4. Тепловий розрахунок конвективних поверхонь нагріву парогенератора е-25-14гм

4.1 Розрахунок пароперегрівача

Теплота, яку сприймає пароперегрівач, кДж/м³:

(4.1)

де – ентальпія перегрітої пари на лінії насичення,по I-S діаграмі визначимо:

(кДж/м³)

(кДж/м³)

Визначимо ентальпію газів після пароперегрівача, кДж/м³:

; (4.2)

де - ентальпія продуктів згорання на вході в пароперегрівач, кДж/м³;

– величина присосів повітря, кДж/м³;

– ентальпія присосів повітря, кДж/м³;

; (4.3)

(кДж/м³);

(кДж/м³)

Знайдемо температуру димових газів на виході із пароперегрівача:

Визначення температурного натиску:

Малюнок 4.1- Схема температурного натиску

Середній температурний натиск, :

(4.4)

Середня температура газів в пароперегрівачі, :

(4.5)

Витрата димових газів через пароперегрівач, м³/с:

(4.6)

де - коефіцієнт надлишку повітря на виході з пароперегрівача;

- об’єм димових газів, м³/м³;

(м³/с)

Швидкість газів в міжтрубному просторі приймаємо 12 м/с:

W_г= 12 (м/с)

4.1.1 Визначення коефіцієнта тепловіддачі від стінки до перегрітої пари

Визначимо середню температуру пари, :

(4.7)

де - температура перегрітої пари, ;

- температура насиченої пари, ;

Приймаємо швидкість пари в трубках W_п = 20 м/с

Кількість паралельно увімкнутих змійовиків, шт.:

; (4.8)

де D – паровиробництво, т/год.;

= 0,1768 м³/кг - питомий об’єм пари;

d_в = 22 мм – внутрішній діаметр трубок пароперегрівача.

шт.

Кількість труб в ряду, шт.:

(4.9)

шт.

Коефіцієнт тепловіддачі від стінки до перегрітої пари, Вт/(м²∙К):

(4.10)

де - коефіцієнт теплопровідності при середній температурі пари, Вт/(м∙К);

- внутршній діаметр трубок пароперегрівача, мм;

- швидкість пари в трубках, м/с;

– коефіцієнт кінематичної в'язкості при середній температурі пари, м²/с;

- критерій Прандтля;

Вт/(м²∙К)

4.1.2 Визначення коефіцієнта тепловіддачі від газів до стінок трубок

Коефіцієнт тепловіддачі конвекцією для коридорного пучка труб, Вт/(м²∙К):

(4.11)

де - зовнішній діаметр трубок пароперегрівача, мм;

- швидкість пара в між трубному просторі, м/с;

Вт/(м²∙К)

Коефіцієнт тепловіддачі випромінюванням, Вт/(м²∙К):

(4.12)

де = 0,8 – міра чорноти забрудненої поверхні;

T₃ – температура забрудненого повітря, К:

T₃ = (4.13)

– міра чорноти газів:

;

де k - коефіцієнт послаблення променів, (1/м∙МПа):

;

= 6,3 (1/м∙МПа) – рахується аналогічно з [пункт 3.2];

= 0,254 – згідно з [табл. 2.1];

(1/м∙МПа);

Коефіцієнт тепловіддачі випромінюванням, Вт/(м²∙К):

Оптична товщина випромінювання, м:

(4.14)

Задаємося значенням кроку труб по ходу газів (м);

Крок труб по фронту м;

(м)

Коефіцієнт тепловіддачі від газів до стінок трубок, Вт/(м²∙К):

; (4.15)

де = 0,65 – коефіцієнт, що враховує нерівномірність обмивання поверхні;

Вт/(м²∙К)

Коефіцієнт теплопередачі для пароперегрівача, Вт/(м²∙К):

(4.16)

де = 0,85 – коефіцієнт теплової ефективності поверхні, Вт/(м²∙К);

Вт/(м²∙К)

Поверхня теплопередачі, м²:

(4.17)

(м²)

Необхідна кількість змійовиків, шт.:

(4.18)

шт.

Кількість рядів по ходу газів:

; (4.19)

Приймаємо кількість рядів шт.

4.2 Тепловий розрахунок кип’ятильного пучка

Тепловий розрахунок кип’ятильного пучка виконується шляхом сумісних вирішень рівняння теплопередачі та теплового балансу.

При перевірочному тепловому розрахунку поверхня кип’ятильного пучка задана по кресленню.

Поверхня теплопередачі, м²:

; (4.20)

де n = 12 – кількість труб в ряді;

d_вн = 0,06 м – внутрішній діаметр кип’ятильних труб пучка;

z = 14 – кількість рядів труб;

(м²)

Розрахуємо довжину труб в кожному ряду пучка:

м;

м;

м;

м;

м;

Середня довжина труб, м:

(4.21)

(м)

Для подальшого розрахунку задаємося температурою газів на виході:

Середня температура газів, :

(4.22)

Визначимо площу живого січення, м²:

; (4.23)

(м²)

Витрата димових газів, м³/с:

; (4.24)

де - коефіцієнт надлишку газів на виході з кип’ятильного пучка;

м³/с

Швидкість газів в міжтрубному просторі, м/с:

; (4.25)

(м/с)

Коефіцієнт тепловіддачі конвекцією, Вт/(м²∙К):

де - зовнішній діаметр трубок, мм;

- швидкість пара в міжтрубному просторі, м/с;

Вт/(м²∙К)

Коефіцієнт тепловіддачі випромінюванням, Вт/(м²∙К):

де = 0,8 – міра чорноти забрудненої поверхні;

T₃ – температура забрудненого повітря, К:

T₃ =

де – міра чорноти газів:

;

де k - коефіцієнт послаблення променів, (1/м∙МПа):

;

= 7,24 (1/м∙МПа) – рахується аналогічно з [пункт 3.2];

= 0,25 – згідно з [табл. 2.1];

(1/м∙МПа);

Коефіцієнт тепловіддачі випромінюванням, Вт/(м²∙К):

Оптична товщина випромінювання, м:

Задаємося значенням кроку труб по ходу газів (м);

Крок труб по фронту м;

(м)

Коефіцієнт тепловіддачі, Вт/(м²∙К):

;

де = 0,85 – коефіцієнт ефективності;

Вт/(м²∙К)

Визначення температурного натиску:

Малюнок 4.2- Схема температурного натиску

Середній температурний натиск, :

Кількість теплоти, яку віддав газ в кип’ятильному пучку, кДж/м³:

(4.26)

(кДж/м³)

Ентальпія газів на виході з кип’ятильного пучка, кДж/м³:

(4.27)

де - ентальпія газів на вході в кип’ятильний пучок при ;

= 0,05 - величина присосів повітря, кДж/м³;

– ентальпія присосів повітря, кДж/м³;

;

(кДж/м³);

(кДж/м³)

По табл. 2.4 визначимо температуру димових газів після кип’ятильного пучка: