Расчет режимных и конструктивных характеристик ступеней сепарации пара

 

В данном ПГ в качестве второй ступени сепарации пара используют вертикальные жалюзийные сепараторы (Рис. 2.1)

Ширина собственно жалюзей b_ж=80мм

Массовое паросодержание на входе в сепаратор х=0.9

Примем коєффициент неравномерности К_р=0.7

Определим критическую скорость пара на входе в сепаратор:

 

 (2.25)

 

Коєффициент поверхностного натяжения:

Н/м;

 

Плотности воды и пара на линии насыщения

 

кг/м³;

кг/м³;

 

Угол наклона жалюзи ;

 

 

С учетом коєффициента запаса

 

 

Площадь проходного сечения,обеспечивающая требуемую скорость пара

 

 

Число окружностей, по которым располагаются блоки жалюзи

 

(2.26)

 

Здесь мы приняли первоначальный шаг расположения окружностей сепараторов 200 мм с последующим уточнением

Внутренний диаметр корпуса

 

 

В результате округления ,тогда шаг их расположения

 

 

Исходя из расположения блоков по концентрическим окружностям,сумма диаметров этих окружностей

 

(2.27)

где С=N_okp-1=9-1=8

 

Высота жалюзийного сепаратора

 

 

Циклоная сепорация (Рис. 2.2):

Рисунок 2.2 - Осевой сепаратор

 

N_c=

 

тогда число шестиугольников

 

m=

 

тогда ширина циклоного сепоратора h=0,24^.14=3,36м

 

D_вн^вер.об.=h+2^.0,6=3,36+1,2=4,56м

 

Диаметры входных и выходных патрубков теплоносителя и рабочего тела

 

Система подачи питательной воды состоит из торроидального коллектора, выполненного из трубы диаметром 377х10, и приваренных к нему раздающих труб диаметром 60х2 мм [1].

Скорость питательной воды в коллекторе:

 

Скорость воды в раздающих трубках:

 

 

Площадь проходного сечения раздающих труб:

 

 

Число раздающих труб(расчетное):

 

 

Расчитаем диаметр входного отверстия коллектора для входа теплоносителя

 

 

Диаметры патрубков выбираются таким образом, чтобы скорость среды не превышала допустимую скорость в трубопроводах подсоединяемых к патрубкам. Для воды W_тр^доп 8-10 м/с

для пара среднего давления W_тр^доп <50-60 м/с.

Внутренний диаметр патрубков входа и выхода теплоносителя принемается d_в^’= d_в^’’=0,97м.

Удельный обьем воды при t₁^’ и t₁^’’ равны соответственно

 м³/кг

 м³/кг.

 

Скорость теплоносителя:

во входном патрубке

 

W_{1 вх} =

 

в выходном патрубке

 

W_{1 вых}= W_{1 вх}

 

Внутренний диаметр патрубка входа питательной воды: d_в2’=0,3м; Удельный обьем воды:

 

 м³/кг;

 

скорость воды в патрубке

 

W₂^’’=

 

Внутренний диаметр патрубка для выхода пара: d^п_в2=0,6м; Удельный обьем пара:  м³/кг

 

W₂^’’=

Для непрерывной и периодической продувки в ПГ предусмотрены штуцера диаметром 100мм под трубу 114х7. Непрерывная продувка осуществляется из зоны до смешения питательной и отсепарированной воды через торовый коллектор с перфорациями; периодическая продувка - из нижней части корпуса ПГ.

3 
ПРОЧНОСТНОЙ РАСЧЁТ ЭЛЕМЕНТОВ ПАРОГЕНЕРАТОРА

Расчет толщины камеры подвода теплоносителя к трубам поверхности нагрева (Рис. 3.1)

Рисунок 3.1 - Перфорированная часть камеры подвода теплоносителя

 

Принимаем внутренний диаметр коллектора d =0,93 м

Материал камеры - Сталь 10ГН2МФА

Расположение отверстий под трубы в камере - шахматное

Шаг труб (отверстий) по периметру коллектора в поперечном ряде отверстий, отнесенный к внутренней поверхности коллектора [3];

 

(S₁) =1.5·d_н =1.5·16·10^-3=0.024 м

S_2k = 2·d_н = 2·16 ·10^-3=0.032 м

 

Расчёт выполняется при S_1k = 0.5·(d_н ^к+d _вн^к)

Диаметр отверстий под трубы d₀ = d_н + 0.2мм = 16 + 0.2 = 16.2мм

Длина камеры, не занятая сверлениями под трубы a = 0.7м

Число труб поверхности нагрева n = 10562шт

Число труб в одном поперечном ряду n_1к = 122 шт

Число поперечных рядов n_2к = 90 шт

Коллектор должен быть рассчитан на давление Р₁’=17 МПа, что соответствует

Р_р=1.25×0.9×0.102 Р₁’= 1,95 кгс/мм² и температуру t₁’=320 C, которой отвечает номинальное допустимое напряжение [s_н] =23,6 кгс/мм²

Коэффициенты прочности для ослабляющих рядов отверстий

Поперечного направления

 

(3.1)

