Расчет пароперегревателя

В курсовом проекте пароперегреватель рассчитывается конструктивным способом, при котором определятся площадь поверхности нагрева. При реконструкции котельной установки, связанной с переводом ее на другой вид или марку топлива необходимо стремиться, чтобы изменения вносимые в конструкцию котла были минимальными. Это требование может быть выполнено если сохранить размеры газохода, конструктивное оформление пароперегревателя, диаметр труб, поперечный и продольный шаги труб , а площадь поверхности скорректировать, например, за счет изменения длины труб змеевиков или их числа.

Для проведения расчета пароперегревателя по рабочим чертежам общего вида котла определяют необходимые конструктивные характеристики газохода и пароперегревателя.

В промышленных котлах в большинстве случаев применяют конвективные пароперегреватели свежего пара из гладких труб с коридорным расположением, что в условиях горизонтального газохода уменьшает наружные загрязнения.

В курсовом проекте пароперегреватель выполнен по смешанной схеме (прямоточное и противоточное взаимное движение продуктов сгорания и пара), то при расчете он разбивается на входную первую и выходную вторую ступени (по ходу пара). По ходу продуктов сгорания сначала располагается выходная ступень затем входная.

Схема конвективного пароперегревателя со смешанным взаимным движением продуктов сгорания и пара представлена на Рис. 4.

Схема конвективного пароперегревателя.

Рис. 4. Эскиз пароперегревателя

Таблица№12 Конструктивные характеристики пароперегревателя

№ п/п	Наименование параметра	Обозначение	Единица измерения	Способ определения или расчетная формула	Величина или расчёт
I ступень по ходу пара
	Диаметр и толщина труб		мм.	По рабочему чертежу
	Шаги труб
по ширине		мм.	По рабочему чертежу
по глубине		мм.	По рабочему чертежу
	Относительные шаги труб
по ширине		¾
по глубине		¾
	Количество труб, змеевиков		шт.	по рабочему чертежу
	Длина одного змеевика		м.	По рабочему чертежу	43,8
	Заходность змеевика		шт.	по рабочему чертежу
	Поверхность нагрева		м2
	Средняя высота газохода		м	по рабочему чертежу	1,65
	Средняя высота змеевика		м	по рабочему чертежу	1,438
	Сечение для прохода продуктов сгорания		м2
	Сечение для прохода пара		м2
	Эффективная толщина излучающего слоя		м
II ступень по ходу пара
	Диаметр и толщина труб		мм.	По рабочему чертежу
	Шаги труб
по ширине		мм.	По рабочему чертежу
по глубине		мм.	По рабочему чертежу
	Относительные шаги труб
по ширине		¾
по глубине		¾
	Количество труб, змеевиков		шт.	по рабочему чертежу
	Длина одного змеевика		м.	По рабочему чертежу	19,6
	Заходность змеевика		шт.	по рабочему чертежу
	Поверхность нагрева		м2
	Средняя высота газохода		м	по рабочему чертежу	3,52
	Средняя высота змеевика		м	по рабочему чертежу	3,025
	Сечение для прохода продуктов сгорания		м2
	Сечение для прохода пара		м2
	Эффективная толщина излучающего слоя		м
Весь пароперегреватель
	Площадь поверхности нагрева		м2		198,6+98,23=296,83
	Среднее сечение для прохода продуктов сгорания		м2
	Среднее сечение для прохода пара		м2
	Усреднённый шаг труб по ширине		мм
	Усреднённый шаг труб по длине		мм
	Усреднённый относительный шаг по ширине		¾
	Усреднённый относительный шаг по длине		¾
	Усреднённая эффективная толщина излучающего слоя		м

Таблица№13 Конструктивный тепловой расчет пароперегревателя

№ п/п	Наименование параметра	Обозначение	Единица измерения	Способ определения или расчетная формула	Величина или расчёт
	Угловой коэффициент фестона		¾	Из расчёта топки	0,725
	Лучевоспринимающая поверхность фестона		м2	Из расчёта топки	14,49
	Коэффициент распределения тепловосприятия по высоте топки		¾	рис. П7 [1]	1,38
	Тепловая нагрузка экранов верхней части топки
	Тепло, полученное излучением из топки
	Температура продуктов сгорания на входе в пароперегреватель		0С	Из расчёта фестона	982,8
	Энтальпия продуктов сгорания на входе в пароперегреватель			Из расчёта фестона	18754,1
	Температура перегретого пара		0С	По заданию
	Энтальпия перегретого пара			табл. 2 [5]	3331,0
	Тепло, переданное в пароохладителе
	Температура насыщенного пара		0С	из расчёта фестона
	Энтальпия насыщенного пара			табл. 2 [5]	2797,7
	Тепловосприятие пароперегревателя по балансу
	Энтальпия продуктов сгорания на выходе пароперегревателя
	Температура продуктов сгорания на выходе из пароперегревателя		0С	– таблица	667,56
	Средняя температура продуктов сгорания		0С
	Средняя температура пара		0С
	Средняя скорость продуктов сгорания в пароперегревателе		м/с
	Коэффициент теплоотдачи конвекцией			рис. П6 [1]
	Коэффициент тепловой эффективности		¾	табл. П14 [1]	0,85
	Коэффициент загрязнения			¾	¾
	Удельный объем пара при средней температуре		м3/кг	табл. 3 [5]	0,061459
	Средняя скорость пара		м/с
	Коэффициент теплоотдачи от стенки к пару			рис. П9 [1]
	Температура загрязнённой стенки		0С
	Коэффициент ослабления лучей трёхатомными газами			определяется по рис. П4 [1]
	Суммарная поглощающая способн. 3-хатом.газов				0,1·0,252·0,243=0,0061
	Суммарная оптическая толщина запыленного потока		-		4,536·0,1·0,243=0,11
	Коэффициент теплового излучения продуктов сгорания		¾
	Коэффициент теплоотдачи излучением			- определяется по рис. П10 [1]
	Коэффициент теплоотдачи продуктов сгорания к стенке				1·(48+15,132)=63,132
	Коэффициент теплопередачи
	Температурный напор на входе		0С		982,8-450=532,8
	Температурный напор на выходе		0С		667,56-255=412,56
	Температурный напор при противотоке		0С
	Безразмерные параметры для схемы с последовательно-смешанным током		¾
	¾
	¾
	Коэффициент перехода от противоточной схемы к последовательно-смешанной		¾	рис. П15 [1]	0,99
	Температурный напор в пароперегревателе с последовательно-смешанным током		0С
	Требуемая величина поверхности нагрева		м2
	Необх.изменение площади пов-ти нагрева в ПП(уменьшение)		м2		296,83-215,51=81,32
	Изменение длины каждого змеевика (уменьшение)		м   м	Рассчитать пропорционально площадям ступеней

В результате проведенного расчета видно, что необходимо уменьшить поверхность нагрева на величину равную DF=296,83-215,51=81,32м². Изменение будем производить за счет увеличения числа витков пароперегревателя.