Пароперегреватель

1. Температура газов на входе в пароперегреватель ' = 1052°С (из расчета фестона).

2. Теплосодержание газов на входе I' =9980 кДж/кг (из расчета фестона).

3. Температура насыщенного пара на входе в пароперегреватель

t' = t_н =254,6°С (табл. 9 при Р_б = 1,1Р_пе=1,1·3,9=4,29 МПа, с.71).

4. Теплосодержание насыщенного пара на входе в пароперегреватель

i' = i_нп =2800 кДж/кг (табл. 9).

5. Температура пара за пароперегревателем t" = t_пе=438 °С (по заданию).

6. Теплосодержание перегретого пара на выходе из пароперегревателя i'' = i_пе=3304 кДж/кг (табл. 11 по давлению Р_пе и температуре t_пе перегретого пара, с.74).

Рис. П2-4. Эскиз пароперегревателя

6. Тепловосприятие пароперегревателя по балансу (= 63 кДж/кг – тепловосприятие в пароохладителе)

= кДж/кг .

8. Теплосодержание газов за пароперегревателем

=9980-6548 кДж/кг .

9. Температура газов на выходе "=709,5 °С (табл. 2, с.61).

10. Средняя температура газов

=, °С .

9. Средняя температура пара

= °С .

9. Диаметр труб d =38 мм с толщиной стенки

δ = 3,5 мм по сортаменту.

13. Расположение труб принимаем коридорное.

14. Относительные шаги труб пароперегревателя принимаем: поперечный ₁ = 3

продольный ₂ = 2 .

15. Шаги труб: поперечный s₁ = d ₁ =38·3=114 мм ; продольный s₂ = d ₂ =38·2=76 мм .

16. Количество параллельно включенных в коллектор змеевиков

= 38 шт .

15. Площадь, занятая трубами ( h_ср – высота газохода в среднем

cечении, по чертежу),

F_з = Z₁d h_ср =3 м² .

18. Площадь поперечного сечения газохода (окна)

F_ок = h_ср b =9,41 м² .

19. Площадь живого сечения для прохода газов

F_жc = F_ок – F_з =6,41 м² .

19. Объем газов на 1 кг топлива V_г =6,1896 м³/кг (табл. 1, с.60).

21. Объемная доля водяных паров =0,0935 (табл. 1).

22. Объемная доля трехатомных газов и водяных паров r_п =0,2344 (табл. 1).

23. Концентрация золовых частиц m_зл =0,0318 (табл. 1).

21. Средняя скорость газов

= м/с .

21. Живое сечение для прохода пара параллельно включенных

змеевиков (m - число труб в змеевике, принимаем m = 1)

= м² .

21. Удельный объем пара, при средних значениях давления и

температуры пара в пароперегревателе =0,067745 м³/кг (табл. 11, с.74).

21. Средняя скорость пара

= м/с .

21. Коэффициент теплоотдачи конвекцией (рис. 7, с.86)

_к = _н C_z C_s C_ф =90·0,93·1,0·1,04=87 Вт/(м² ·K) .

21. Коэффициент теплоотдачи от стенки к пару ₂ =1150 Вт/(м² ·К) (рис. 10, с.90).

22. Коэффициент загрязнения

для коридорных пучков труб  = 0,0043 , (м² ·К)/Вт .

31. Температура загрязненной стенки (предварительно задаемся

значением = 25·10³ Вт/м²)

=254,6+(0,0043+·25·10³=383,8 °С .

32. Эффективная толщина излучающего слоя

=0,23 м .

32. Суммарная поглощающая способность трехатомных газов

P_n S = r_n Р S =0,2344·0,1·0,23=0,0054 м·Мпа .

34. Коэффициент поглощения лучей трехатомными газами k_г =22,8 1/(м·МПа)

34. Коэффициент поглощения лучей золовыми частицам k_{зл =92} 1/(м·МПа) (рис. 3).

35. Оптическая толщина

kPS = (k_г r_n + k_зл _зл)РS =(22,8·0,2344+92·0,0318)·0,1·0,23=0,19

37. Степень черноты продуктов сгорания =0,15 (рис. 2, с.81).

38. Коэффициент теплоотдачи излучением (рис. 9, с.89)

α_л = α_н а =198·0,15=29,7 Вт/(м² ·K) .

37. Коэффициент тепловой эффективности  =0,51 (рис. 14, с.93).

38. Коэффициент теплопередачи

для коридорных пучков:

= Вт/(м² ·K) ;

37. Температурный напор на входе газов (противоток)

t₁ = ' – t" =1052-438=614 °С .

