Расчёт пароперегревателя

Расчёт пароперегревателя может быть поверочным или конструктивным. Констру­ктивный расчёт выполняется при создании новых паровых котлов в конструкторс­ких бюро заводов-изготовителей. При проектировании и эксплуатации котельных установок чаще всего приходится выполнять поверочный расчёт пароперегревателя. Задачей расчета в этом случае является определение температуры продуктов сгора­ния после пароперегревателя. Последовательность расчёта пароперегревателя зави­сит от расположения его в газовом тракте котельного агрегата, способа регулирова­ния температуры перегрева пара и схемы включения регулятора перегрева.

Последовательность расчёта конвективного пароперегревателя

1. Принимается диаметр труб пароперегревателя, , м; относительный, продольный и поперечный шаги труб, , табл. 8.13-8.25 [12].

2. Расположение труб (шахматное или коридорное).

3. Расчётная скорость пара в змеевиках пароперегревателя , м/сек, определяется по формуле:

=

(62)

где - расход пара, кг/с, из марки котла:

- средний удельный объём пара, табл.3.1 [12];

f - площадь живого сечения для прохода пара, м², определяется по формуле:

f= z z ,

(63)

где d - внутренний диаметр труб пароперегревателя, м;

- число параллельно включённых змеевиков, шт. Это число выбирается с целью получения скоростей пара 15-25 м/сек (для надёжного охлаждения трубок пароперегревателя).

4. Количество тепла, воспринятое паром Q кВт, определяется по формуле

Q = D

(64)

где - энтальпия перегретого пара, табл.3.2 [12];

- энтальпия насыщенного пара, табл. 3.1 [12].

- степень сухости пара, составляет 0,97-0,98

r - теплота парообразования табл. 3.1 [12].

5. Тепло, переданное в пароперегревателе на I кг топлива Q , кДж/сек, определяется по формуле:

Q =

(65)

6. Теплота, отданная продуктами сгорания пару Q , определяется по формуле:

Q =

(66)

Из этой формулы определяем энтальпию продуктов сгорания I , кДж/кг (кДж/м ³), за пароперегревателем

I

(67)

7. Температура газов за пароперегревателем , ^оС, определяется по I- диаграмме по ве­личине , кДж/кг (кДж/м ³).

8. Средняя температура дымовых газов , "С, определяется по формуле:

=

(68)

где , температура, определяемая из расчёта топки.

9. Средний секундный расход дымовых газов V_с м³/сек, определяется по фор­муле:

V

(69)

10. Живое сечение для прохода дымовых газов F , м², определяется по формулам:

- при поперечном омывании гладких труб:

F = z

(70)

- при продольном омывании гладких труб:

F = z

(71)

где - ширина газохода, м;

- высота газохода, м;

l- длина трубы, м, равная

d - наружный диаметр, м.

11. Средняя скорость дымовых газов м/с, определяется по формуле:

= ,

(72)

12. Коэффициент теплоотдачи от газов к поверхности нагрева , Вт/м²хК, определяется по номограмме и формулам:

-при поперечном омывании коридорных и шахматных пучков по рисунку 6.1 [15]

(73)

- при продольном омывании их же

(74)

13. Коэффициент теплоотдачи от поверхности нагрева к пару , Вт/м² К,

определя­ется по формуле:

(75)

где - коэффициент теплоотдачи, определяемый из номограммы, показанной на рис.6.8 [15] по средним значениям скорости, давления и температуры пара в пароперегревателе

14. Коэффициент загрязнения ,

- для пароперегревателей с коридорным и шахматным расположением труб при сжигании жидких топлив, принимается ;

- для пароперегревателей с коридорным расположением труб при сжигании твёрдых топлив, принимается

15. Температуру стенки труб пароперегревателя, принимаемую равной при сжигании твёрдого и жидкого топлива температуре наружного слоя золовых отложений на тру­бах определяют по формуле:

(76)

где t - среднеарифметическое значение температуры пара определяется по формуле:

t =

(77)

Н- поверхность нагрева, м², ей предварительно задаются из характеристик котла, используя таблицы 8.13-8.25 [12]

При сжигании газообразного топлива определяется по формуле:

(78)

16. Эффективная толщина излучающего слоя, S, мм, определяется по формуле:

S= 0,9

(79)

где - S - продольный и поперечный шаги труб в пучке, м. определяется из таблицы пункта 14.

17. Суммарная поглощательная способность газа определяется по формуле:

(80)

где r - общая объёмная доля трёхатомных газов и водяных паров (из таблицы 1 расчёта).

18. Коэффициент ослабления лучей трёхатомными газами к определяется по номо­грамме рис.5.4[15]

19. Коэффициент теплоотдачи излучением определяется по формулам:

- для запылённого потока (при сжигании твёрдых топлив) определяется по формуле:

(81)

- для незапылённого потока (при сжигании жидкого и газообразного топлива) определяется по формуле:

(82)

где - коэффициент теплоотдачи излучением, определяется из номограммы рис.6.4[1]:

с _г - поправка, вводимая при отсутствии золовых частиц в продуктах сгорания:

а - степень черноты продуктов сгорания рис.5.6 [15]

20. Коэффициент использования - (для поперечно омываемых пучков труб конвективных пароперегревателей принимается ).

21. Коэффициент теплоотдачи от продуктов сгорания к стенке труб пароперегревате­ля , определяется по формуле:

(83)

22. Коэффициент теплопередачи к, определяется по формуле:

К=

(84)

где - коэффициент тепловой эффективности:

-при коридорном расположении труб и сжигании твёрдых топлив определяется из табл. 6.1 [15];

- при сжигании газа принимается

- при сжигании мазута с определяется по таблице 6.2 [15]

23.Средний температурный напор определяется по формуле:

(85)

,

24. Количество теплоты, воспринятое пароперегревателем Q _т, кДж/кг (кДж/м³), опре­деляется по формуле:

Q т =

(86)

25. Невязка определяется по формуле:

(87)

26. Поверхность нагрева 1 погонного метра трубы h, м, определяется по формуле:

h=

(88)

27. Общая длина труб пароперегревателя l, м, определяется по формуле:

,

(89)

28. Длина одного змеевика, определяется по формуле:

(90)

29. Число труб в одном змеевике определяется по формуле:

,

(91)

где в - высота газохода пароперегревателя, м