Тепловые двигатели в целом. Получение, распределение и использование пара. Паровые машины всех видов и типов. Паровые котлы. Паросиловые установки

В учебно-методическом пособии приведены общие методы расчета теплообменных аппаратов различного типа. Рассмотрены основы физических процессов передачи теплоты. Даны рекомендации для подготовки к практическим занятиям и самостоятельной работе, разъяснен порядок выполнения расчетов с приведенными примерами.

Представлена методика расчета коэффициента сепарации полидисперсной капельной влаги из потока влажного пара или воздуха в вертикальном циклоне с боковым тангенциальным входом потока рабочего тела, а также гистограммы распределения по размерам не осевших капель и эпюры распределения по внутренней поверхности стенки циклона массового расхода осевшей жидкости. Она включает газодинамическую модель движения газовой и жидкой фаз рабочего тела внутри циклона и подход, реализующий идею пространственной и фракционной дискретизации процесса сепарации. На основе расчетов кинематики капельной влаги конкретных циклонов показана целесообразность совершенствования принятой системы влагоудаления, связанного с выполнением промежуточных влагоотводящих устройств, рациональным их размещением на поверхности обечайки и заданием оптимальных конструктивных размеров.

Представлена методика расчета коэффициента сепарации твердых включений из газовоздушных потоков для многоступенчатых систем пылезолоулавливания, состоящих из ряда последовательно установленных сепарационных устройств различного конструктивного исполнения и принципа действия. Она основана на на раздельном последовательном анализе процессов улавливания и прохождения отдельных фракций твердых частиц полидисперсной структуры. Методика дает информацию об изменении дисперсного состава твердых включений при прохождении газовоздушного потока по системе очистки и позволяет целенаправленно подбирать эффективное сочетание различных типов сепараторов.

Разработана математическая модель системы регулирования конденсационной турбины ПТ-25/30-90/10М (ПТ-12/15-35/10М) Калужского турбинного завода. Турбина активного типа имеет два регулируемых (производственный и теплофикационный) и три нерегулируемых объема для регенеративного подогрева питательной воды. Эта турбина предназначена для привода синхронного электрического генератора типа ТВС-30 мощностью 30 МВт с частотой вращения 3000 об/мин и для снабжения тепловых потребителей паром из регулируемых отборов. Динамика системы регулирования турбины описывается нелинейной системой из двенадцати дифференциальных уравнений. Проанализированы модели турбины путем численного решения дифференциальных уравнений на ЭВМ и проведено сравнение полученных результатов с результатами экспериментов, подтвердившее высокую степень адекватности математических моделей.

Представлены и решены задачи, относящиеся к гидродинамике, теплообмену и горению в паровых котлах. Обсуждаются математические постановки задач, этапы их решения и алгоритмы. В большинстве случаев результаты получены с использованием ЭВМ. Применены современные методы вычислений, приведены необходимые сведения из соответствующих разделов математики.

Дано представление о круговых термодинамических процессах (циклах) и об обратимых и действительных (необратимых) циклах теплоэнергетических установок. Показано, в чем заключается недостаточность анализа эффективности циклов и установок, базирующегося только на 1-м законе термодинамики; описано, в чем состоит анализ эффективности установок, основанный на обоих - 1-м и 2-м - законах термодинамики (эксергетический анализ). Объяснены понятия эксергии и эксергетических потерь. Приведены примеры применения различных методов анализа эффективности: метода коэффициентов полезного действия при анализе теплосиловой установки, а также энтропийного и эксергетического методов во всех разобранных примерах.

Настоящая методика предназначена для практического использования при выполнении курсовых проектов по паровым котлам студентами как дневного, так и заочного отделений, обучающимися по специальностям «Тепловые электрические станции» и «Энергетика промышленных предприятий». Подготовлена на основе работы «Тепловой расчет котлов» (Нормативный метод). – Изд. 3-е. – СПб., 1998, а также Методических указаний для курсового проектирования паровых котлов кафедры ТЭС Ивановского энергетического института.