6. Расчет пароперегревателя II ступени.

Рис.2. Эскиз пароперегревателя II ступени.

6.1 Эскиз пароперегревателя II ступени представлен на рисунке 2.

6.2 Диаметр и толщина стенки труб (по эскизу)

d=38, мм; =3, мм.

6.3 Количество труб в одном ряду (по поперечному разрезу котла)

Z₁=47, шт.

6.4 Ширина газохода (по поперечному разрезу котла)

a=5600, мм.

6.5 Поперечный шаг труб (по чертежу)

S₁=110, мм.

6.6 Продольный шаг труб (по чертежу)

S₂=160, мм.

6.7 Относительные поперечные и продольные шаги второй ступени пароперегревателя [1, п.7-16]

6.6.1 поперечный шаг ₁=S₁/d=110/38=2,89;

6.6.1 продольный шаг ₂=S₂/d=160/38=4,21.

6.8 Температура и энтальпия дымовых газов на входе в ступень (по I–υ таблице)

'= ; I'= кДж/кг.

6.9 Температура (принятая) и энтальпия дымовых газов на выходе за II ступенью (по I–υ таблице)

''= ; I''=6188,44 кДж/кг.

6.10Средняя температура дымовых газов в ступени [1, п.7-17]

,C,

С.

6.11.Количество тепла, переданного газами ступени (тепловосприятие по балансу) [1, п.7-01]

Q_б.ф = φ·( I – I +_пп·Н ), кДж/кг,

где _пп=0,015 – присосы воздуха в газоход конвективного пароперегревателя II ступени,

I⁰_прс=154,57 кДж/кг – энтальпия присасываемого воздуха, определяется по температуре холодного воздуха t_хв=30 С.

Q_б=0,989·(6971-6188,44+0,015·154,57)=776,24кДж/кг.

6.12 Высота газохода на входе дымовых газов в ступень (по чертежу)

h_вх=2800, мм.

6.13 Высота газохода на выходе дымовых газов из ступени (по чертежу)

h_вых=2000, мм.

6.14 Высота трубы на входе дымовых газов в ступень и на выходе из ступени

h_3вх=2280, мм; h_3вых=1680, мм.

6.15 Живое сечение для прохода дымовых газов [1, п.7-16]

6.15.1 На входе в ступень:

F_вх=a·h_вх-z₁·d·h_звх, м¹,

F_вх=5,6·2,8-47·0,038·2,28=11,608, м¹;

6.15.2 На выходе из ступени:

F_вых=a·h_вых- z₁·d·h_3вых, м¹, F_вых=5,6·2 – 47·0,038·1,68=8,2, м¹;

6.15.3 Среднее значение:

, м²,

, м².

6.16 Объём дымовых газов, проходящих через II ступень пароперегревателя (табл.1.1)

V =5,311 м³/кг.

6.17 Средняя скорость газов при средней температуре [1, п. 7-15]

W= , м/с

W= , м/с.

6.18 Объёмная доля водяных паров (табл.1):

r_H2O=0,1225

6.19Коэффициент теплоотдачи конвекцией при поперечном омывании коридорных гладкотрубных пучков [1, номограмма 7].

6.19.1Поправка на геометрическую компоновку пучка:

C_s=1;

6.19.2Поправка на число рядов труб (Z₁=6) :

C_z=0,96;

6.19.3 Поправка на влияние изменения физических характеристик дымовых газов от температуры _ср и состава газов:

С_ф=0,975;

6.19.4 Значение коэффициента без учета поправок:

_н=44, Вт/(м¹·К);

6.19.5 Расчётное значение коэффициента теплоотдачи:

_к=_н·с_z·c_s·c_ф, Вт/(м¹·К),

_к =44·0,96·1·0,975=41,18, Вт/(м¹·К).

6.20 Эффективная толщина излучающего слоя [1, п.7-38]:

S= , м,

S= м.

6.21 Cуммарная объёмная доля трёхатомных газов (табл.1.1):

r_п=r_Н2О+r_RO2=0,265.

6.22 Коэффициент ослабления лучей трёхатомными газами [1, номограмма 1]:

,1/(м МПа),

- средняя температура газов в КПП_II, К.

,1/(м Мпа).

6.23Коэффициент поглощения лучей частицами золы.

,1/(м МПа),

где =0,02803 – концентрация золы в продуктах сгорания, см. табл. 1.1.

