7 Расчет камеры охлаждения

7.1 Площадь камеры охлаждения:

S_к.о.= F=33.4 м²;

7.2 Живое сечения для прохода дымовых газов:

F_к.о.=4,1×(2,7-2×0,051)=10,65 м²;;

7.3 Температура на входе в камеру охлаждения:

˚С, при которой энтальпия газов на выходе из фестона по табл. 2 равна Н"_ф =14801,3кДж/кг.

Задаемся температурой на выходе из камеры охлаждения:

˚С, К, при которой энтальпия газов на выходе из камеры охлаждения по табл. 3.1 равна Н"_ко = 12882,2 кДж/кг.

Средняя температура газов в камере охлаждения [1,п.7-17]:

ºС, (Т_ко = 1126 К).

7.4 Тепло, отданное газами камере охлаждения:

Q^ко_б = φ∙(H''_ф - H"_ко) = 0,985∙(14801,3 – 12882,2) = 1890,3 кДж/кг .

7.5 Расчетная скорость дымовых газов [1, п.7-15]:

, м/с,

где V_г^н – объем продуктов сгорания 1 кг топлива; определяем по табл. 1;

В_р – расчетный расход топлива, кг/с;

F_к.д. – площадь живого сечения для прохода газов, м².

Тогда

м/с.

7.6 Коэффициент теплоотдачи излучением запыленного потока [1,стр.66,ф.(7-35)]:

, Вт/(м²∙К) ,

где a_з – степень черноты загрязненных стенок лучевоспринимающих поверхностей, для поверхностей нагрева котлов a_з = 0,8;

a – степень черноты потока газов при температуре T; определяется по формуле:

,

здесь kps – суммарная оптическая толщина продуктов сгорания.

=

,1/(м∙МПа).

- эффективная толщина излучающего слоя, м.

, 1/(м∙МПа).

7.7. Коэффициент теплопередачи равен:

k = k_г + k_зл∙μ_зл + k_кокс∙μ_кокс ;

k = 1,897+ 11,47 = 13,367 1/(м∙МПа).

kps = 1,44∙0,1∙13,367=1,92

Коэффициент теплопередачи равен:

Вт/(м²∙К).

7.8 Температурный напор Δt= - t_н, где

t_н=195,05 ºС; при P_бар=1,4 Мпа.

Δt=799-195,05 =603,95ºС.

Таким образом, величина тепловосприятия камеры охлаждения, рассчитываемая по уравнению теплообмена, будет равна:

, кДж/ кг [2.c.134].

кДж/кг.

7.9 Расхождение между значением тепловосприятия и значением тепловосприятия составляет [3, п.7.3]:

%.

Полученное расхождение тепловосприятий не превышает допустимое (2 %), поэтому нет необходимости делать второе приближение и расчетной температурой после прохождения камеры охлаждения является ºС.

8 Расчет пароперегревателя

Задачей расчета пароперегревателя является определение температуры газов за ним, его тепловосприятие.

8.1 Конструктивные характеристики пароперегревателя:

расположение труб – коридорное;

количество рядов z₂= 4;

количество труб в ряду z₁=18

диаметр труб d = 32 мм;

толщина стенки трубы =3 мм;

внутренний диаметр трубы d_вн= d-2 =32-6=24 мм;

глубина газохода а = 2350 мм;

поперечный шаг труб S₁=52 мм;

продольный шаг труб S₂=75 мм;

относительный поперечный шаг труб ;

относительный продольный шаг труб ;

средняя длина труб l_ср=2150 мм,

высота газохода h=1925 мм;

длина змеевика м;

8.2 Температура на входе в пароперегреватель равна температуре на выходе из камеры охлаждения = 799ºC (T'_пп = 1072 K), при которой энтальпия газов на входе в пароперегреватель по табл. 3.2 равна Н'_пп = 12882,2 кДж/кг.

Температуру на выходе из пароперегревателя принимаем равной

= 733ºC (T"_ПП = 1006 K), при которой энтальпия газов на выходе из пароперегревателя по табл. 3.1 равна Н"_пп =11884,1 кДж/кг.

Средняя температура газов в пароперегревателе [1, п.7-17]:

ºС, (Т_пп =1039 К).

8.3 Поверочный расчет пароперегревателя выполняется на основании уравнений теплового баланса и теплообмена по известным температуре и энтальпии газов перед пароперегревателем, конструктивным характеристикам поверхности нагрева [1, п.7-02]:

Q_б^общ = φ∙( H'_пп - H"_пп + Δα∙Н_0.прс) , кДж/кг ;

, кДж/кг,

где

Н_пп – расчетная поверхность пароперегревателя, м²;

z – число труб пароперегревателя;

d – диаметр труб пароперегревателя, м;

ℓ - длина труб пароперегревателя, м.

k - коэффициент теплопередачи, Вт/(м²∙К);

Δt - температурный напор, ºС.

