7. Расчет пароперегревателя I ступени.

Рис.3

7.1 Эскиз пароперегревателя I ступени представлен на рисунке 3.

7.2 Диаметр и толщина стенки труб (по эскизу):

d=32мм,

=3 мм.

7 .3 Количество труб в одном ряду (по поперечному разрезу котла):

z₁=49 шт.

7.4 Ширина газохода (по поперечному разрезу котла):

а=5540 мм.

7.5 Поперечный шаг труб (по чертежу):

S₁=110 мм.

7.6 Продольный шаг труб (по чертежу):

S₂=100 мм.

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

h_вх=2000мм.

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

h_вых=1640 мм.

7.9 Высота трубы на входе дымовых газов в ступень и на выходе из ступени (по чертежу):

h_з.вх=1680 мм, h_з.вых=1480 мм.

7.10 Относительный поперечный и продольный шаг I ступени пароперегревателя [1, п.7-16]:

₁=S₁/d=110/32=3,438,

₂=S₂/d=100/32=3,125.

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

'=769C; I'=6188,44кДж/кг.

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

''=603C; I''=4796,4 кДж/кг.

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

,C,

С.

7.14 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 I ступени,

I⁰_прс=154,57 кДж/кг – энтальпия присасываемого воздуха, определяется по температуре холодного воздуха t_хв=30, С (таблица 1.1, столбец 3).

Q_б=0,989·(6188,44-4796,4+0,015·154,57)=1379,02кДж/кг.

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

7.15.1 На входе в ступень:

F_вх=a·h_вх-z₁·d·h_звх, м¹,

F_вх=5,54·2-49·0,032·1,68=8,4458, м¹;

7.15.1 На выходе из ступени:

F_вых=a·h_вых- z₁·d·h_3вых, м¹, F_вых=5,54·1,64 – 49·0,032·1,48=6,765, м¹;

7.15.3 Среднее значение:

, м²,

, м².

7.16 Объём дымовых газов, проходящих через I ступень пароперегревателя (табл.1.1)

V =6,3699, м³/кг.

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

W= , м/с

W= , м/с.

7.18 Объёмная доля водяных паров (табл.1):

r_H2O=0,121

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

7.19.1 Поправка на геометрическую компоновку пучка:

C_s=1;

7.19.1 Поправка на число рядов труб (Z₁=22):

C_z=1;

7.19.3 Поправка на влияние изменения физических характеристик дымовых

газов от температуры _ср и состава газов:

С_ф=0,98;

7.19.4 Значение коэффициента без учета поправок:

_н=57,5, Вт/(м¹·К);

7.19.5 Расчётное значение коэффициента теплоотдачи:

_к=_н·с_z·c_s·c_ф, Вт/(м¹·К),

_к =57,5·1·1·0,98=56,35 Вт/(м¹·К).

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

S= , м,

S= м.

7.20 Суммарная объёмная доля трёхатомных газов (табл.1.1):

r_п=r_Н2О+r_RO2=0,262.

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

,1/(м МПа),

- средняя температура газов в КПП_I, К.

,1/(м МПа).

7.22 Коэффициент поглощения лучей частицами золы:

,1/(м МПа),

где =0,0301 - концентрация золы в продуктах сгорания, см. табл. 1.1.

Коэффициент принимается по табл. 6.1. [1]:

для топок с твердым шлакоудалением =0,8.

- коэффициент поглощения лучей частицами кокса, принимается по табл. 6.1.[1].

=0.

1/(м МПа),

, 1/(мМПа),

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

К·Р·S =8,27·0,1·0,365=0,3;

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

а=1-e^-kps,

а=1-e^-0,3=0,26

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

, кДж/кг,

где i =3148,22, кДж/кг – энтальпия пара на выходе из пароохладителя, т. е. на входе в I-ую ступень пароперегревателя (определена ранее в п. 8.26);

i_по =73 кДж/кг – тепловосприятие пароохладителя;

i = , кДж/кг.

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

t'_по=407 С.

Примечание: определяется по и i'_по=3221,22кДж/кг.

7.27 Средняя температура пара:

,

.

7.28 Температура стенки:

t_с = °C,

t_с= °C,

7.29 Коэффициент теплоотдачи излучением продуктов сгорания [1, номограмма 18]:

_л=_н·а Вт/м¹·К,

_л=136·0,242=32,912 Вт/м¹·К

7.29.1 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.

7.29.2 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(56,35+ 45,4) =101,769 Вт/(м¹×К).

7.30 Внутренний диаметр трубы:

d_вн=d-1, мм,

d_вн =32-6=26, мм.

7.31Площадь живого сечения для прохода пара [1,п. 7-16]:

,

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

=0,07680, м³/кг.

Примечание: определяется при Р=3,885 МПа и t_ср=423,5С.

7.33 Скорость пара [1, п.7-15]:

_п=(D·)/f, м/с,

_п =9,72·0,07680/0,026=28,7 м/с.

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

₂=_н·с_d, Вт/м¹·К,

где C_d=1,05 – поправка на диаметр

₂=1500·1,05=1575, Вт/м¹·К.

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

=0,65.

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

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

Н=·d·z₁·L_зм=3,14*0,032*49*34,6=170,35 м¹,

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

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

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

t_б='-t ^/_пп=769-440=329С;

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

t_м=^''-t^'_по=603-407=196 С;

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

, С, то

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

Q_т=к·Н·t/B_p, кДж/кг,

Q_т=62,13·262,5·170,35/2,0145·10³=1379,13кДж/кг.

7.41 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].