42. Температурный напор на выходе газов (противоток)

t₂ = '' – t' =709,5-254,6=454,9 °С .

43. Средний температурный напор при противотоке

= °С .

44. Величина ₁ = ' – '' =1052-709,5=342,5 °С .

45. Величина ₂ = t" – t' =438-254,6=183,4 °С .

46. Параметр =

47. Параметр =342,5/183,4=1,8675

48. Отношение прямоточного участка к полной поверхности

нагрева A=0,3 (принимается).

49. Коэффициент пересчета от противоточной схемы =0,995 (рис. 11, с.91).

50. Средний температурный напор t =  t_прт =0,995·534,45=531,78 °С .

51. Необходимая поверхность нагрева

= м² .

52. Поверхность нагрева одного змеевика

= м² .

53. Длина одного змеевика

= м .

54. Число рядов по ходу потока (округлить до целого числа)

= шт .

55. Число петель =20/2=10

56. Прямоточная часть Z_прм = АZ =0,3·10=3 шт .

57. Противоточная часть Z_прт = Z – Z_прм =10-3=7 шт .

Первая ступень воздухоподогревателя

1. Температура газов на выходе из воздухоподогревателя

(по заданию)

" = _ух =140 °С .

2. Энтальпия газов I'' =1293 кДж/кг (табл. 2, с.61).

3. Температура воздуха на входе в 1-ю ступень воздухоподогревателя '_в =30 °С (см. с. 11).

4. Энтальпия воздуха на входе в 1-ю ступень воздухоподогревателя

=277 кДж/кг (табл. 2).

Рис. П2-5. Эскиз первой ступени воздухоподогревателя

5. Отношение количества воздуха за 1-й ступенью воздухоподогревателя к теоретически необходимому

b'' = a_т – Da_т – Da_пл + Da_вп =1,1

6. Доля воздуха рециркуляции

=0

7. Температура воздуха на выходе из 1-й ступени воздухоподогревателя "_в (принимаем из следующих соотношений):

а) отношение водяных эквивалентов

=

где m_o= 0,86 для топлив с ;

б) минимальная температура воздуха на выходе из воздухоподо-

гревателя 1-й ступени

= °С .

Температура воздуха на выходе из ВП1 должна быть не ниже , а дополнительный нагрев воздуха во 2-й ступени должен быть не менее 100 ^оС .

8. Энтальпия воздуха =656 кДж/кг (табл. 2, с.61).

9. Тепловосприятие ступени по балансу

кДж/кг .

10. Средняя температура воздуха

= °С .

11. Энтальпия газов на входе в 1-ю ступень воздухоподогревателя

=1293+ кДж/кг .

где I^о_прс – энтальпия присосов при средней температуре воздуха,

кДж/кг (табл. 2).

12. Температура газов на входе в 1-ю ступень воздухоподогревателя

' =184,7 ^оС (табл. 2).

13. Средняя температура газов

= °С .

14. Объем газов на 1 кг топлива V_г =6,6675 м³/кг (табл. 1, с.60).

15. Объемная доля водяных паров =0,0879 (табл. 1).

16. Скорость газов принимаем W_г =10 м/с.

17. Площадь живого сечения для прохода газов

= м² .

14. Диаметр трубок воздухоподогревателя d =40 х 1,5 мм (по чертежу).

15. Площадь живого сечения одной трубы

= м² .

14. Число всех труб в 1-й ступени =.

15. Скорость воздуха принимаем W_в = 5 м/с .

16. Относительный поперечный шаг труб принимаем ₁ = 1,5

17. Поперечный шаг труб s₁ = ₁ d =1,5 ·40=60 мм .

18. Число труб в 1-м ряду

= шт ,

где b_ш - ширина конвективного газохода по чертежу.

25. Число рядов труб =

26. Продольный шаг труб

(а_ш - глубина конвективного газохода по чертежу)

=

25. Относительный продольный шаг труб

=

25. Коэффициент теплоотдачи с газовой стороны (рис. 8, с.88)

a₁ = a_к = C_ф C_l a_н = Вт/(м² ·К) .

25. Коэффициент теплоотдачи с воздушной стороны (рис. 6, с.84)

a₂ = C_ф C_s C_z a_{н =} Вт/(м² ·К) .

25. Коэффициент использования поверхности нагрева =0,9 (табл. 15, с.78).

26. Коэффициент теплопередачи

= Вт/(м ·К) .

25. Температурный напор на входе газов

=184,7-71=113,7 °С .

25. Температурный напор на выходе газов

=140-30=110 °С .

25. Средний температурный напор

= °С .

25. Необходимая поверхность нагрева

= м² .

25. Высота первой ступени воздухоподогревателя

= м .

25. Секундный расход воздуха

=

= м³/с .

25. Живое сечение для прохода воздуха

= м² .

25. Высота одного хода

= м .

25. Число ходов воздухоподогревателя по воздуху

=шт .

Первая ступень водяного экономайзера

1. Температура газов на выходе из водяного экономайзера " =184,7°С (из расчета ВП 1-й ступени).

2. Энтальпия газов I'' =1706 кДж/кг (из расчета ВП 1-й ступени).

3. Температура питательной воды t_пв =131 °С (по заданию).

4. Энтальпия питательной воды i_пв =553,5 кДж/кг

(табл. 10 при =1,2 *3,9=4,68 бар,с.72).

5. Тепловосприятие ступени по балансу

= = кДж/кг .

6. Энтальпия воды на входе в 1-ю ступень водяного экономойзера

=553,5+ кДж/кг ,

где =19+0,57=19,57 кг/с .

7. Температура воды на входе в 1-ю ступень водяного экономайзера

t_в' =144,5 °С (табл. 10).

8. Энтальпия воды на выходе из 1-й ступени водяного экономайзера

=615+ кДж/кг .

9. Температура воды на выходе t_в'' =210°С (табл. 10, с.72).

10. Энтальпия газов на входе в 1-ю ступень экономайзера

=1706+ кДж/кг

11. Температура газов на входе в 1-ю ступень экономайзера '= =375°С

(табл. 2, с.61).

Рис. П2-6. Эскиз первой ступени водяного экономайзера

12. Средняя температура газов

= °С .

13. Средняя температура воды

= °С .

14. Диаметр труб d = 32 мм (по чертежу).

15. Относительные шаги труб принимаем: поперечный ₁ = 2,5 продольный ₂ = 2

    16. Шаги труб: поперечный s₁ = d ₁= 80 продольный s₂ = d ₂ = 64

    17. Число труб в одном ряду

= 42 шт .

16. Площадь живого сечения для прохода газов ( а_ш и b_ш - глубина и ширина конвективной шахты)

F_жс = a_ш b_ш – Z₁ d l_тр = 5,07,

где l_тр = b_ш – 0,1= 2,3.

16. Объем газов на 1 кг топлива V_г = 6,548 м³/кг (табл. 1, с.60).

17. Скорость газов

= 8,27 м/с .

16. Объемная доля водяных паров = 0,0892 (табл. 1).

17. Объемная доля трехатомных газов и водяных паров r_п = 0,2224 (табл1).

18. Концентрация золовых частиц m_зл = 0,0301 (табл. 1).

19. Коэффициент теплоотдачи конвекцией (рис. 6, с.84)

a_к = a_н С_z С_s C_ф = 65 Вт/(м² ·К) .

16. Эффективная толщина излучающего слоя

= 0,155 м .

16. Суммарная поглощающая способность трехатомных газов

P_nS = r_n РS = 0,003 м ·МПа.,

где Р = 0,1 МПа – давление в газоходах котельного агрегата.

16. Коэффициент ослабления лучей трехатомными газами (рис. 3, с.82) k_г= 40 1/(м·МПа).

17. Коэффициент ослабления лучей золовыми частицами (рис. 3) k_зл= 145 1/(м·МПа).

    29. Оптическая толщина

= 0,21

29. Степень черноты a= 0,155 (рис. 2, с.81).

30. Температура загрязненной стенки

= 202°С .

32. Коэффициент теплоотдачи излучением (рис. 9, с.89)

a_л = a_н a = 4,65 Вт/(м² ·К) .

32. Температурный напор на входе газов

Dt_б = ' ‑ t''_в = 165 °С .

32. Температурный напор на выходе газов

Dt_м = " ‑ t'_в = 40,2 °С .

32. Средний температурный напор

= 88,4 °С .

32. Коэффициент использования поверхности нагрева =1 .

32. Коэффициент теплоотдачи от газов к стенке

a₁ =  (a_к + a_л) = 69,65 Вт/(м² ·К) .

32. Коэффициент тепловой эффективности y =0,75 (рис. 14, с.93).

33. Коэффициент теплопередачи

k = y a₁ = 52,2375 Вт/(м² ·К)

.

32. Необходимая поверхность нагрева

=₁₂₀₉ м² .

32. Длина одного змеевика

= _229,2 м .

42. Число рядов по ходу потока

= 100 шт .

42. Число петель

= 50 шт .

42. Шаг одной петли

S_пет = 2 s₂ = 128 мм .

42. Высота пакета экономайзера

h_эк = Z_пет S_пет · 10^-3 = 6,4м.

128