодействующ

ая давления

ветра R

, МН

Плеч

о l

, м

Ветрово

й момент

МН·м

отметка

середины

, м

наружны

диаметр

D, м

k β

0 270

1 240 255

8,77

3,32 1,5

36,4 1,091 225 245,5

2 210 255

9,67

3,21 1,5

38,7 1,162 195 226,5

3 180 195

10,57

3,09 1,5

40,7 1,222 165 201,7

4 150 165

11,47

2,94 1,5

42,1 1,262 135 170,4

5 120 135

12,37

2,76 1,5

42,6 1,279 105 134,3

6 90 105

13,27

2,55 1,5

42,3 1,270 75 95,3

7 60 75

14,17

2,29 1,62

43,8 1,313 45 59,1

8 30 45

15,07

1,87 1,75

41,0 1,229 15 18,4

Суммарны

й ветровой

момент на

отметке 30

м, МН·м

1151,2

Расчетная ветровая нагрузка определяется по формуле:

Dcknqqnq





, где q

–

нормативная ветровая нагрузка.

Равнодействующая давления

qHR





Плечо l

– расстояние до середины некоторого участка расположенного выше

рассматриваемого сечения.

Суммарный ветровой момент:





lRM

3. Относительный эксцентриситет от ветровой и весовой нагрузок:

3,2

63,73,85

2,1151

3,13,1 





По найденным α

и с

и графику (рис. 11.9, в стр. 205, /1/) находим угол

β=1,186рад(68º)., определяющий сжатую зону трубы.

После этого определяем напряжения в бетоне сжатой зоны:

   

МПа 35

143,0114,3

186,1sin

186,114,3

5,21

sin











































нб









Напряжения в арматуре от ветровой нагрузки

МПа 3,2217

006,014,3

186,1sin

186,1

3,25,21

sin





































об

на

сn







4. Найденные значения напряжений сравниваем с допустимыми для принятых

материалов:

Для железобетона марки 300 по табл. 11.9 стр.206, /1/ находим

МПа 7tR

пр

. С учетом поправки на температуру материала 200

С –

5,0



(табл. 11.11 стр.

206, /1/) получим расчетное сопротивление бетона на осевое сжатие

МПа 5,35,07 tR

пр

Для профиля по табл. 11.10 стр.206, /1/ находим

МПа 290tR

. С учетом

поправки на температуру материала 200

С –

85,0



(табл. 11.11 стр. 206, /1/)

получим расчетное сопротивление арматуры

МПа 5,24685,0200 tR

2 7 0 ì



1 6 , 4 2 ì



8 , 3 2

0 , 1 ì

0 , 2 ì

2 6

Рис. 1 – дымовая труба.

Вывод:

МПа 5,3МПа35

 tR

прнб



МПа 5,246МПа3,2217

 tR

на



Найденные значения напряжения превышают допустимые для принятых

материалов, таким образом, для обеспечения требуемой прочности несущей

конструкции дымовой трубы необходимо увеличить диаметры и число продольной

арматуры, а также толщину оболочки.

Задание 3

Выбрать типоразмер батарейного циклона (БЦУ– М) при следующих параметрах:

1. топливо – Березовский бурый уголь;

2. котел БКЗ – 220 – 100;

3. паропроизводительность котла 220 т/ч (61,1 кг/с);

4. КПД котла 90 %;

5. требуемая степень очистки газов 0,9.

Характеристики Березовского бурого угля:

4,7 %

33 %

0,2%

0,4%

44,2%

3,1%

14,4 %

15,66 МДж/кг

Параметры котла:

Температура перегретого пара t

пп

= 540

С.

