VII. Определение тепловосприятий пароперегревателя, экономайзера, воздухоподогревателя и сведение теплового баланса парового котла.

1. При выполнении расчёта в целях уменьшения ошибок и связанных с ними пересчётов до проведения поверочно-конструкторских расчётов пароперегревателя целесообразно определить тепловосприятия этих поверхностей по уравнениям теплового баланса и свести тепловой баланс по паровому котлу в целом.

2. Тепловосприятия пароперегревателя и воздухоподогревателя определяют по уравнениям теплового баланса рабочего тела (пара, воздуха), а тепловосприятие экономайзера – по уравнению теплового баланса теплоносителя (продуктов сгорания).

3. Тепловосприятие пароперегревателя определяют по формуле:

Находим при P_пе=40 кгс/см² и t_пе=450^oC  i_пе=795.8 ккал/кг;

при P_б=44 кгс/см² и температуре насыщения  i_н=668,2 ккал/кг;

i_по=20 ккал/кг;

Тепло, воспринимаемое пароперегревателем за счёт излучения факела топки, принимаем для упрощения расчётов равным нулю(Q_пе^л =0), а угловой коэффициент фестона Х_ф=1.

В этом случае полное тепловосприятие пароперегревателя численно совпадает с тепловосприятием конвекцией: Q_пе^к = Q_пе.

Для газохода пароперегревателя уравнение теплового баланса теплоносителя (дымовых газов) имеет вид:

Это уравнение решают относительно искомой энтальпии газов за пароперегревателем:

Полученное значение энтальпии газов за пароперегревателем позволяет определить температуру дымовых газов за ним _пе=670,61⁰С;

7.4) Тепловосприятие воздухоподогревателя определяют по уравнению теплового баланса рабочего тела (воздуха), т.к. температура горячего воздуха (после воздухоподогревателя) задана. Тепловосприя-тие воздухоподогревателя зависит от схемы подогрева воздуха. В случае предварительного подогрева воздуха, поступающего в воздухоподогреватель, за счет рециркуляции части горячего воздуха тепловосприятие воздухоподогревателя определяем:

где I^о_гв находим по t_гв=260^oC  I^о_гв=367,4 ккал/кг;

_рц – отношение объема рециркуляции в воздухоподогревателе горячего воздуха к теоретически необходимому:

где =60⁰C при W^п=7,53247 %кг10³/ккал

_вп – отношение объёма воздуха за воздухоподогревателем к теоретически необходимому:

Тепловосприятие воздухоподогревателя по теплоносителю (продуктам сгорания) имеет вид:

где I_ух – энтальпия уходящих газов, которую находим по t_ух=150^oC  I_ух=285,5 ккал/кг;

I^о_ух – энтальпия теоретического объёма воздуха, которую при t_прс=( t_гв + t^I_в)/2=(260+60)/2=160 ^oC  I_прс=224,6 ккал/кг;

Полученное значение энтальпии газов за экономайзером позволяет определить температуру дымовых газов за ним _эк=304,594⁰С;

5. Тепловосприятие водяного экономайзера определяют по уравнению теплового баланса теплоносителя (дымовых газов):

5. Определяем невязку теплового баланса парового котла:

VIII. Поверочно-конструкторский расчёт пароперегревателя.

1. Целью поверочно-конструкторского расчёта пароперегревателя является определение его поверхности нагрева при известных тепловосприятиях, конструктивных размерах и характеристиках. Тепловосприятие пароперегревателя определено ранее, конструктивные размеры и характеристики поверхности заданы чертежом. Решением уравнения теплопередачи определяют требуемую(расчётную) величину поверхности нагрева пароперегревателя, сравнивают её с заданной по чертежу и принимают решение о внесении конструктивных изменений в поверхность.

2. По чертежам парового котла составляем эскиз пароперегревателя в двух проекциях на миллимет-ровой бумаге в масштабе 125.

3. По чертежам и эскизу заполняем таблицу:

Конструктивные размеры и характеристики пароперегревателя

Наименование величин	Обозн.		Раз-ть		Номер ступени по газоходу			Весь пароперегреватель
					1	2
Наружный диаметр труб	D	м		0,038		0,038		0,038
Внутренний диаметр труб	Dвн		м		0,032	0,032		0,032
Количество труб в ряду	Z1		--		72	72		--
Количество труб по ходу газов	Z2		--		14	12		26
Шаг труб: поперечный	S1		м		0,092		0,092	0,092
продольный	S2		м		0,092		0,116	0,104
Относительный шаг труб поперечный	S1/d		--		2,421	2,421		2,421
продольный	S2/d		--		2,421	3,053		2,737
Расположение труб змеевика	--		--		коридорное
Характер взаимного течения	--		--		смешанный ток
Длина трубы змеевика	L		м		31,2	28,8		--
Поверхность примыкающая к стенке	Fстх		м2		16,63	0,51		17,14
Поверхность нагрева	H		м2		284,8	248,06		532,86
Размеры газохода: высота на входе высота на выходе	a a		м м		4,4 2,68	2,52 2,52		-- --
ширина	b		м		6,7
Площадь живого сечения на входе	F		м2		22,37	10,32		--
Площадь живого сечения на выходе	F		м2		10,84	10,32		--
Средняя площадь живого сечения	Fср		м2		16,605	10,32		12,94
Средняя эффективная толщина излучающего слоя	Sф		м		--	--		0,291
Глубина газового объёма до пучка	Lоб		м		1,0	0,4		1,4
Глубина пучка	Lп		м		1,2	1,28		2,48
Количество змеевиков, включённых параллельно по пару	m		шт		72
Живое сечение для прохода пара	f		м2		0,058	0,058		0,058

8.3.1) Целесообразность разделения пароперегревателя на ступени обычно определяют характкром взаимного движения сред (газов и пара) и размещением между ступенями пароохладителей. Нумерация ступеней ведётся по ходу газа. Поверхность нагрева для каждой ступени пароперегревателя определяют по наружному диаметру труб, полной длине змеевика (с учётом гибов) l_i и числу труб в ряду (поперёк газохода) Z₁.В неё также включается поверхность труб, примыкающих к обмуровке, называемая дополнительной, которую определяют как произведение площади стены (потолка) F_ст, занятой этими трубами, на угловой коэффициент х, определяемый по номограмме на основании соотношений S₁/d и е/d причём е/d  r/d =0,5  х=0,765.

