7. Расчет пароперегревателя
Радиационный пароперегреватель конструктивно выполняется в виде вертикальных настенных или, чаще всего, горизонтальных потолочных панелей. Такие панели могут закрывать потолок топки, стены горизонтального газохода и стены поворотной камеры. Поэтому, в общем случае, приращение энтальпии пара в радиационном перегревателе составляет, кДж/кг
∆iрпп = ∆iтст + ∆iтпот + ∑∆iгг + ∑∆iпк ,
где ∆iтст – приращение энтальпии пара в настенной части топочной камеры; ∆iтпот – то же на потолке топочной камеры; ∆iггпот, ∆iггст – то же в потолочной части и по стенам горизонтального газохода; ∑∆iпк – то же при размещении перегревательной поверхности на стенках поворотной камеры.
Удельное приращение тепла в отдельных частях радиационного перегревателя можно определить по следующим формулам:
-
∆iтст =
qтл · Нтст
∆iгг =
qггл · Нггпот
D – Dвпр
D – Dвпр
-
∆iтпот =
qтл · Нтпот
∆iпк =
qпкл · Нпк
D – Dвпр
D – Dвпр
где Нтст, Нтпот, Нггпот, Нпк – соответственно лучевоспринимающие поверхности панелей РПП, настенного и потолочного в топке, потолочного в горизонтальном газоходе, настенного и потолочного в поворотной камере, м2.
qтл – среднее тепловое напряжение поверхности топочной камеры,
|
qтл = |
ηв · (Вр · Qтл) |
|
||
|---|---|---|---|---|---|
|
Нтл |
|
|||
η = |
hг |
– коэффициент, характеризующий неравномерность радиационного |
|||
Нт |
|||||
тепловосприятия экранов по высоте топки,
qггл – среднее теплонапряжение поверхности потолка в горизонтальном газоходе (принимается 20-23 кВт/м2);
qпкл – среднее теплонапряжение поверхности в поворотной камере (может быть принято 15-17 кВт/м2).
Радиационный перегреватель, как правило, является первой по ходу пара поверхностью нагрева, при этом легко определить энтальпию пара за ним, т.е. на входе в КПП1, кДж/кг:
i˝рпп = iнп + ∆iрпп = i΄кпп1 ,
где iнп – энтальпия насыщенного пара при Рб.
В отдельных случаях первый конвективный пакет по тракту пара включен в "рассечку" радиационного потолочного перегревателя. Тогда общее тепловосприятие этого пароперегревателя можно разделить пополам и, соответственно, одна половина увеличит энтальпию пара на входе в конвективный пакет, другая – на выходе из него.
По энтальпии и давлению пара за радиационным пароперегревателем определяется его температура. На входе в конвективный пароперегреватель (температуру можно принять по давлению в барабане).
Рисунок 16 - Принципиальная схема пароперегревателя.
tн = 318 °C
Р6 = 11,2 МПа
iн = 2708 кДж/кг
Падение давления по тракту пароперегревателя принимается равным:
-
ΔРрпп = 0,1 МПа;
ΔРшпп(кр. ширмы) = 0,2 МПа
ΔРкпп1, = 0,3 МПа;
ΔРкппШ = 0,2 МПа
ΔРшпп(ср. ширмы) = 0,2 МПа
ΔPкппIV = 0,2 МПа
Тепловосприятие потолочного пароперегревателя в районе топки и ширм
-
Δiтпот =
qтл ∙ Нтпот
=
111,2*47,1
= 125,3 кДж/кг
D – Dвпр
41,8
-
∆iгг =
20*23,65
= 11,32
41,8
-
∑∆iпот = 136,62 кДж/кг
Входные параметры для расчета КПП I (выходные для РПП)
i′кппI = iнп + ∆iпот = 2708 + 136,62 = 2841 кДж/кг
Р'кппI = Рб - ∆Ррпп = 11,2 – 0,1 = 11,1 МПа;
t′кппI = 341 °С
-
d = 38x4 мм
Нкпп1 = б15 м2
S1 = 85 мм
Z1 = 79
S2 = 80 мм
Z2 = 20
σ1 = 2,368
σ2 = 2,1
Рисунок 17 - Эскиз пароперегревателя I ступени.