Давление перегретого пара Р

пп

= 100 кгс/см

Энтальпия перегретого пара h

пп

= 3476,9 кДж/кг

Давление питательной воды Р

пв

= 150 кгс/см

Температура питательной воды t

пв

= 230

Энтальпия питательной воды h

пв

= 993 кДж/кг

Коэффициент избытка воздуха в уходящих газах α

ух

= 1,37

Теплота воспринятая рабочей средой в котле:

 

кВт 8,151792)9939,3476(1,61 

пвпппк

hhDQ

Определяем расход топлива:

скг

пк

/8,10

156609,0

8,151792













Определяем теоретический объём воздуха, необходимый для полного сгорания

топлива:

= 0,0889(С

+0,375S

)+0,265Н

-0,0333О

= 0,0889(44,2+0,375*0,2)+0,265*3,1-0,0333*14,4 = 4,29 м

/кг

Теоретические объёмы продуктов сгорания:

a. Трёхатомных газов:

кгмSСV

PР

/8,0)2,0375,02,44(01866,0)375,0(01866,0



b. Азота:

кгмNVV

/39,34,0008,029,479,0008,079,0

300



c. Водяных паров:

0161,00124,0111,0

VWHV



кгмV

/82,029,40161,0330124,01,3111,0



Действительный объем дымовых газов на 1 кг сжигаемого топлива:

кгмVVVVV

ух

/6,629,4)137,1(0161,182,039,38,0)1(0161,1

222





Объемный расход дымовых газов:

смVBV

/ 28,716,68,10



Определение типоразмера золоуловителя

Приняв предварительно скорость газов в сечении каплеуловителя u=7,6 м/с

определяем необходимое сечение всех элементов батарейного циклона.

37,9

6,7

28,71

w 

Число элементов батарейного циклона на 1 котел

z 

, где w

= 0,042 м

– расчетное сечение элементов циклона

3,223

042,0

4,9



Принимаем z= 223.

По табл.(10.2, стр.173, /1/ выбираем типоразмер батарейного циклона

2 x 12 x m;

785,11

12*2

223

12*2



Принимаем m=12.

Уточняем z= 2*12*12 = 288.

Определяем параметры золоулавливания и параметры проскока для каждой

фракции. Результаты занесем в таблицу 1.1.

Табл. 1.1 – параметры золоулавливания.

di 1,25 3,25 5,15 8,15 13 20,5 32,5 40

Пi 0,654 1,236 1,68 2,282 3,115 4,22 5,738 6,59

Pi 0,52 0,29 0,168 0,102 0,044 0,015 0,003 0,001

Фi 6,5 6,5 12 18 25 20 9,5 2,5

Pi*Фi/

100

0,0338 0,0189 0,0224 0,0184 0,0111 0,0029 0,0003 0,0002

Определяем общий проскок

108,0

100





Определяем КПД золоуловителя

892,0108,011 



Определяем аэродинамическое сопротивление циклона







, где ρ – плотность газов,

ξ – коэффициент аэродинамического сопротивления, для БЦУ ξ = 115 ( стр.173[1]).

15,0

6,6





кг/м

505

6,7*15,0

115

P

Па.

Т.к. полученный КПД мало отличается от заданной степени очистки, а

аэродинамическое сопротивление входит в диапазон 500–700 Па данный типоразмер

циклона непригоден для использования, в связи с тем что скорость истечения газов

превышает рекомендуемую почти в два раза что в свою очередь приведет к появлению

вторичного уноса и снижению эффективности очистки дымовых газов от золы.

Список литературы

1. Вспомогательное оборудование тепловых электростанций: Учебное

пособие для вузов /Л.А. Рихтер, Д.П. Елизаров, В.М. Лавыгин. – М.:

Энергоатомиздат, 1987.

2. Эстеркин Р.И. Промышленные парогенерирующие установки. – Л.:

Энергия. Ленингр. отд-ние, 1980 – 400 с.,ил.

3. Расчет паровых котлов в примерах и задачах: Учебное пособие для

вузов. А.Н. Безгрешнов, Ю.М. Липов, Б.М. Шлейфер.-

М.:Энергоатомиздат,1991,-240с.