Таким образом, с учётом особенностей конструкции пароперегревателей поверхность нагрева каждой ступени определяем по формуле:

Н_i = d_iZ₁ⁱ l_i + F_{ст i}х.

2. Глубину газового объёма до пучка каждой ступени и глубину пучка ступени определяют по рекомендациям и чертежу.

3. Поперечный шаг в пределах каждой ступени не изменяется и поэтому совпадает со средним

его значением. По средним значениям шагов для пароперегревателя и среднему диаметру находим эффективную толщину излучающего слоя:

2. Т.к диаметры труб первой и второй ступени не одинаковы, то средний диаметр находим по формуле:

2. Площадь живого сечения для прохода газов на входе и выходе определяют по формуле:

F_i = a _ib - d_iZ₁ⁱ l_{I пр};

Площадь среднего живого сечения для прохода газов перегревателя в целом получают:

Площадь среднего живого сечения для прохода пара для каждой ступени пароперегревателя :

Его среднее значение расчитывают по формуле похожей на (8.1).

4. Составляем таблицу исходных данных поверочно-конструкторского теплового расчёта пароперегревателя:

Наименование величин	Обознение	Размерность	Величина
Температура газов до пароперегревателя	ф	0С	1012,052
Температура газов за пароперегревателя	пе	0С	670,61
Температура в состояния насыщения	tн	0С	254,87
Температура перегретого пара	tпе	0С	450
Средний удельный объём пара	ср	м3/кг	0,06382
Конвективное восприятие	Qkпе	ккал/кг	811,36
Объёмы газов на выходе из топки при српе	Vг	м3/кг	6,0255
Объёмная доля водяных паров	rH2O	--	0,12201
Объёмная доля трёхатомных газов	rRO2	--	0,26308
Концентрация золы в газоходе	зл	кг/кг	0,013709

Средний удельный объём пара находят с использованием по удельным объёмам пара в состоянии насыщения и перегретого пара:

Все остальные величины определены ранее.

5. Коэффициент теплопередачи определяют для пароперегревателя в целом по средним значениям необходимых величин из таблиц.

Коэффициент теплопередачи от газов к стенке для всех схем пароперегревателей определяют по формуле:

8.5.1) Коэффициент теплоотдачи от газов к стенке для всех схем пароперегревателей определяют по формуле:

Где _к—коэффициент теплоотдачи конвекцией;_л—коэффициент теплоотдачи излучением газового объёма в трубном пучке;-- коэффициент тепловой эффективности поверхности;= 1;

Для определения _к—коэффициента теплоотдачи конвекцией от газов к стенке труб рассчитаем среднюю скорость газового потока:

При поперечном омывании коридорных пучков дымовыми газами коэффициент теплоотдачи конвекцией, отнесённый к полной расчётной поверхности, определяют по номограмме:

_н=54 ккал/м²ч^оС; добавочные коэффициенты: С_z=1; С_ф=0,98; С_s=1;_к = _нС_zС_фС_s = =5410,981 = 52,92 ккал/м²ч^оС;

Для нахождения_лиспользуем номограммы и степень черноты продуктов горения‘a’:

Для незапылённой поверхности kpS = k_гr_nSp, гдер = 1кгс/см²;r_n=0,26308;

р_nS = r_nS = 0,263080,2543 = 0,0669;

По номограмме находим k_г= 2,1;

Для пользования номограммой необходимо знать температуру загрязнённой стенки расчитываемой поверхности нагрева:

T_з = T_пе^ср + (80100) = 352,435 + 90 = 442,435 ^оС;

По номограмме находим_н=147 ккал/м²ч^оС;_л = _на =1470,1552=

= 22,814 ккал/м²ч^оС;

При расчёте пароперегревателя и экономайзера на величину_л необходимо ввести поправку, связанную с наличием газового объёма, свободного от труб перед этими поверхностями и между отдельными пакетами поверхностей:

Где Т_к -- температура газов в объёме камеры, (К); l_об и l_п -- соответственно суммарная глубина пучка и суммарная глубина газового объёма до пучка, м; А – коэффициент: при сжигании мазута А=0,3;

2. Коэффициент теплоотдачи от стенки к пару в пароперегревателе определяют по номограмме, при среднем значении давлений, температур и скорости пара:

При этой скорости пара С_d = 0,98;_н = 1200ккал/м²ч^оС;_л = _нС_d = 12000,98 = 1176 ккал/м²ч^оС;

8.5.3) Коэффициент теплоотдачи:

4. Температурный напор:

температурный напор с достаточной точностью можно найти как:

Поправочный коэффициент определяют по номограмме и по безразмерным параметрам:

По R и Р находим = 0,994

8.6) Определим расчётную поверхность:

Невязка:

Невязка > 2%  вносим конструктивные изменения.

8.7)Найдем число петель змеевика, которое надо добавить:

Следовательно убираем одну петлю. Поверочный расчёт выполнен.