Коэффициент принимается по табл. 6.1. [1]:

для топок с твердым шлакоудалением =0,8.

1/(м Мпа),

, 1/(мМпа),

6.24 Суммарная оптическая толщина газового потока [1, п.7-36]:

=6,37·0,1·0,497=0,316

6.25 Степень черноты продуктов сгорания в КПП_II [1, п.7-35]:

а=1-e^-kps,

а=0,27

6.26 Энтальпия пара на входе в ступень (на выходе из пароохладителя) [1,п.7-03]:

, кДж/кг,

где i =3309,1 , кДж/кг – энтальпия пара на выходе из ступени, определяется по значениям Р_пп=3,9 МПа и t_пп=440С,

i = , кДж/кг.

6.27 Температура пара на выходе из пароохладителя (на входе в ступень) [1, табл.XXV]:

t'_по=371 С.

Примечание: определяется по

и i''_по=3148,22 кДж/кг.

6.28 Средняя температура пара :

,

.

6.29 Температура стенки:

t_с = °C,

t_с= °C,

6.30 Коэффициент теплоотдачи излучением продуктов сгорания [1, номограмма 18]

_л=_н·а Вт/м¹·К,

_л=160·0,27=43,2 Вт/м¹·К.

6.30.1 Излучение газового объема на расположенный за ним по ходу газов конвективный пучок учитывается увеличением расчетного коэффициента теплоотдачи излучением a_л [1,п.7-40]:

где , - глубина рассчитываемого пучка и газового объема, м.

- температура газов в объеме перед пакетом, К

А=0,4- при сжигании каменных углей.

6.30.1 Коэффициент теплоотдачи от газов к стенке трубы [1, п.7-08]:

a₁ = ζ·(a_к + a^/_л ), Вт/(м¹×К),

где ζ – коэффициент использования поверхности нагрева [1,п.7-41]:

a₁ = 1(41,18 +60,48) =101,66, Вт/(м¹×К).

6.31 Внутренний диаметр трубы:

d_вн=d-2, мм,

d_вн =38-6=32, мм.

6.32 Площадь живого сечения для прохода пара [1,п. 7-16]:

,

6.33 Удельный объём пара [1, табл.XXV]:

=0,07406, м³/кг.

Примечание: определяется при Р=8,815 МПа и t_ср=405,5С.

6.34 Скорость пара [1, п.7-15]:

_п=(D·)/f, м/с,

_п =9,72·0,07406/0,038=18,9, м/с.

6.35 Теплоотдача от стенок труб к пару [1, номограмма 12]:

₂=_н·с_d, Вт/м¹·К,

где C_d=0,985 – поправка на диаметр

₂=1080·0,985=1063,8, Вт/м¹·К.

6.36 Коэффициент тепловой эффективности [1, табл.7-5]:

=0,6.

6.37 Коэффициент теплопередачи в конвективных гладкотрубных пучках [1, п.7-08]:

6.38 Полная теплообменная поверхность [3, стр.98]:

6.38.1 Н=·d·z₁·L_зм=3,14*0,038*47*12.28=68.87, м¹, 8.38.2 6.38.2Н_доп=·d·z₁·L_доп=3,14*0,038*47*1,11=5,4, м¹,

Так как %= % и так как Н_доп включена по пару последовательно, то она включается в Н_р

6.38.3 Следовательно, полная расчетная поверхность теплообмена: Н_р=60,48+5,4=65,88

6.39 Температурный напор в ступени [1, стр.71]:

6.39.1 На входе дымовых газов в ступень (на большем конце):

t_б='-t ^/_пп=860,7-440=420,7 С;

6.39.2 На выходе дымовых газов из ступени (на меньшем конце):

t_м=^''-t^'_по=769-371=398 С;

6.39.3 Средний температурный напор для противотока [1, п.7-54], т.к.

, С, то

6.40 Количество конвективного и лучистого тела, воспринятого II ступенью КПП [1, п.7-01] :

Q_т=к·Н_р·t/B_p, кДж/кг,

Q_т=55,67·68,87·409,35/2,0145·10³=779 кДж/кг.

6.41 Относительная невязка баланса [1, п.7.3]:

Q = ,

Q = .

Так как невязка баланса не превышает допустимого значения 2%, то расчет пароперегревателя II ступени считаем законченным [1, п.15.8].