Конструкционный расчет парогенератора

Цель расчета:

• · определение габаритных размеров корпуса парогенератора,
• · размещение трубной поверхности теплообмена в корпусе парогенератора,
• · определение диаметра коллекторов,
• · разбивка трубной поверхности на ряды и пучки.

Принимаем :

• · Форма трубок ПТО — Uобразная,
• · расположение трубок ПТО — коридорное.

Общее число трубок ПТО по уравнению неразрывности (G = *w*F) (F=n*F1тр), шт.:

.

(G1 — кг/с; - кг/м3; - м/c; - внутренний диаметр трубок, мм).

Примечание: число трубок n округляем до ближайшего целого четного значения.

Средняя (расчетная) длина трубок ПТО предварительно, м:

.

(FПТО — м2; dср = (dн + dвн)/2=(15+12,4)/2=13,7, мм; n — шт).

Рис. 9. Максимальная, минимальная и средняя длины трубок ПТО

Примечание: допустимая длина одной трубки не должна превышать 12… 14 м. Если полученная длина трубки неприемлема, то рекомендуется изменить диаметр трубок ПТО;

Принимаем шаги (расстояния между осями) трубок поверхности теплообмена:

Рис. 10. Шаг трубок ПТО в горизонтальном и вертикальном рядах.

S1 — шаг трубок ПТО в горизонтальном ряду, мм.

S2 — шаг трубок ПТО в вертикальном ряду, мм.

n1 — общее число трубок в горизонтальной плоскости.

n2 — число горизонтальных рядов.

минимально допустимый шаг трубок по внутренней поверхности коллектора должен быть не менее 1,25−1,3 величины наружного диаметра трубок:

Smin = (1.25 — 1.3) dн=(1.25 — 1.3)· 15=18,75−19,50.

шаг трубок в горизонтальном ряду:

S1 = (1.4 — 1.6) dн=(1.4 — 1.6)· 1=21−24= 22.

В первом приближении можно принять S1 = 1.47dн с последующим уточнением в случае необходимости.

шаг трубок в вертикальном ряду:

S2 = (1.3 — 1.4) dн=(1.3 — 1.4)· 15=19,5 -21, примем S2 =21.

Определение внутреннего диаметра коллекторов.

Общее число трубок в горизонтальной плоскости, шт.

или.

(здесь , — - наружный и внутренний диаметр коллектора; все значения в мм;).

Примечание: число n1 округляем до ближайшего целого четного значения. Принимаем.

Число горизонтальных рядов (число труб в одном вертикальном ряду):

.

Примечание: число n2 округляем до ближайшего целого значения.

Выполняем уточнение значений n, w1, LСР.

общее число трубок, шт.: ;

средняя по сечению скорость теплоносителя в трубках, шт.:

(G1 — кг/с; - кг/м3; - м/c; - мм).

средняя длина трубок ПТО, м.

.

(FПТО — м2; dср — мм; n — шт).

Величину LСР округляем до мм.

Суммарное расстояние, не занятое трубной поверхностью в диаметральной плоскости ПГ, мм:

BСВ = ZКОР (центр)bсв (центр) + 2bсв (перифер)=3· 150+2·250=950.

ZКОР (центр) = 1 или 3 — число межпакетных коридоров; примем 3 коридора;

bсв (центр) — ширина межпакетных (центральных) коридоров 100 — 200 мм, примем 150 мм;

bсв (перифер) — ширина периферийных коридоров 200 — 300 мм; примем 250 мм.

Диаметр корпуса по ширине, мм.

D1 = n1S1 + BСВ = 98· 22+950 = 3106.

Диаметр корпуса по высоте, мм.

D2 = h1 + h2 + h3 + h4 + h5 = 400+1848+150+650+300=3348.

Можно рекомендовать следующие значения:

• а) h1 = 300 … 700 мм — расстояние от нижней образующей корпуса ПГ до нижнего ряда труб ПТО;
• б) h2 = n2S2=88· 21=1848, мм — высота трубного пучка ПТО;
• в) h3 = 150 … 200 мм — глубина погружения труб ПТО под зеркало испарения;
• г) h4 = 600 … 1200 мм — высота парового пространства (иначе: расстояние от зеркала испарения до низа сепарационных устройств);
• д) h5 = 200 … 600 мм — расстояние от низа сепарационных устройств до верхней образующей корпуса ПГ.

Примечание:

• — высоты h1, …, h5 в первом приближении принимаются минимальными.
• — высоты h1, …, h5 во всех вариантов (при всех скоростях) должны быть одинаковыми

В качестве диаметра корпуса принимается наибольшее из полученных значений D1 и D2, мм:

D = max (D1, D2)=3348.

В случае существенного неравенства диаметров D1 и D2:

Если D1.

Полученное значение нужно распределить на коридоры (на центральные).

Если D1>D2, то нужно пересчитывать высоты h1, h3, h4, h5 (лучше увеличить h4).

Примечание.

А. При вычислении диаметра корпуса должно быть выполнено условие:

.

Б. Кроме того, если диаметр корпуса D> 4200 (мм), то такой вариант отбрасываем по условиям не транспортабельности.

Длина корпуса ПГ, мм.

L = 2*(Lцил + bдн) + Dкн = 2· (2743,4+669,6)+760 = 7586;

Рис. 11.

на рисунке для наглядности коллекторы показаны на одной продольной оси bДН — ширина днища ПГ (bДН 0,2*D=0,2· 3348=669,6< 700). Lцил — длина цилиндрической части:

Lцил = Lпр + Rбол= 1319,4+1424= 2743,4.

Rбол — наибольший радиус сгиба труб — для трубы максимального диаметра,.

Rбол = (D — 2bсв (перифер))/2=(3348−2· 250)/2= 1424;

Rмал = bсв (центр) /2=150/2=75 — радиус сгиба для минимальной трубы;

Rср = (Rбол + Rмал) /2=(1424+75)/2=749,5 — радиус гиба для средней трубы;

Lпр — длина прямого участка труб,.

Lпр = (Lср — Rср) / 2 = (4993 — р· 749,5)/2= 1319,4(т.к. Lср =2 Lпр + Rср) При расчете тепловой разверки потребуется длина самой длинной и самой короткой трубки, мм:

Lмах = 2 Lпр + Rбол + 0.9· Dкн = 2· 1319,4 + 1424 + 0,9· 760 = 7796;

Lмin = 2 Lпр + Rмал+ 0.9· Dкн = 2· 1319,4+ 75 + 0,9· 760 = 3558 ;

Результаты расчетов сведем в итоговую таблицу.

Таблица 6.

Построим графики:

Lср = f (w1), L = f (w1), D = f (w1).

Рис. 12.

Рис. 13.

Рис. 14.