Расчет пароперегревателя

Расчет пароперегревателя может быть поверочным или конструктивным. Конструктивный расчет выполняется при создании новых паровых котлов в конструкторских бюро заводов-изготовителей.

При проектировании и эксплуатации котельных установок чаще всего приходиться выполнять поверочный расчет пароперегревателя. Последовательность расчета пароперегревателя зависит от расположения его в газовом тракте котельного агрегата, способа регулирования температуры перегрева пара и схемы включения регулятора перегрева.

Последовательность расчета конвективного пароперегревател я.

4.5.1 Принимается диаметр труб пароперегревателя, d_н, м; относительный, продольный и поперечный шаги труб, , (табл. 8.13 – 8.12 Л- 3)

4.5.2 Принимается расположение труб (шахматное или коридорное)

4.5.3 Вычисляется расчетная скорость пара в змеевиках пароперегревателя

, м/сек

где Д – расход пара, кг/с, из марки котла;

V_ср – средний удельный объем пара, табл.3.1 Л-1

f – площадь живого сечения для прохода пара, м²

d_вн – внутренний диаметр трубы, м

z₁ – число параллельно включенных змеевиков, шт – выбирается с целью получения скоростей пара 15-25 м/сек (для надежного охлаждения трубок пароперегревателя)

4.5.4 Количество тепла, воспринятое паром:

Q_пп = Д(h_пп –h_нп) + Д(1-х)· ч, кВт

h_пп – энтальпия перегретого пара, определяется по табл 3.2 Л-3

h_нп – энтальпия насыщенного пара, табл. 3.1 Л-3

х – степень сухости пара, х= 0,97÷0,98

ч – теплота парообразования – табл. 3.1 Л-3

4.5.5 Тепло, переданное в пароперегревателе на 1 кг топлива

Q_б = , кДЖ/кг (кДж/сек)

4.5.6 Теплота, отданная продуктами сгорания пару:

Q_б = φ(I'_пп – I''_пп + Δα_пп · I^о_хв)

Из этой формулы определяем энтальпию продуктов сгорания за пароперегревателем:

I''_пп = I''_пп + Δα_пп · I^о_хв - , кДж/кг (кДж/м³)

4.5.7 Температура газов за пароперегревателем определяется по I – θ диаграмме по величине I''_пп - θ'' _пп, ^оС или методом интерполяции (см формулу (I),(II) раздел 4.2

4.5.8 Средняя температура дымовых газов:

_, ^оС

где θ' _пп = θ'' _т, определяемая из расчета топки.

4.5.9 Средний секундный расход дымовых газов

V_с = В_р ·V_дг· , м³/сек (кг/сек)

4.5.10 Живое сечение для прохода дымовых газов, м²

- при поперечном омывании гладких труб – F₂ = ab – z₁ℓd_н,

- при продольном омывании гладких труб - F₂ = ab – z₁ ℓd_н

где a – ширина газохода, м

b – высота газохода, м

ℓ - длина трубы, м, равная b

d_н – наружный диаметр, м

4.5.11 Средняя скорость дымовых газов:

, м/с

4.5.12 Коэффициент теплоотдачи конвекции от газов к поверхности нагрева α_к:

- при поперечном омывании коридорных и шахматных пучков и ширм

α_к = α_нс_zс_Sс_ф, Вт/м²·к

- при продольном омывании

α_к = α_нс_фс_ℓ, Вт/м²·к

4.5.13 Коэффициент теплоотдачи от поверхности нагрева к пару

α₂ = α_нс_α, Вт/м²·к

α_н – коэффициент теплоотдачи излучением - определяется по номограмме на рис. 6.8 Л-1 по средним значениям скорости, давления и температуры пара пароперегревателя(в зависимости от расположения труб – шахматное или коридорное)

4.5.14 Коэффициент загрязнения ε, м²· к/Вт

– для пароперегревателей с коридорным и шахматным расположением труб при сжигании жидких топлив принимается ε = 0,00257

– для пароперегревателей с коридорным расположением труб при сжигании твердых топлив принимается ε = 0,0043

4.5.15 Вычислить температуру стенки труб пароперегревателя, принимаемую равной при сжигании твердого и жидкого топлива температуре наружного слоя золовых отложений на трубах

t_з = t^ср_пп +(ε+ )· , ^оС

где t^ср_пп – среднеарифметическое значение температуры пара

t^ср_пп = , ^оС

Н – поверхность нагрева, ей предварительно задаются из характеристик котла (по табл.8.13÷8.25 Л-3), м²

- при сжигании газообразного топлива t_з = t^ср_пп 25, ^оС

4.5.16 Эффективная толщина излучающего слоя

S = 0,9·( -1),м

Где S₁ и S₂ – продольный и поперечный шаги труб в пучке, м (из характеристики котла)

4.5.17 Суммарная поглощательная способность газа ч _п ·S, где

ч _п – общая объемная доля трехатомных газов и водяных паров (из табл 1 расчета)

4.5.18 Коэффициент ослабления лучей трехатомными газами определяется по номограмме (рис 5.4 Л-1) - к_г

4.5.19 Коэффициент теплоотдачи излучением:

- для запыленного потока (при сжигании твердых топлив) α_л = α_н· а

- для незапыленного потока (при сжигании жидкого и газообразного топлива) α_л = α_н·с_г· а

α_н – коэффициент теплоотдачи излучением, определяется из номограммы (рис. 6.4 Л-1)

с_г – поправка, вводимая при отсутствии золовых частиц в продуктах сгорания;

а – степень черноты продуктов сгорания (рис. 5.6 Л-1)

4.5.20 Коэффициент использования ξ (для поперечно омываемых пучков труб конвективных пароперегревателей, принимается ξ = 1)

4.5.21 Коэффициент теплоотдачи от продуктов сгорания к стенке труб пароперегревателя

α₁ = ξ (α_к + α_л), Вт/м² ·к

4.5.22 Коэффициент теплопередачи:

К = , Вт/м² ·к

где φ – коэффициент тепловой эффективности:

- при коридорном расположении труб и сжигании твердых топлив определяется из таблицы 6.1 Л-1

- при сжигании газа принимается φ = 0,85

- при сжигании мазута с α_т > 1,03 φ определяется из таблицы 6.2 Л-1

4.5.23 Средний температурный напор

∆t = , ^оС

где ∆t_б = θ' _пп – t_пп, ^оС; ∆t_м = θ'' _пп – t_нас, ^оС;

если ≤ 1,7, то ∆t = ,^оС

4.5.24 Определяется количество теплоты, воспринятое пароперегревателем

Q_т = , кДж/кг (кДж/м³)

4.5.25 Невязка: ·100 ≤ 2%

4.5.26 Поверхность нагрева 1 погонного метра трубы: h = πd_н, м

4.5.27 Общая длина труб пароперегревателя , м

4.5.28 Длина одного змеевика

4.5.29 Число труб в одном змеевике z₂ = , шт или число петель , шт

где в – высота газохода пароперегревателя, м