Автоматизация проектных расчетов подогревателя

Низкого давления ПТУ, работающего на влажном паре

 

Объект исследования: подогреватель низкого давления на примере ПНД-1 турбоагрегата Т-110-130, работающий на влажном паре.

Результаты, полученные лично автором: проанализированы особенности работы подогревателя, работающего на влажном паре (без зоны ОП). Разработаны математическая модель и методика автоматизированного расчета регенеративного подогревателя низкого давления поверхностного типа, а также выполнен пример расчета ПНД.

Расчет регенеративных подогревателей низкого давления является объемной, трудоемкой и сложной задачей. Поэтому возникает вопрос о процессе автоматизации данного расчета.

Создание подобного рода автоматизированного расчета является актуальной задачей, поскольку в практике инженерных расчетов существует множество вариантов задания начальных параметров для проектирования подогревателей низкого давления различных турбоагрегатов. Программа позволит быстро осуществить проверку на каждом этапе расчета, а также проанализировать полученные результаты спроектированного теплообменного аппарата.

Подогреватели низкого давления применяются для регенеративного подогрева основного конденсата в паротурбинных установках, за счет теплоты греющего пара из отбора турбины. Благодаря такому подогреву воды пар регенеративных отборов производит в турбине работу без потери отработавшего тепла, так как это тепло возвращается в котельный агрегат подогретой питательной водой.

Регенеративные подогреватели подразделяются на поверхностные и смешивающие. В подогревателях поверхностного типа конденсат паровых турбин или питательная вода прокачивается по стальным или латунным трубкам, расположенным в общем цилиндрическом корпусе, а греющий пар омывает трубки снаружи, конденсируясь при этом на поверхности этих трубок.

Конструктивная схема подогревателя должна обеспечить наиболее полное использование теплоты греющего пара, который может быть перегретым или насыщенным. В зависимости от этого можно выделить две или три зоны передачи теплоты. В качестве прототипа был выбран подогреватель ПН-1800-42-8-IA. У данного подогревателя отсутствует зона охлаждения пара (ОП). Отбор пара происходит из ЦНД. Пар отрабатывает до такой степени, что в подогреватель поступает влажный пар.

Расчет начинается с ввода начальных данных, который производится с использованием элементов экранного интерфейса. Используя арсенал визуальных элементов (окон, радиокнопок, ползунков и пр.) удалось обеспечить в интерактивном режиме ввод всех показателей компоновки теплообменника:

- количество колонн спиральных трубчатых теплообменных элементов,

- число плоскостей и число витков спиральных трубчатых теплообменных элементов

- диаметр и толщину стенки трубок,

- зазоры между трубками и кожухами,

- расходы теплоносителелей по характерным зонам.

Основные результаты расчетов представлены по зонам конденсации и охлаждения конденсата:

- тепловые потоки,

- логарифмические температурные напоры,

- средние скорости в зонах, коэффициенты теплоотдачи с нагреваемой и греющей стороны,

- коэффициенты теплопередачи,

- площади теплообменной поверхности,

- длины прямых участков трубок,

- расход греющего пара на подогреватель,

- общая площадь теплообменной поверхности,

- общее число трубок в теплообменнике,

- диаметр кожуха и высота ПНД.

Составленная программа позволяет не полностью автоматизировать процесс расчета ПНД. Поэтому усовершенствование данного расчета является актуальной задачей.

 

Материал поступил в редколлегию 20.05.2017

 

 

УДК 620.9

Д.С. Лученко

Научный руководитель: доцент кафедры «Промышленная теплоэнергетика», к.т.н., А.С. Стребков

pte@tu-bryansk.ru

 

Разработка средств автоматизированной проверки

адекватности теплотехнических расчетов при проектировании подогревателей высокого давления паротурбинных установок

 

Объект исследования: подогреватель высокого давления (ПВД) кол-лекторно-спирального типа.

Результаты, полученные лично автором: оценка диапазона ошибок, обнаруживаемых при проверке курсовых работ с использованием автома-тизированной модели теплопереноса в зонах охлаждения и конденсации.

Основной задачей работы являлась разработка средстве автоматизиро-ванного расчета для проверки результатов курсового проектирования ПВД.

Разработанное приложение возможно использовать в учебном процессе. Проверка расчетов проводится без необходимости анализа программного кода. Для этого необходимо используя Web-интерфейс и элементы управления программы задать начальные данные для проверяемого варианта компоновки ПВД. Имеющийся набор итоговых результатов, по которым можно оценить правильность расчета. При расхождении результатов можно открыть математическую модель, где подробно расписано определение каждого параметра и по пунктам найти ошибку расчета. Была составлена математическая модель расчета и реализована в среде Mathcad.

Для использования данной модели составлены рекомендации, следуя которым необходимо проводить проверку результатов расчета:

- Сформирован перечень данных для ввода при проверке расчета;

- Описан процесс ввода и контроля промежуточных результатов при проектировании;

- Сформирован перечень данных, по которым будет производиться проверка адекватности расчета.

Было проверено несколько курсовых работ, в результате проверки было выявлено, что ошибки в расчетах, в основном связаны с нарушением методики расчета при определении длины спирального элемента и при определении среднего коэффициента теплоотдачи по паровой стороне.

 

Материал поступил в редколлегию 20.05.2017

 

УДК 620.9

С.А. Мелех

Научный руководитель: профессор кафедры «Промышленная теплоэнергетика», д.т.н., А.А. Анисин

pte@tu-bryansk.ru