2.5 Расчет пароперегревателя

Перегреватель – горизонтального типа, змеевиковый, радиационно-конвективный. Змеевик выполнен из труб  323 мм. Пароохладитель установлен между ступенями перегревателя «в рассечку».

Конструктивные размеры и характеристики пароперегревателя

Таблица 10

Величина	Обозначение	Формула или способ определения	Единица	Ступень
Величина	Обозначение	Формула или способ определения	Единица	Ι
Диаметр труб	d/d_вн	По конструктивным размерам	мм/мм	32/26
Количество труб в ряду	z₁	По конструктивным размерам	шт.	32
Количество рядов труб	z₂	По конструктивным размерам	шт.	8
Поперечный шаг труб	s₁	По конструктивным размерам	мм	147
Продольный шаг труб	s₂	По конструктивным размерам	мм	106
Относительный поперечный шаг труб	s₁/d	s₁/d	-	4,6
Относительный продольный шаг труб	s₂/d	s₂/d	-	3,3
Полная площадь поверхности нагрева	Н		м²	324
Средняя площадь живого сечения газохода	F_ср		м²	9,7
Количество параллельно включ. змеевиков по пару	m	По конструктивным размерам	шт.	40
Площадь живого сечения для прохода пара	f		м²	0,021

При расчете считаем пароперегреватель одноступенчатым, учитывая при этом установленный “в рассечку” промежуточный пароохладитель. Коэффициент теплопередачи гладкотрубных пучков перегревателя рассчитываем с учетом коэффициента тепловой эффективности ψ, используя формулу 6−6 [2]. Влияние излучения газового объема, расположенного перед ступенью, на коэффициент теплопередачи учитываем путем увеличения расчетного значения коэффициента теплоотдачи излучением по формуле 6−34 [2].

Поверочный расчет пароперегревателя

Таблица 11

Величина	Обозначение	Формула или способ определения	Единица	Расчет
Диаметр труб	d/d_вн	По конструктивным размерам	мм	32/26
Площадь поверхности теплообмена	H	По конструктивным размерам	м²	324
Давление пара на входе в п/п	p	По выбору	МПа	4,4
Давление пара на выходе в п/п	p''	По заданию	МПа	4
Температура пара на входе в п/п	t	По выбору	С	256
Температура пара на выходе в п/п	t''	По заданию	С	440
Удельная энтальпия на входе	i΄_п	Табл. VI-8 [2]	кДж/кг	2797
Удельная энтальпия на выходе	i_п	Табл. VI-8 [2]	кДж/кг	3308
Тепловосприятие пароохладителя	∆i_по	По выбору	кДж/кг	110
Тепловосприятие п/п	Q		кДж/кг
Средняя удельная тепловая нагрузка лучевосп. пов-сти топки	q^л_ср	из расчета топки	кВт/м²	96
Коэффициент распределения тепловой нагрузки по высоте	η_в	Рис. 5−9 [2]	−	0,52
Коэффициент распределения тепл. нагрузки между стенами	η_ст	Табл. 5−7 [2]	−	1,1
Уд. лучистое тепловосприятие выходного окна топки	q_л	q^л_ср  η_в  η_ст	кВт/м²	96  0,52  1,1 = 54,9
Угловой коэффициент фестона	х_ф	Рис. 5−1 [2]	−	0,63
Площадь поперечного сечения перед ступенью	F_г'	а'∙b'	м²	13,6
Лучистое тепловосприятие п/п	Q_л		кДж/кг
Конвективное тепл овоспр. п/п	Q_к	Q − Q_л	кДж/кг	5342 – 264 = 5078
Температура газов на входе в ступень		из расчета фестона	⁰С	1000
Энтальпия газов на входе в ступень	I'	Из расчета фестона	кДж/кг	12795
Энтальпия газов на выходе из п/п	I		кДж/кг
Темпераутра газов на выходе из п/п		Табл. 1−4	С	565
Средняя температура газов в п/п	_ср	0,5  (΄ + )	С	0,5  (1000 + 565) = 783
Средняя скорость газов в п/п	w_г		м/с
Поправка на количество рядов труб	C_z	Рис. 6−6 [2]	−	1
Поправка на геометрию пучка	C_s	Рис. 6−6 [2]	−	0,97
Поправка на физ. хар-ки потока при изм. темп-ры и состава	C_ф	Рис. 6−6 [2]	−	0,96
Номинальный коэффициент теплоотдачи	α_нк	Рис. 6−6 [2]		50
Коэффициент теплоотдачи конвекцией	α_к	α_н  C_z  C_s  C_ф		50  1  0,92  0,96 =49,97
Средняя температура пара	t_ср	0,5  (t΄ + t)	С	0,5  (256 + 440) = 359,5
Объем пара при средней температуре	υ_п	Табл. VI−8 [2]	м³/кг	0,0597
Средняя скорость пара	w_п		м/с
Коэффициент теплоотдачи от стенки к пару	α₂	α_н2  C_d		1850  1,02 = 1887
Эффективная толщина излучающего слоя	s		м
Суммарная поглощательная способность трехатомных газов	pr_ns	p  r_n  s	мМПа	0,1  0,209  0,53 = 0,0011
Коэффициент ослабления лучей трехатомными газами	k_г	Рис. 5−5 [2]	1/ мМПа	16
Коэффициент ослабления лучей золовыми частицами	k_зл	Рис. 5−6 [2]	1/ мМПа	0,062
Суммарная оптическая толщина запыленного газового потока	kps	(k_г r_n + k_зл  _зл)  p  s	−	(16  0,209 + 0,06  22,1)0,1 0,53= 0,24
Степень черноты излучающей среды	a	Рис. 5−4 [2]	−	0,17
Коэффициент загрязнения	ε	По § 6−2		0,0084
Температура загрязненной стенки трубы	t_ст		С
Коэффициент теплоотдачи излучением	α_л	Рис. 6−12 [2]		192∙0,21 = 40,32
Коэффициент теплоотдачи от газов к стенке	α₁	ξ(α_к + α_л)		1(49,97 + 40,32) = 90,3
Коэффициент тепловой эффективности	ψ	Табл. 6−2 [2]	−	0,5
Коэффициент теплопередачи	k
Наибольшая разность температур	Δt_б	 − t	С	1000 − 440 = 560
Наименьшая разность температур	Δt_м	 − t	С	565 −256 = 309
Температурный напор при противотоке	Δt_прт		С
Площадь поверхности нагрева прямоточного участка	Н_прм	По конструктивным размерам	м²	23
Полная площадь поверхности нагрева ступени	Н	То же	м²	324
Параметр	А		-	23/324 = 0,07
Полный перепад температур газового потока п/п	τ_б	 − 	С	1000 − 565= 435
Полный перепад температур потока пара	τ_м	t − t	С	440 − 256 = 184
Параметр	P		−
Параметр	R		−
Коэффициент перехода к сложной схеме	ψ	Рис. 6−14 [2]	−	0,98
Температурный перепад	Δt	ψ  Δt_прт	С	0,98  422= 413
Тепловосприятие фестона по уравнению теплопередачи	Q_т		кДж/кг
Расхождение расчетных тепловосприятий	ΔQ		%