1 Мета роботи

Метою роботи є ознайомлення з конструкцією пароперегрівача, визначення температури газів перед ним та коефіцієнта теплопередачі від газів до пари.

2 Теоретичні положення

Пароперегрівачі призначені для перегріву насиченої пари, яка надходить з випарювальної системи парового котла, а також для додаткового вторинного перегріву пари, яка частково відпрацювала в циліндрі високого тиску турбіни.

На рисунку 2.1 показані схеми , які найбільш часто зустрічаються, конструкції й компонування пароперегрівників.

Пароперегрівник (ПП) - один з основних тепловикористовуючих елементів котла, що працює в найбільш важких теплових умовах. З підвищенням параметрів пари частка теплоти, яка сприймається ПП, зростає. Метал ПП має найбільшу в порівнянні з іншими поверхнями нагрівання котла температуру, що обумовлено високими температурами пари й одночасно великими питомими тепловими навантаженнями поверхонь нагрівання.

Залежно від способу передачі теплоти газів до поверхні нагрівання ПП розділяють на радіаційні, напіврадіаційні й конвективні. Радіаційний ПП, звичайно, встановлюють на стелі топки, а також на її стінах по всій їхній висоті, частіше на фронтовій стінці. Температура металу радіаційного ПП перевищує температуру пари на 100…150 ⁰С, тому необхідно надійне охолодження труб, що досягається високою швидкістю пари (напіврадіаційні (ширмові) ПП можуть сприймати до 50 % всієї теплоти, необхідної для перегріву пари. Їх доцільно застосовувати в зоні температур газів 1200…1050 ⁰С, при цьому температура газів за ширмами знижується на 100…150 ⁰С.

а — 3,9 МПа, 440° С; б — 9,8 МПа, 510° С; в — 13,8 МПа, 570/570 ⁰С; г — 25 МПа, 565/570 ⁰С; 1 – конвективний первинний пароперегрівач (КПП); 2 - ширмовий первинний пароперегрівач (ШПП); 3 - стельовий пароперегрівач (ППП); 4 - проміжний конвективний пароперегрівач; 5 - проміжний ширмовий пароперегрівач; 6 - екрани.

Рисунок 2.1 – Схеми пароперегрівників

Ширмові ПП являють собою систему трубок, які утворюють плоскі щільні пакети із вхідними й вихідними колекторами. Розміщаються вони вертикально або горизонтально у верхній частині топки або в горизонтальному газоході з відстанню між пакетами 700...1000 мм. Припустима масова швидкість пари в ширмах кг/(м²·с).

Конвективні ПП виконують у вигляді пакетів труб шахового або коридорного розташування. Труби зігнуті у вигляді змійовиків, які приварені до круглих колекторів. Пакети труб розташовують у горизонтальному або вертикальному опускному газоходах вертикально або горизонтально. Температура газів у зоні КПП – 700…1100 ⁰С. Температура стінки перевищує приблизно на 50 ⁰С температуру пари, тому для надійної роботи металу КПП необхідні високі швидкості пари; масова швидкість пари в трубах КПП кг/(м²·с).

Основні закономірності, які використовуються при тепловому розрахунку: для радіаційних поверхонь - закон Стефана-Больцмана й окремі положення теорії подібності; для конвективних поверхонь - закон Ньютона-Ріхмана й окремі положення теорії подібності; для радіаційно-конвективних поверхонь - ті ж закономірності, що й при розрахунку конвективних поверхонь, при цьому частка променистого теплообміну враховується через коефіцієнт .

Для розрахунку процесів теплообміну в конвективних пароперегрівниках використаються наступні рівняння: теплового балансу по газах, кДж/кг

;

теплосприйняття пакетів КПП, кДж/кг

;

теплопередачі від газів до робочого середовища, кДж/кг

,

де - ентальпія газів перед та за КПП;

- присос холодного повітря в районі КПП;

- ентальпія холодного повітря;

- ентальпія пари на вході та виході з КПП.

У перевірочному розрахунку ентальпії пари й газу відомі лише на одному кінці поверхні (Н'_г, h'_пп або Н"_г, h"_пп). Задаючись одним значенням невідомої температури або ентальпії пари (h'_пп або h"_пп), знаходять значення Н'_г або Н"_г. Потім визначається температурний напір Δt. Для чистого прямотокового й протитокового руху Δt визначають як середньологарифмічну різницю, ⁰С

,

де і - найбільша і найменша різниця температур обох середовищ; при ( можливо визначити з виразу, ⁰С ).

Середній температурний напір у поверхнях нагріву з послідовним, паралельно-змішаним та перехресним рухом середовищ може бути визначений з урахуванням номограм, які наведені в [3].