8.3.1 Тепло, отданное газами пароперегревателю:

Q_б^общ = φ∙( H'_пп - H"_пп) = 0,985∙(12882,2 – 11884,1) =983,1 кДж/кг.

8.3.2 Определим тепловосприятие паропегревателя по уравнению теплопередачи.

8.3.2.1 Расчетную поверхность пароперегревателя определяем по [3, стр.98]:

Н_пп = n∙z∙π∙d∙ℓ_зм ;

Н_пп = 4∙18∙3,14∙0,032∙ =39,42 м².

8.3.2.2 Температурный напор:

Δt= - t_пп, где

t_пп=225 ºС;

Δt=733-225=508ºС.

8.3.2.3 Коэффициент теплопередачи в конвективных гладкотрубных пучках, не получающих прямое излучение из топки [1, п.7-08]:

, Вт/(м²∙К).

Коэффициент тепловой эффективности ψ определяется по [1,стр.71,рис.7.16]; ψ = 0,55.

Коэффициент теплоотдачи от стенки трубы к протекающему в ней пару определяется по [1, стр. 230]:

α₂ = α_н∙С_d , Вт/(м²∙К),

где α_н – номограммный коэффициент теплоотдачи, зависящий от среднего давления, средней температуры и скорости пара, Вт/(м²∙К);

С_d – поправка на диаметр.

Расчетную скорость пара определяем по [1, п.7-15]:

,

где υ - средний удельный объем пара, м³/кг;

f_п - площадь живого сечения для прохода пара, м².

D_пп=5,5 кг/с;

При P_пп=1,3 МПа по таблице [1, табл. XXV], м³/кг.

Площадь живого сечения при течении среды внутри труб определяется по следующему уравнению [1,п. 7-16]:

м².

Таким образом, расчетная скорость пара равна:

м/с.

Поправочный коэффициент C_d и номограммный коэффициент α_н теплоотдачи определяем по [1, стр.230, номограмма 12]: C_d = 0,98; α_н = 650 Вт/(м²∙К).

Тогда коэффициент теплоотдачи от стенки трубы к пару равен:

α₂ = 650∙0,98 = 637 Вт/(м²∙К).

Коэффициент теплоотдачи от газов к стенке трубы [1, п.7-08]:

α₁ = α_к , Вт/(м²∙К),

где α_к - коэффициент теплоотдачи конвекцией, Вт/(м²∙К).

Коэффициент теплоотдачи конвекцией зависит от скорости и температуры потока, диаметра и расположения труб в пучке, вида поверхности (гладкая или оребренная) и характера ее омывания (поперечное, продольное или косое), физических свойств омывающей среды.

Расчетная скорость дымовых газов [1, п. 7-15]:

, м/с,

где V_г^н – объем продуктов сгорания 1 кг топлива; определяем по табл. 1;

В_р – расчетный расход топлива, кг/с;

F_г – площадь живого сечения для прохода газов, м²;

F_г=a∙h-l∙d∙z= 2350 ∙1925-2150∙32∙18=3,3 м

Тогда

м/с.

Коэффициент теплоотдачи конвекцией при поперечном омывании коридорных гладкотрубных пучков определяется по [2, стр.178, ф.(11.28)]:

α_к = α_н∙C_z∙C_s∙C_ф , Вт/(м²∙К) ,

где

C_z – поправка на число рядов труб по ходу газа, [1,стр.221, номограмма 7]; C_z = 0,94;

C_s – поправка на геометрическую компоновку пучка, [1,стр.221, номограмма 7]; C_s = 1;

C_ф – поправка, учитывающая влияние изменения физических характеристик, [1,стр.221, номограмма 7]; C_ф = 0,87;

α_н – номограммный коэффициент теплоотдачи, [1,стр.220, номограмма 7];

α_н = 73 Вт/(м²∙К).

α_к = 73∙0,94∙1∙0,87 = 59,7 Вт/(м²∙К).

Коэффициент теплопередачи равен:

Вт/(м²∙К).

Таким образом, величина тепловосприятия пароперегревателя, рассчитываемая по уравнению теплообмена, будет равна:

кДж/кг.

кДж/кг.

8.4 Расхождение между значением тепловосприятия 1) и значением тепловосприятия 2) составляет [3, п.7.3]:

%.

Полученное расхождение тепловосприятий не превышает допустимое (2 %), поэтому нет необходимости делать второе приближение и расчетной температурой после прохождения пароперегревателя является = 733ºC.