Добавил:
Upload Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз: Предмет: Файл:
М.у. к.курсовому проекту по дисц. Котельные уст...doc
Скачиваний:
0
Добавлен:
01.03.2025
Размер:
3.16 Mб
Скачать

2. Поверочно-конструкторский расчет пароперегревателя

2.1. Целью поверочно-конструкторского расчета пароперегревателя является определение расчетной поверхности нагрева. При известных тепловосприятиях, конструктивных размерах и характеристиках. Тепловосприятие пароперегревателя определено ранее, конструктивные размеры и характеристики поверхности заданы чертежом. Решением уравнения теплопередачи определяют требуемую (расчетную) величину поверхности нагрева пароперегревателя, сравнивают ее с заданной по чертежу и принимают решение о внесении конструктивных изменений в поверхность.

2.2. По чертежам парового котла составляют эскиз пароперегревателя в двух проекциях на миллиметровой бумаге в масштабе 1:25 или 1:50 (по согласованию с руководителем) и схему движения пара. На эскизе указывают все конструктивные размеры поверхности. Пример эскиза приведен на рис. 10

2.2.1. По чертежам, эскизу и данным из таблицы 4 в приложении составляют табл.21 конструктивных размеров и характеристик пароперегревателя, определяют фактические (по чертежу) поверхности нагрева, площади живых сечений для прохода газов и пара как для отдельных ступеней поверхности, так и в целом для всего пароперегревателя. Целесообразность разделения пароперегревателя на ступени обычно определяют характером взаимного движения сред (газов и пара) и размещением между ступенями пароохладителей. Нумерация ступеней в указаниях ведется по ходу газа. Поверхность нагрева для каждой ступени пароперегревателя определяют по наружному диаметру труб, полной длине змеевика (с учетом гибов) li и числу труб в ряду (поперек газохода) z1 . В нее включают также поверхность труб, приникающих к обмуровке, называемую дополнительной, которую определяют как произведение площади стены Fст, занятой этими трубами, на угловой коэффициент х, определяемый по номограмме 1 (рис.7 в приложении) на основании соотношений S1/d и e/d, причем e/d≈/d=0,5.

Таким образом, с учетом особенностей конструкции пароперегре­вателей поверхность нагрева каждой ступени определяют по формуле

Fiпе=z1i·di··li + Fстi·x, (97)

Рис. 10. Эскиз пароперегревателя парового котла Е-35-40

2.2.2. Глубину газового объема до пучка каждой ступени liоб и глубину пучка ступени liп определяют по рекомендациям раздела III.

Поперечный шаг в пределах каждой ступени пароперегревателей на рис. 10 не изменяется и потому совпадает со средним его значением.

Средний продольный шаг для каждой ступени определяют расчетом по формуле:

S2i=liп/(zi-1), (98)

Средние шаги (поперечный или продольный) для пароперегревателя в целом определяют по формуле:

Siср=(S'·F1пе+Si"·F2пе)/(F1пе+F2пе), (99)

По средним значениям шагов для пароперегревателя в целом S1ср и S2ср и среднему диаметру dср рассчитывают эффективную толщину излучающего слоя S, м. (раздел III).

2.2.3. Нередко в первой и второй ступенях пароперегревателя диаметры труб не одинаковы. Тогда определяют средний диаметр (наружный и внутренний) труб для пароперегревателя в целом по формуле:

dср=(F1пе+F2пе)/(F1пе/d1+F2пе/d2), (100)

По средним значениям шагов и диаметров находят их средние относительные значения для перегревателя в целом.

Таблица 21.

Конструктивные размеры и характеристики пароперегревателя по чертежам и данным из табл. 4 в приложении.

