3.3. Расчет пароперегревателя
Пароперегреватели предназначены для перегрева насыщенного пара, получаемого в теплогенераторах. Значения температуры перегретого пара не превышают 250...400°С. Для получения перегретого пара в производственно-отопительных котельных чаще всего применяют конвективные пароперегреватели, которые располагают по ходу движения газов после первых рядов труб конвективного пучка.
Пароперегреватель обычно состоит из группы параллельно включенных стальных змеевиков, составленных из труб малого диаметра (28–42 мм), соединенных коллекторами.
Конструктивный расчет конвективного пароперегревателя ведут в следующей последовательности:
1. Температуру
,°С,
и энтальпию
,
кДж/м3,
дымовых газов на входе в пароперегреватель
принимают равными значениями этих
параметров на выходе из топки:
,
.
2. Температуру tнп,oС, и энтальпию iнп, кДж/кг, насыщенного пара на входе в пароперегреватель определяют в зависимости от заданной величины давления в барабане теплогенератора.
tнп, = 195 oС, iнп = 2788,4 кДж/кг
3. Энтальпию iпп, кДж/кг, перегретого пара находят в зависимости от заданных его температуры tпп, °С, и давления в барабане теплогенератора.
tп, = 250 oС, iнп = 2927 кДж/кг
4. Определяют энтальпию присасываемого воздуха, кДж/м3
,
где 
– присосы воздуха в пароперегревателе.
кДж/м3
5.
Тепловосприятие пароперегревателя
вычисляют по формуле, кДж/м3
кДж/м3
6. Из уравнения
теплового баланса определяют энтальпию
дымовых газов на выходе из пароперегревателя,
,
кДж/м3
,
где 
– коэффициент сохранения теплоты.
кДж/м3
7. По величине Iпп
из It-диаграммы
(см. рис. 2.1) находят температуру дымовых
газов на выходе из пароперегревателя
,°С.
=
970°С.
8. Вычисляют средний температурный напор, °С:
°С
9.Определяют
коэффициент теплоотдачи конвекции при
поперечном омывании коридорных
гладкотрубных пучков
,
Вт/(м
)
,
где 
–
номинальный
коэффициент теплоотдачи Вт/(м2.К),
вычисляемый по скорости дымовых газов
(принимают
=
5–7 м/с) и наружному диаметру труб
пароперегревателя dпп;
сz
– поправка на количество рядов труб z
по
ходу движения дымовых газов, принимают
z
= 1; cs
– поправка на компоновку пароперегревателя,
зависящая от относительного продольного
и
поперечного
шагов; сф
– поправка на физические характеристики
потока.
Вт/(м
)
10. Вычисляют температуру загрязненной стенки труб пароперегревателя, °С:
°С
11. Определяют
коэффициент теплоотдачи излучением
продуктов сгорания для не запыленного
потока (при сжигании газа
и мазута,
а также слоевом сжигании твердого
топлива)
,
Вт/(м
):
,
Вт/(м
)
где
–
номинальный
коэффициент теплоотдачи излучением,
Вт/(м
),
определяемый по температуре стенки
труб пароперегревателя и средней
температуре дымовых газов;сг
–
поправка,
вводимая для не запыленного потока
дымовых газов; а
– степень
черноты излучающей среды, вычисляемая
по формуле
,
Вт/(м
)
где kг
–
коэффициент
ослабления лучей трехатомными газами,
(
МПа)-1;
rп
–
суммарная
объемная доля трехатомных газов; р
– давление в газоходе пароперегревателя,
МПа, для агрегатов работающих без наддува
р = 0,1
МПа; S
– оптическая толщина излучающего слоя
газов в межтрубном пространстве газохода
пароперегревателя, определяемая по
формуле, м:
12. Находят коэффициент
теплоотдачи от продуктов сгорания
к стенкам труб пароперегревателя
,
Вт/(м
)
,
Вт/(м
)
где
–
коэффициент
использования пучка труб пароперегревателя,
учитывающий уменьшение тепловосприятия
поверхности нагрева вследствие
неравномерного омывания её газами,
для поперечно омываемых пучков труб
конвективных пароперегревателей
=
1.
13. Рассчитывают
коэффициент теплоотдачи от стенки трубы
к пару
,
Вт/(м
):
,
Вт/(м
):
где
–
номинальный
коэффициент теплоотдачи, Вт/(м
),
определяемый по средним значениям
скорости, давления и температуры
пара в пароперегревателе, скорость
пара в трубах принимается в пределахWn
= 25-30
м/с; сd
–
поправка,
учитывающая влияние внутреннего диаметра
трубы пароперегревателя.
14. Определяют
коэффициент теплопередачи в
пароперегревателе Кпп,
Вт/(м
)
,
где 
–
коэффициент тепловой эффективности.
Вт/(м
)
15. Вычисляют требуемую поверхность нагрева пароперегревателя Нпп, м2
м2
16. Рассчитывают сечение трубок для прохода пара fn, м2:
fn=
,
где
– удельный
объем перегретого пара, м3/кг,
находят в зависимости от давления и
средней температуры пара.
fn=
м2
17. Определяют количество трубок пароперегревателя n, шт.
,
где dвн – внутренний диаметр трубок, м.
18. Находят длину одной трубки, l, м
19.
Вычисляют количество змеевиков
,
где hгаз – высота газохода, м.
