2.4Определение поверхности нагрева и поверка температуры продуктов сгорания за испарительной поверхностью

По уравнению теплопередачи определяется поверхность нагрева фестона (пучка), м²:

. (2.18)

Полученное значение Н_U при правильно выбранной величине тем­пературы газов за поверхностью " должно совпадать с величиной, установленной в типовом парогенераторе поверхности фестона (пучка) H_У, приведенной в технической характеристике парогенератора. Ес­ли расхождение между значениями Н_U (расчетным) и H_У (установлен­ным) не превышает 2% для котельных пучков и 5% для фестонов, рас­чет не уточняется. При большем расхождении расчет следует уточ­нить, приняв другое значение температуры газов за поверхностью ".

3Тепловой расчет конвективгого пароперегревателя

В работе поверочным расчетом устанавливается возможность использования типового перегревателя для работы в новых условиях. При этом если перегреватель состоит из двух или нескольких ступеней, его ус­ловно представляют одноступенчатым с количеством труб, равным сумме труб в ступенях, и с противоточной схемой включения.

Таким образом, составляется принципиальная схема пароперегре­вателя с обозначением на ней температур пара и продуктов сгорания, а также помещается таблица с конструктивными размерами и характеристи­ками пароперегревателя. Затем по уравнению теплового баланса опреде­ляется теплота, полученная паром по заданным количеству и парамет­рам пара:

, (3.1)

где Д – секундный расход пара, кг/с;

i_п.п – энтальпия перегретого пара, кДж/кг;

i_п – энтальпия влажного пара, поступающего из барабана парогенератора, кДж/кг;

I' и I" – энтальпии продуктов сгорания соответственно до и после перегревателя.

В формуле (3.1) величина i_п равна:

, (3.2)

где х – степень сухости пара (0,95...0,99);

i' и r – соответственно энтальпия кипящей жидкости и теплота парообразования при давлении в барабане, Р_б;

Величины i_п.п, i' и r выбираются из таблиц теплофизических свойств воды -и водяного пара [2;8].

По тепловосприятию перегревателя определяется энтальпия про­дуктов сгорания на выходе из перегревателя, кДж/кг (кДж/м³)

. (3.3)

По энтальпии продуктов сгорания I" и по I - диаграмме (линия для ) определяется температура продуктов сгорания в газоходе на выходе из перегревателя ". Затем полученная темпе­ратура " проверяется по рассчитанной поверхности нагрева паро­перегревателя.

, (3.4)

где Q_п.п – тепловосприятие перегревателя, кВт;

t_ср – средний температурный напор в перегревателе, ^оС;

k – коэффициент теплопередачи в перегревателе, Вт/(м²К).

Рисунок 3.1 – График температур для перегревателя

Средний температурный напор определяется, как в п.1, формулы (2.2), (2.3). Соответствующие температуры указываются на графике (рис. 3.1).

Расчетная температура потока продуктов сгорания определяется по формуле (3.4).

3.1Расчет коэффициента теплопередачи

Коэффициент теплопередачи для перегревателей с шахматным расположением труб при сжигании твердых топлив рассчитывается с уче­том коэффициента загрязнения 

, (3.5)

Коэффициент теплопередачи шахматных и коридорных перегрева­телей при сжигании газа и мазута, а также коридорных при сжигании твердых топлив рассчитывается с учетом коэффициента тепловой эффек­тивности:

. (3.6)

В формулах (3.5) и (3.6) – коэффициент теплоотдачи от продуктов сгорания к стенке, Вт/(м²К); – коэффициент теплоот­дачи от стенки труб к пару, Вт/(м²К).

Коэффициент загрязнения  рассчитывается по формуле (3.7) (см разд. 2.3), Ориентировочно можно принимать следующие значе­ния : для коридорных перегревателей при сжигании твердого топлива  = 0,0043 (м²К)/Вт, для шахматных и коридорных пере­гревателей при сжигании жидкого топлива  = 0,0043 (м²К)/Вт.

Значения коэффициента тепловой эффективности находятся по табл. 8 прил. А.

Коэффициент теплоотдачи от продуктов сгорания к стен­ке , определяется по формуле (2.8).

Коэффициент теплоотдачи конвекцией при поперечном смывании определяется по формуле (2.9):

• при шахматном расположении труб с использованием номограмм (рисунок 2.3);

• при коридорном расположении труб с использованием номограммы (см. раздел 2.3).

Расчетная скорость продуктов сгорания определя­ется по формуле (2.10), в которой: V_г – объем продуктов сгора­ния в рассчитываемом газоходе; F – площадь живого сечения дан­ного газохода, определяемая по формуле (2.11). При плавном измене­нии сечения газохода размер его на продольном разрезе усредняется. Так же поступают и с длиной труб перегревателя.

Коэффициент теплоотдачи конвекцией от стенки труб к пару рассчитывают по формуле

, (3.7)

используя номограмму на рисунке 3.2,

где C_d – поправка на диаметр труб.

Номинальный коэффициент теплоотдачи определяется в зависимости от:

среднего значения температуры пара ^оС;

среднего, давления пара , МПа;

средней скорости пара .

Где Д – секундный расход пара, кг/с;

v_ср – средний удельный объем пара, определяемый по средним параметрам Р_ср и t_cp, м²/кг;

f – площадь живого сечения для прохода пара, м²:

, (3.8)

где – число параллельно включенных труб;

d_вн – внутренний диаметр труб, м.

Рисунок 3.2 – Номограмма для .определения коэффициента теплоотдачи при продольном смывании перегретым паром ( )

Коэффициент теплоотдачи излучением определяется аналогично тому, как это делается в раздел 1.3 (см. расчет испари­тельных поверхностей).

Температура загрязненной стенки труб принимается равной:

,

где t_ср – средняя температура пара в трубах пароперегревателя, определяемая как среднеарифметическая на входе в па­роперегреватель и выходе из него;

t – определяется по формуле:

(3.9)

где  и – соответственно коэффициенты загрязнения и тепло­отдачи от стенки труб к пару;

Q_п.п – тепловосприятие пароперегревателя, кВт;

Н_п.п – поверхность нагрева, принимается по характери­стике типового пароперегревателя, м².

Коэффициент , определяется по номограмме (рисунок 2.6) с ис­пользованием формул (2.12) – (2.17).

Определив таким образом все величины, входящие в формулы (2.5) и (2.6), вычисляют значение коэффициента теплопередачи k паропере­гревателя.