Наименование величены

обозначение

Единица

Номер ступени по ходу газа

Весь пароперегреватель

1

2

Наружный диаметр труб

d

м

d1

d2

dср

Внутренний диаметр труб

dвн

м

d1вн

d2вн

dвнср

Число труб в ряду

z1

Шт.

z1'

z1"

Число рядов по ходу газов

z2

Шт.

z2'

z2"

z2'+ z2"

Средний поперечный шаг труб

S1

м

S1'

S1"

S1ср

Средний продольный шаг труб

S2

м

S2'

S2"

S2ср

Средний относительный поперечный шаг

S1/d

S1'/d

S1"/d

S1'ср/d

Средний относительный продольный шаг

S2/d

S2'/d

S2"/d

S2'ср/d

Расположение труб

Шахматное или коридорное

Характер взаимного движения сред

Противоток, прямоток, смеш. ток и т.п.

Длина трубы змеевика

l

м

l1

l2

Поверхность, примыкающая к стене

Fст··x

м2

Fст·x

Fст·x

(Fст1+ Fст2x

Поверхность нагрева

Fпе

м2

F1пе

F1пе

F1пе+F1пе

Высота газохода на входе

A'

м

a1'

a2'

Высота газохода на выходе

a"

М

a1"

a2"

Ширина газохода

b

м

b

B

b

Площадь живого сечения для прохода газов на входе

F'

м2

F1'

F2'

То же на выходе

F"

м2

F1"

F2"

То же среднее

Fср

м2

F1ср

F2ср

Fср

Средняя эффективная толщина излучающего слоя

S

м

S

Глубина газов объёма до пучка

lоб

м

l1об

l2об

(l1+ l2)об

Глубина пучка

lп

м

l1п

l2п

(l1+ l2)п

Количество змеевиков, включённых параллельно по пару

M

Шт.

m1

M2

mср

Живое сечение для прохода пара

f

м2

f1

f2

fср

2.2.4. Площадь живого сечения для прохода газов при поперечном омывании газами пароперегревателя определяют на входе и выходе для каждой ступени (рис.10), а затем их усредняют. Если сечение входа Fвх и Fвых отличаются не более чем на 25%, то средние площадь сечения находят как среднеарифметическое, если же отличаются более чем на 25%, то усредняют по формуле 77 (раздел IV)

Площадь живого сечения на входе и выходе определяют по формуле:

Fi= ai·b – z1i·di·liпр, (101)

где ai- высота газохода на входе в ступень и на выходе из нее, принимаемая в плоскости, проходящей через оси первого и последнего ряда труб м.; liпр - длина проекции первого или последнего ряда труб на соответствующую (входную или выходную) плоскость сечения, м. Необходимо иметь в виду, что l1пр ai; b - ширина газохода (между обмуровкой боковых стен), м.; z1i - число труб в ряду для рассматриваемого сечения; di - наружный диаметр труб соответствующей ступени, м.

Площадь среднего живого сечения для прохода газов перегревателя в целом получают усреднением живых сечений ступеней по формуле (м2):

Fср=(F1+ F2)/[(F'1/F1ср)+(F'2/F2ср)], (102)

Площадь среднего живого сечения для прохода пара для каждой ступени определяют по формуле (м2):

fi = mi·· d2 i вн/4, (103)

Среднее его значение fср для перегревателя в целом рассчитывают по формуле, аналогичной (102).

2.3. Составляют таблицу исходных данных для поверочно-конструкторского теплового расчета пароперегревателя (табл. 22).

Средний удельный объем пара находят с использованием [1, 8] по удельным объемам пара в состоянии насыщения υн при давлении в барабане Рб и перегретого пара υпе при его температуре tпе и давлении после пароперегревателя Рпе по формуле

υср=( υн + υпе)/2, (104)

Все остальные величины были определены в предыдущих разделах.

2.3.1. Коэффициент теплопередачи определяют для перегрева­теля в целом по средним значениям необходимых величин из табл. 21,22 в соответствии с указаниями раздела III.

Коэффициент теплоотдачи от газов к стенке для всех схем пароперегревателей определяют по формуле (61), соответствующим номограммам и поправкам на lоб и lп, рекомендованным в разделе III; средняя температура газов =( "ф + "пе)/2.

Таблица 22.

Наименование величин

Обозначение

Единица

Величина

Температура газов до пароперегревателя

"ф

0С

Температура газов за пароперегревателем

"пе

0С

Температура пара в состоянии насыщения

tн

0С

Температура перегретого пара

tпе

0С

Средний удельный объем пара в пароперегревателе

υср

м3/кг

Тепловосприятие конвективное по балансу

Qкпе

кДж/кг

Средний объем газов в пароперегревателе (при песр)

Vr

м3/кг (м33)

Объемная доля водяных паров

н о

Суммарная объёмная доля трёхатомных газов

п

Массовая концентрация золы в газоходе

кг/кг

Коэффициент теплоотдачи от стенки к пару 2 определяют по рекомендациям раздела III при средних значениях давления бпе/2), температуры (tб+tпе/2) и скорости пара пср:

пср= υср·Dпе/fср, (105)

2.3.2. Температурный напор определяют в целом для всего пароперегревателя (раздел III).

Рекомендуемый в курсовом проекте метод определения среднего температурного напора для перегревателя в целом значительно сок­ращает объем расчетов (по сравнению с расчетом по ступеням), а вносимая при этом погрешность (в основном, за счет изменения тем­пературы пара в пароохладителе, установленном между ступенями) не оказывает серьезного влияния на результат теплового расчета.

Таким образом, на границах поверхности перегревателя в целом определяют больший и меньший температурные напоры (.как для чистого противотока) Δt'="ф- tпе и Δt"="пе- tн. Из значений Δt' и Δt" выбирают большие и меньшие Δtб' и Δt'м и ведут расчет по формулам раздела III.

Поправочный коэффициент Ψ определяют по номограмме12 рис. 21 в приложении. В пароперегревателях с последовательно смешанным током (рис.10) Ψ определяют из номограммы 12 по безразмерным параметрам A, P, R. Указанные параметры рассчитывают по формулам:

A=Fпрм/F, (106)

P=( tпе+tн)/("ф-tн), (107)

R=("ф+"пе)/(tпе+tн), (108)

где Fпрм — поверхность нагрева прямоточной ступени пароперегрева­теля, м2;

F — суммарная поверхность нагрева пароперегревателя, м2.

2.4. Определяют расчетную поверхность пароперегревателя по уравнений теплопередачи (раздел III):

Fпер=Qпек·Bр/K·Δt, (109)

и сравнивают с исходной поверхностью, изображенной на чертежах, эскизе, таблице 4 в приложении и указанной в табл.21.

Если невязка между этими поверхностями нагрева те превышает 2%, то никаких конструктивных изменений не вносят.

Если невязка ±[(Fпер-Fпе)/Fпер ]·100 > 2%,то необходимо соответст­венно увеличить или уменьшить число петель змеевика, как прави­ло , в выходном газоходе пароперегревателя, но их не следует выдвигать из горизонтального газохода в поворотную камеру более чем на треть глубины конвективной шахты. (Если в указанных габаритах конструктивная поверхность не размещается, ее развивают в кон­вективной шахте.).

Следует иметь в виду, что в "сдвоенной" петле змеевиков че­тыре ряда труб - для перегревателей на рис.10. Поэтому число петель n, которое необхо­димо разместить дополнительно или, наоборот, вырезать, определя­ют по формулам:

для пароперегревателе на рис. 10:

n ≈  (Fпеp-F)/4··di·z1i·i, (110)

где diz1ii - соответственно наружный диаметр труб, м; число труб в ряду; высота газохода (м) в той ступени пароперегревате­ля, поверхность которой изменяют.

Полученное число n округляют до ближайшего целого n .

Следует иметь в виду, что n должно быть числом целым, поэто­му выполненная конструктивная поверхность Fpk может немного не сов­падать с расчетной Fp. Изменения в компоновке пароперегревате­ля изображают на эскизе и чертеже.