Продольного направления

 

(3.2)

Косого направления

 

(3.3)

 

где m = S_1k / S_2k - отношение шагов отверстий соответственно в поперечном и продольном направлении

n = 2 при шахматном расположении отверстий (n = 1 при коридорном)

Итерация 1

S_1k= (S₁) =1.5·d_н =1.5·16·10^-3=0.024 м

 

По (3.1) находим

 

 

По (3.2) находим

 

 

По (3.3) находим

 

m = S_1k / S_2k =1.5 / 2 = 0.75

 

Значит j_min = 0.2

Толщина стенки камеры

 

(3.4)

 

По (3.4) находим

 

мм

Для следующей итерации

 

(3.5)

 

Из (3.5) находим

 

мм

 

Итерация 2

S_1k= 30 мм

По (3.1) находим

 

 

По (3.2) находим

По (3.3) находим

 

m = S_1k / S_2k =30 / 32= 0.938

 

Значит j_min = 0.286

По (3.4) находим

мм

 

Из (3.5) находим S_1k для следующей итерации

 

мм

 

Итерация 3

S_1k= 28 мм

По (3.1) находим

 

 

По (3.2) находим

По (3.3) находим

 

m = S_1k / S_2k =28 / 32 = 0.875

 

Значит j_min = 0.254

По (3.4) находим

 

мм

Из (3.5) находим S_1k для следующей итерации

 

мм

 

Итерация 4

S_1k= 28,6 мм

По (3.1) находим

 

 

По (3.2) находим

По (3.3) находим

 

m = S_1k / S_2k =28,6 / 32 = 0.894

 

Значит j_min = 0.182

По (3.4) находим

 

мм

 

Из (3.5) находим S_1k для следующей итерации

мм

 

Итерация 5

S_1k= 28,7 мм

По (3.1) находим

 

 

По (3.2) находим

По (3.3) находим

 

m = S_1k / S_2k =28,7 / 32 = 0.897

 

Значит j_min = 0.255

По (3.4) находим

 

мм

 

Из (3.5) находим S_1k для следующей итерации

 

мм

Итерация 6

S_1k= 28,6 мм

По (3.1) находим

 

 

По (3.2) находим

По (3.3) находим

 

m = S_1k / S_2k =28,6 / 32 = 0.894

 

Значит j_min = 0.2607

По (3.4) находим

 

мм

 

Результаты итерационного расчёта d_кол приведены в таблице 3.1.

 

	1	2	3	4	5	6
S1k, мм	24	30	28	28,6	28,7	28,6
j1	0.65	0.92	0.84	0.867	0.871	0.867
j2	0.49	0.49	0.49	0.49	0.49	0.49
j3	0.2	0.286	0.257	0.253	0.255	0.253
dкол,мм	242	157	178	182	179,8	182

Таблица 3.1 - Результаты итерационного расчёта d_кол

По результатам таблицы 2 принимаю d_кол = 182 мм = 0.182 м

Масса камеры теплоносителя:

 

 

Расчет коллектора

 

Материал коллектора Сталь-10ГН2МФА, плакированная со стороны, омываемой ТН, сталью 10Х18Н10Т.

Коллектор должен быть рассчитан на давление Р₁’=17 МПа, что соответствует Р_р=1.25×0.9×0.102 Р₁’= 1.95 кгс/мм² и температуру t₁’=320C, которой отвечает номинальное допустимое напряжение [s_н] =23,6кгс/мм²

Внутренний диаметр коллектора d =0,93 м

Камера теплоносителя. Материал - ст.10ГН2МФА.

Наружный и внутренний диаметр камер:

 

d_н.к.=0,93+2·0.182=1.294 м, d_в.к.=0,93 м.

 

Высота камер:

 

h_k=h_k,111p+2^.0.35=1,05+0,7=1,75.

 

Соединительная обечайка (Рис. 3.2).

Рисунок 3.2 - Соединительная обечайка

 

Коэф. прочности для труб j = 1 т.к нет ослабляющих отверстий.

 

мм

 

Наружный диаметр:

 

d_{н СО} = d_{в СО}+2^.d_СО =0,93+2^.0,0401= 1,01 м

 

Высота обечайки:

 

h_CO=h₁₁^н-2^.0.35=4,07-0.7=3,37м

 

Наружная обечайка коллектора (Рис. 3.3).

 

Рисунок 3.3 - Наружная обечайка

d_в.НО =d_в.к.=0,93 м

мм

 

Принимаем мм

h_НO=3,5 м

Эллиптическая крышка (Рис 3.4).

 

Рисунок 3.4 - Эллиптическая крышка

 

Внутренний диаметр днища:

 

 

Толщина днища:

 

 

где Н_д - высота днища,

 

;

[σ_н] = 23,6 кгс/мм²;

φ - коэффициент прочности днища. Поскольку нету ослабляющих отверстий, то φ = 1.

Получим:

 

 

Разделительная обечайка (Рис 3.5):

 

Рисунок 3.5 - Разделительная обечайка

 

Внутренний диаметр рассчитывается из условия равенства площадей каналов кольцевого и круглого сечений: