5. Поверочно-конструкторский расчёт конвективных поверхностей нагрева

5.1.Тепловосприятие пароперегревателя по фор­муле:

,

где D_пе - паропроизводительность котла, кг/с; D =9.6 кг/с

i_пе -энтальпия перегретого пара, кДж/кг, =3292,4 кДж/кг,

i_н,- энтальпия сухого насыщенного пара, кДж/кг, =2799,3 кДж/кг

Δi_по-съём тепла в пароохладителе, служащем для регулирования температуры

перегре­того пара, кДж/кг, =10 кДж/кг,

В_р — расчётный расход топлива, =0,822 м³/с

5.2. Тепло, воспринимаемое пароперегревателем за счёт излучения факела топки, принимаем для упрощения расчётов равным нулю (Qˆ_пе=0), а угловой коэффициент фестона – х_ф =1.

В этом случае полное тепловосприятие пароперегревателя численно совпадает с тепловосприятием конвекции, кДж/м³:

кДж/м³

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

Q^к.б_пе=ּ(I"_ф-I"_пе+Δ_пеּI⁰_хв).

Это уравнение решаем, относительно искомой энтальпии газов за пароперегревателем, кДж/м³:

Полученное значение энтальпии газов за пароперегревателем I"_пе позволяет определить температуру дымовых газов за ним

5.3. Тепловосприятие воздухоподогревателя определяют по уравнению теплового баланса рабочего тела (воздуха), т.к. темпе­ратура горячего воздуха (после воздухоподогревателя) задана:

Q^б_вп=("_пв + Δ_вп/2)ּ(I⁰_гв – I⁰_в’)

где I⁰_гв =3464,38 кДж/м³ -энтальпия теоретического объема горячего воздуха I⁰_хв=373,8 кДж/м³- то же холодного воздуха,

кДж/м³

b"_вп -отношение объема воздуха за воздухоподогревателем к теоретически необходимому

b"_вп=a"_т-Δa_т - Δa_пл=1,15-0,05-0,03=1,07

кДж/м³

Тепловосприятие воздухоподогревателя по теплоносителю (по продуктам сгорания) имеет вид, кДж/кг, (кДж/м³):

Q^б_вп=ּ(I - I_ух +Δ_впּI⁰_прс).

где – I”_эк энтальпия газов за водяным экономайзером

I⁰_прс - энтальпия теоре­тического объема воздуха (определяется по табл.4 и температу­ре присасываемого воздуха t_прс=(t_гв+t_в')/2, который через неплотнос­ти поверхности перетекает с воздушной стороны на газовую за счет разности статических давлений

кДж/м³

кДж/м³

-температура газов за экономайзером.

5.4. Тепловосприятие водяного экономайзера определяют уравнением теплового баланса теплоносителя (дымовых газов):

Q^б_эк=j·(I_пе"-I_эк"+Δa_эк·I⁰_хв)= кДж/м³

5.5. Определяют невязку теплового баланса парового котла по формуле:

ΔQ^б=Q^р_р·h_пк –(Q_л+Q^б_ф+Q^к.б_пе+Q_эк^б)·(1 – q₄/100)

где Q_л=j·(Q_т-I"_т)=0,989(39768,91-19563)=19983,64 кДж/м

кДж/м

т. к. кДж/м , то расчёт верный.

6. Поверочно-конструкторский расчёт пароперегревателя

Таблица 9.- Конструктивные размеры и характеристики пароперегревателя по чертежам и данным из табл. 4 в приложении.

Наименование величены	обозначение	Единица	Номер ступени по ходу газа		Весь пароперегреватель
			1	2
Наружный диаметр труб	d	м	0,038	0,042	0,04
Внутренний диаметр труб	dвн	м	0,031	0,034	0,0325
Число труб в ряду	z1	Шт.	40	42	—
Число рядов по ходу газов	z2	Шт.	6	8	14
Средний поперечный шаг труб	S1	м	0,110	0,110	0,110
Средний продольный шаг труб	S2	м	0,082	0,097	0,092
Средний относительный поперечный шаг	S1/d	—	2,89	2,62	2,75
Средний относительный продольный шаг	S2/d	—	2,16	2,31	2,3
Расположение труб	—	—	коридорное		—
Характер взаимного движения сред	—	—	смешанное		—
Длина трубы змеевика	l	м	23,42	16,86	—
Поверхность, примыкающая к стене	Fст··x	м2	1,95	1,47	3,42
Поверхность нагрева	Fпе	м2	113,8	96,8	210,6
Высота газохода на входе	A'	м	3,7	1,4	—
Высота газохода на выходе	a"	М	3,2	1,6	—
Ширина газохода	b	м	4,2	4,2	4,2
Площадь живого сечения для прохода газов на входе	F'	м2	10,37	3,65	—
То же на выходе	F"	м2	8,82	4,17	—
То же среднее	Fср	м2	9,44	3,91	6,68
Средняя эффективная толщина излучающего слоя	S	м	—	—	0,254
Глубина газов объёма до пучка	lоб	м	0,56	1,58	2,14
Глубина пучка	lп	м	0,48	0,62	1,1
Количество змеевиков, включённых параллельно по пару	M	Шт.	38	38	38
Живое сечение для прохода пара	f	м2	0,029	0,035	0,032

Средний объём пара находим по удельным объёмам пара в состоянии насыщения при давлении в барабане и перегретого пара при его температуре и давлении после пароперегревателя по формуле:

м /кг

Таблица10.- Исходные данные расчёта пароперегревателя

Наименование величин	Обознач.	Единица	Величина
Температура газов до пароперегревателя	"ф	0С	1002
Температура газов за пароперегревателем	"пе	0С	692
Температура пара в состоянии насыщения	tн	0С	253,69
Температура перегретого пара	tпе	0С	433
Средний удельный объем пара в пароперегревателе	υср	м3/кг	0,06345
Тепловосприятие конвективное по балансу	Qкпе	кДж/кг	5875,6
Средний объем газов в пароперегревателе (при песр)	Vr	м3/м3	12,3574
Объемная доля водяных паров	н о	—	0,1745
Суммарная объёмная доля трёхатомных газов	п	—	0,2573
Массовая концентрация золы в газоходе		кг/кг

6.1. Рассчитываем скорость газов в пароперегревателе

м/с

6.2. Скорость пара в пароперегревателе

м/с

6.3. Коэффициент теплопередачи

,

где =0,85- коэффициент тепловой эффективности поверхности

Коэффициент теплоотдачи от газов к стенке

Коэффициент теплоотдачи конвекцией от газов к стенке труб :

, .

где =56 Вт/(м К), Cz= 1, Cs =0,98, Сф =1,04

Коэффициент теплоотдачи излучением продуктов горения

а

где а- степень черноты потока

а =0,08

Коэффициент теплоотдачи от газов к стенке для всех конвективных пучков труб:

Коэффициент теплоотдачи от стенки к пару a₂ при средних значениях давления (Р_б+Р_пе/2), температуры (t_б+t_пе/2) и скорости пара по номограмме 11

6.4. Определяем температурные напоры:

Температурный напор для прямотока и противотока определяют как среднелогарифмическую разность температур по формуле:

.

6.5. Определяют расчетную поверхность пароперегревателя по уравнению теплопередачи