Параметры да-5/2

Пример расчета деаэратора струйно-барботажного типа.
Принятый тип деаэратора - ДП-1000. Исходные данные к расчету принимаем из расчета тепловой схемы блока К-300-240: давление в деаэраторе - 0.7 МПа; расход основного конденсата - 207.02 кг/с; расход дренажа ПВД - 49.762 кг/с; расход питательной воды - 267.26 кг/с. Из теплового баланса деаэратора находим: расход греющего пара равен 2.717 кг/с.
В водораспределитель деаэратора поступают поток основного конденсата с расходом G_о.к., поток воды из уплотнений насоса с расходом G_у.н. и энтальпией h_у.н., кДж/кг. Суммарный расход воды, подающейся в водораспределитель G₁ = G_о.к. + G_у.н. = 207.02 + 9.31 = 216.33 кг/с. Энтальпия воды в водораспределителе
h₁ = (G_у.н. · h_у.н. + G_о.к. · h_о.к.) / G₁ = (9.31 · 565.3 + 207.02 · 668.3) / 216.33 = 663.87 кДж/кг.
Температура воды в водораспределителе t_в1 = 157.3°С. Горячие потоки (греющий пар и конденсат ПВД) поступают в нижнюю часть колонки деаэратора. При этом за счет теплоты перегрева греющего пара из потока конденсата ПВД образуется пар в количестве G^'_п = 5.884 кг/с, которое определено из уравнений теплового и материального балансов.
Принимаем диаметр отверстий верхней тарелки d₀ = 0.005 м, высоту подпора на тарелке h = 0.05 м. Скорость истечения воды из отверстий тарелки
м/с.
Необходимое число отверстий в тарелке
N = 4 · G₁ · p_в / (p · d₀ · w_в) = 4 · 216.33 · 0.001099 / (π · 0.005² · 0.961) = 12603 шт.
При шахматном размещении отверстий с шагом S = l.5 · d₀ площадь тарелки, занятая отверстиями:
F_отв = N · S² / 2 = 12603 · 0.0075² / 2 = 0.354 м².
Принимаем наружный диаметр размещения отверстий в тарелке D₁ = 2 м, тогда внутренний диаметр
м.
Площадь живого сечения для прохода пара по внутренней границе струйного отсека при длине струй L; = 0.6 м
F₂ = p · D₂ · L · (S - d₀) / S = π · 1.884 · 0.6 · 0.5 / 1.5 = 1.184 м².
Площадь живого сечения для прохода пара по внешней границе струйного отсека
F₁ = p · D₁ · L · (S - d₀) / S = π · 2 · 0.6 · 0.5 / 1.5 = 1.257 м².
Скорость пара на входе в струйный отсек
w₁ = G^'_п · v_п / F₂ = 5.884 · 0.2727 / 1.184 = 1.356 м/с.
Скорость пара на выходе из струйного отсека
w₂ = G_вып · v_п / F₁ = 1.41 · 0.2727 / 1.257 = 0.306 м/с.
Здесь значение G_вып = 1.41 кг/с принято равным расходу пара на уплотнения и эжектор.
Средняя скорость пара в струйном отсеке
w_п = (w₁ + w₂) / 2 = (1.356 + 0.306)/2 = 0.831 м/с.
Температура воды на выходе из струйного отсека, определяемая из выражения:
lg(t_s - t_в1) / (t_s - t_в2) = А · (L / d₀^0.7) · (w_п / w_в)^0.3.
при А = 0.5 для давления 0.7 МПа, равна t_в2 = 164.45°С (h_в2 = 690 кДж/кг).
Количество пара, конденсирующегося в струйном отсеке,
G_конд = G₁ · (h_в2 - h_в1) / (h_д - h_в2) = 216.33 · (690 - 663.87) / (2762.9 - 690) = 2.812 кг/с.
Концентрация кислорода в потоке воды, поступающем в водораспределительное устройство, C_O2^исх = 100 мкг/кг. Концентрация кислорода в потоке воды, поступающем на барботажную тарелку С_O2, определяемая из выражения:
lg(С_O2^исх / С_O2) = В · (L / d₀^0.7) · (w_п / w_в)^0.3 · (G₁ / G_конд)^0.5.
при В = 32 · 10^-4 для давления 0.7 МПа, С_O2 = 21.48 мкг/кг.
Расход пара, поступающего на барботажную тарелку, равен расходу пара, подающегося в деаэратор
G_п.бар. = G_д = 2.717 кг/с.
Расход воды, поступающий на барботажную тарелку
G_в.бар = G₁ + G_конд + G_в = 216.33 + 2.812 + 46.595 = 265.65 кг/с.
Ширина порога перелива для барботажной тарелки b = 2 м при диаметре колонки D_K = 2.4 м. Расход воды через 1 м ширины перелива q = G_в.бар / b = 132.825 кг/(м·с).
Минимально допустимая скорость пара в отверстиях тарелки
м/с.
Из конструктивных соображений принимаем ширину и длину барботажной области равной ширине водослива, Диаметр пароперепускного патрубка гидрозатвора d_вых принимаем равным 0.45 м. Тогда площадь барботажной области (площадь тарелки, занятой отверстиями)
F_бар = b · l_бар - 0.785 · d²_вых = 2 · 2 - 0.785 · 0.45² = 3.841 м.
Приведенная скорость пара при барботаже
w_п = G_п.бар · v_п / F_бар = 2.717 · 0.2727 / 3.841 = 0.193 м/с.
Высота динамического слоя жидкости на тарелке
h_дин = (0.8 - 0.12 · r_п · w_п²) · h₀ = (0.8 - 0.12 · 3.667 · 0.193²) · 0.3 = 0.232 м.
В соответствии с нормами ПТЭ принимаем концентрацию кислорода в деаэрированной воде С_O2^вых = 10 мкг/кг. Тогда количество кислорода, подлежащего удалению при барботаже
G_O2 = G_в.бар · (С_O2 - С_O2^вых) = 265.65 · (21.48 - 10) = 3049.662 мкг/с.
Скорость течения воды на барботажном листе
w_ж = q / (h_дин · r_в) = 132.825 / (0.232 · 902.36) = 0.634 м/с.
Коэффициент массопередачи на барботажной тарелке
k_O2 = 1.32 / 3500 · 10⁶ · w_ж · La^0.33 = 367 · 0.634 · (3.667 · 0.193² · 0.005/0.0454)^0.33 = 58.166 кг/(м²·с).
Среднелогарифмический концентрационный напор
DC_ср = (С_O2 - С_O2^вых) / ln(С_O2 / С_O2^вых) = (21.48 - 10) / ln(21.48 / 10) = 15.031 мкг/кг.
Необходимая площадь барботажной тарелки
F_бар = G_O2 / (k_O2 · DC_ср) = 3049.662 / (58.166 · 15.031) = 3.487 м².
Полученное значение F_бар хорошо согласуется с принятыми конструктивными характеристиками барботажной тарелки, при которых достигается требуемая степень деаэрации воды.