Таблица 11 - Расчет КПП I
Наименование величины |
Обозначение |
Размерность |
Формула или обоснование |
Расчет |
||||||
Диаметр труб |
d |
мм |
По конструктивным характеристикам |
38х4 |
||||||
Средний шаг труб |
S1/S2 |
мм |
По конструктивным характеристикам |
46/180 |
||||||
Относительный поперечный шаг |
σ1 |
– |
σ1 = |
S1 |
|
1,21 |
||||
d |
||||||||||
Относительный продольный шаг |
σ2 |
– |
σ2 = |
S2 |
|
4,73 |
||||
d |
||||||||||
Поверхность нагрева |
Н |
м2 |
По конструктивным характеристикам |
488 |
||||||
Живое сечение для прохода газов |
Fг |
м2 |
По конструктивным характеристикам |
16 |
||||||
Живое сечение для прохода пара |
fп |
м2 |
По конструктивным характеристикам |
0,0544 |
||||||
Эффективная толщина излучающего слоя |
S |
мм |
0,9 ∙ d ( |
4 |
٠ |
S1 ٠ S2 |
– 1 ) |
0,215 |
||
π |
d2 |
|||||||||
Число рядов труб по ходу газа |
Z1 |
шт. |
По конструктивным характеристикам |
81 |
||||||
Число рядов труб поперек хода газа |
Z2 |
шт. |
По конструктивным характеристикам |
12 |
||||||
Температура газов на выходе из ступени |
˝ |
°C |
Из расчета ВЭ |
531 |
||||||
Таблица 11 - Расчет КПП I – продолжение
Наименование величины |
Обозначение |
Размерность |
Формула или обоснование |
Расчет |
|||
Энтальпия газов на выходе |
I˝ |
кДж/кг |
Таблица.3. |
4697 |
|||
Теплосодержание пара на входе в ступень |
i´ |
кДж/кг |
Из расчета РПП |
2841 |
|||
Температура газов на входе в ступень |
t´ |
°C |
Таблица воды и водяного пара |
341 |
|||
Давление на входе в ступень |
Р´ |
МПа |
Рис.14 |
11,1 |
|||
Температура газов на входе в ступень |
´ |
°C |
Принимается с последующим уточнением |
700 |
650 |
||
Энтальпия газов на входе в ступень |
I΄ |
кДж/кг |
Таблица.3. |
6181 |
5740 |
||
Тепловосприятие ступени по балансу |
QБ |
кДж/кг |
I · (I΄ – I˝ + Δα · Iохв) |
1310 |
866 |
||
Теплоcсодержание пара на выходе из ступени |
i˝ |
кДж/кг |
|
QБ · Вр |
+ i´ |
3096 |
3010 |
Dвпр |
|||||||
Температура пара на выходе из ступени |
t˝ |
°C |
Таблица воды и водяного пара при Р˝КПП I |
406 |
381 |
||
Таблица 11- Расчет КПП I – продолжение
Наименование величины |
Обозначение |
Размер ность |
Формула или обоснование |
Расчет |
|||||||||||
Температурный напор на входе газов (прямоток) |
Δt΄ |
°C |
´ – t΄ |
294 |
269 |
||||||||||
Температурный напор на выходе газов (прямоток) |
Δt˝ |
°C |
˝ – t˝ |
190 |
|||||||||||
Средний температура газов |
Δtпрям |
°C |
|
Δt΄ + Δt˝ |
|
242 |
229,5 |
||||||||
2 |
|||||||||||||||
Средняя температурный напор на прямотоке |
|
°C |
|
´ + ˝ |
|
615,5 |
590,5 |
||||||||
2 |
|||||||||||||||
Средняя температура пара |
t |
°C |
|
t΄ + t˝ |
|
373,5 |
361 |
||||||||
2 |
|||||||||||||||
Средняя скорость газов |
WГ |
м/с |
|
Вр· Vr· ( + 273) |
|
9,9 |
9,63 |
||||||||
273 · Fг |
|||||||||||||||
Коэффициент теплоотдачи конвекцией |
αК |
Вт |
[6, рис.5.4] |
75,5 |
73,9 |
||||||||||
м2 · °C |
|||||||||||||||
Средний удельный объемпара |
ср |
м3/кг |
Таблица воды и водяного пара |
0,0218 |
0,0211 |
||||||||||
Средняя скорость пара |
Wп |
м/с |
|
D · |
|
16,78 |
16,21 |
||||||||
fп |
|||||||||||||||
Коэффициент теплоотдачи от стенки к пару |
α2 |
Вт |
[6, рис.5.7] |
4140 |
3990 |
||||||||||
м2 · °C |
|||||||||||||||
Таблица 11 - Расчет КПП I – окончание
Наименование величины |
Обозначение |
Размер ность |
Формула или обоснование |
Расчет |
|||||||||||||||
Температура загрязнения стенки |
tз |
°C |
t + ( |
1 |
+ ε ) · |
Вр ٠ QБ |
|
494 |
440,6 |
||||||||||
α2 |
Н |
||||||||||||||||||
Суммарная толщина оптического слоя |
PnS |
МПа |
rn ٠ S ٠ 0,1 |
0,00557 |
|||||||||||||||
Коэф. ослабления лучей трехатомными газами |
kГ |
1/МПа٠м |
[6, рис.5.7], kоГ ٠ rn |
7,75 |
7,9 |
||||||||||||||
Коэф. ослабления лучей золовыми частицами |
kЗЛ μЗЛ |
1/МПа٠м |
|
104 · Азл |
· |
μЗЛ |
|
0,62 |
0,65 |
||||||||||
³√(Т˝)2 |
1 + 1,2 · μЗЛ · Sэф |
||||||||||||||||||
Критерий Бугера |
Вu |
– |
(kГ · rn + kЗЛ · μЗЛ) · р · S |
0,18 |
0,174 |
||||||||||||||
Степень черноты факела |
а |
– |
1 – е-Вu |
0,165 |
0,16 |
||||||||||||||
Коэф. теплоотдачи излучением |
αЛ |
Вт/м2 · °C |
[6, рис.5,9] |
20,3 |
17,7 |
||||||||||||||
Поправка на излучение газовых объемов |
α΄Л |
Вт/м2 · °C |
αЛ · [1 + А · ( |
Тк |
)0,25 · ( |
lОБ |
)0,07] |
29,6 |
25,8 |
||||||||||
1000 |
lП |
||||||||||||||||||
Коэффициент тепловой эффективности |
ψ |
– |
[6, таблица 5.2] |
0,65 |
|||||||||||||||
Коэффициент тепло-отдачи с газовой стороны |
α1 |
Вт/м2 · °C |
α1 = (αк + α΄Л) |
105,1 |
99,7 |
||||||||||||||
Коэффициент теплоотдачи |
k |
– |
k = ψ · α1 |
68,3 |
64,8 |
||||||||||||||
Тепловосприятие ступени по ур-нию теплопередачи |
Qт |
кДж/кг |
|
k · Н · Δt |
· 10-3 |
983 |
885 |
||||||||||||