V III . Поверочно-конструкторский расчёт пароперегревателя.

8.1) 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.

8.2) По чертежам парового котла составляем эскиз пароперегревателя в двух проекциях на миллимет-ровой бумаге в масштабе 1:25.

8.3) 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	--		40		40		40
	Количество труб по ходу газов					Z2	--		6		12		18
	Шаг труб:            Поперечный					S1	м		0,11
	Продольный					S2	м		0,093			0,0909		0,09194
	Относительный шаг труб Поперечный					S1/d	--		2,895		2,895		2,895
	Продольный					S2/d	--		2,447		2,392		2,4195
	Расположение труб змеевика					--	--		Коридорное
	Характер взаимного течения					--	--		смешанный ток
	Длина трубы змеевика					L	м		21,45		21,1		--
	Поверхность примыкающая к стенке					Fст×х	м2		3,6463		7,689		11,242
	Поверхность нагрева					H	м2		106,045		108,386		214,461
	Размеры газохода: высота на входе                             высота на выходе					a¢ a²	м м		3,9 3,35		1,788 1,875		-- --
	ширина					b	м		4,4
	Площадь живого сечения на входе					F¢	м2		11,954		5,4352		--
	Площадь живого сечения на выходе					F²	м2		9,914		5,818		--
	Средняя площадь живого сечения					Fср	м2		10,934		5,6266		6,8594
	Средняя эффективная толщина излучающего слоя					Sф	м		--		--		0,27078
	Глубина газового объёма до пучка					Lоб	м		0,475		2,1		2,575
	Глубина пучка					Lп	м		0,465		1		1,465
	Количество змеевиков, включённых параллельно по пару					m	шт		40
	Живое сечение для прохода пара					f	м2		0,03216		0,03216		0,03216

 

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.

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

Н_i = p×d_i×Z₁ⁱ× l_i + F_{ст i}×х.

8.3.2) Глубину газового объёма до пучка каждой ступени и глубину пучка ступени определяют по рекомендациям и четежу.

8.3.3) 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:

 

 

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

 

8.3.5) 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).

8.4) Составляем таблицу исходных данных поверочно-конструкторского теплового расчёта пароперегревателя:

Наименование величин	Обознение	Размерность	Величина
Температура газов до пароперегревателя	uф²[АА1]	0С	967,85
Температура газов за пароперегревателя	uпе²	0С	551,2
Температура в состояния насыщения	tн	0С	257,41
Температура перегретого пара	tпе	0С	450
Средний удельный объём пара	uср	м3/кг	0,0625
Конвективное восприятие	Qkпе	ккал/кг	1849,4
Объёмы газов на выходе из топки  при aсрпе	Vг	м3/кг	12,0389
Объёмная доля водяных паров	rH2O	--	0,18107
Объёмная доля трёхатомных газов	rRO2	--	0,2673

 

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

Все остальные величины определены ранее.

8.5) 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 a_к—коэффициент теплоотдачи конвекцией; a¢_л—коэффициент теплоотдачи излучением газового объёма в трубном пучке; y -- коэффициент тепловой эффективности поверхности; x = 1;

 

Для определения a_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:

       a_н=43 ккал/м²×ч×^оС; добавочные коэффициенты: С_z=1; С_ф=1,189; С_s=1; Þ a_к = a_н×С_z×С_ф×С_s = =43×1×1,189×1 = 51,127 ккал/м²×ч×^оС;

       Для нахождения a_л используем номограммы и степень черноты продуктов горения ‘a’:

Для незапылённой поверхности k×p×S = k_г×r_n×S×p, где р = 1кгс/ см²; r_n=0,2673;

 

р_n×S = r_n×S = 0,2673×0,27078 = 0,0733;

       По номограмме находим k_г = 2,4; Þ

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

                              T_з = T_пе^ср + 25 = 353,1 + 25 = 378,1 ^оС;

По номограмме находим С_г=0,96; a_н=112 ккал/м²×ч×^оС; Þ a_л = a_н×а×С_г =112,2×0,96×0,1613=

= 17,37 ккал/м²×ч×^оС;

При расчёте пароперегревателя и экономайзера на величину a_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;

 

 

8.5.2) 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 = 0,975; a_н = 1000 ккал/м²×ч×^оС; Þ a_л = a_н×С_d = 1000×0,975 = 975 ккал/м²×ч×^оС;

8.5.3) Коэффициент теплоотдачи:

 

 

8.5.4)

Температурный напор:

 

Þ температурный напор с достаточной точностью можно найти как:

Поправочный коэффициент y определяют по номограмме и по безразмерным параметрам:

По А и Р находим y= 0,9894

8.6) Определим расчётную поверхность:

 

 

       Невязка:

 

Невязка > 2% Þ вносим конструктивные изменения.

8.7) Найдем число петель змеевика, которое надо добавить:

 

 

Округляя до целого получаем, что добавление петель не требуется. Поверочный расчёт выполнен.