Расчет пароперегревателя

Пароперегреватели предназначены для перегрева насыщенного пара, получаемого в теплогенераторах. Значения температуры перегретого пара не превышает 25О...4ОО°С. Для получения перегретого пара в про­изводственно-отопительных котельных чаще всего при­меняют конвективные пароперегреватели, которые рас­полагают по ходу движения газов после первых рядов труб конвективного пучка.

Пароперегреватель обычно состоит из группы па­раллельно включенных стальных змеевиков, составлен­ных из труб малого диаметра (28...42 мм), соединен­ных коллекторами.

Конструктивный расчет конвективного паропере­гревателя ведут в следующей последовательности:

1. Температуру, °С и энтальпию ,кДж/кг (кДж/м³) дымовых газов на входе в пароперегреватель принимают равными значениями этих параметров на вы­ходе из топки.

, (3.44)

 

2. Температуру t_нn,^oС и энтальпию i_нn, кДж/кг на­сыщенного пара на входе в пароперегреватель опреде­ляют по прил. 9 в зависимости от заданной величины давления в барабане теплогенератора.

 

Рис. 3.5. Номограмма для определения коэффициента

теплоотдачи конвекций при поперечном омывании коридорных гладкотрубных пучков (a_к=a_нс_zс_sс_ф [5])

 

3. Энтальпию i_nn, кДж/кг перегретого пара опре­деляют по прил.8 в зависимости от заданных его тем­пературы t_nn, °С и давления в барабане теплогенера­тора.

 

4. Определяют энтальпию присасываемого воз­духа, кДж/кг (кДж/м³)

 

, (3.45)

 

где - присосы воздуха и пароперегрева­тель, принимают по прил.6. Расшифровку остальных условных обозначений см. формулу (3.20).

5. Тепловосприятие пароперегревателя опреде­ляют по формуле, кДж/кг (кДж/м³)

, (3.46)

 

6. Из уравнения теплового баланса определяют энтальпию дымовых газов на выходе из пароперегрева­теля, , кДж/кг (кДж/м³)

 

, (3.47)

 

где - коэффициент сохранения теплоты, опреде­ляемый по формуле (3.42).

 

7. По величине I_nn из It-диаграммы (рис.8.1) определяют температуру дымовых газов на выходе из пароперегревателя ,°С.

 

8.Определяют средний температурный напор, °С:

 

, (3.48)

 

9.Определяют коэффициент теплоотдачи конвекции при поперечном омывании коридорных гладкотрубных пучков , Вт/(м^2.К)

 

, (3.49)

 

где - номинальный коэффициент теплоотдачи Вт/(м^2.К), определяемый по скорости дымовых газов (принимают = 5 7 м/с) и наружному диаметру труб пароперегревателя d_nn (прил.1);

С_z - поправка на количество рядов труб Z по ходу движения дымовых газов, принимают Z=1;

С_s - поправка на компоновку пароперегрева­теля, зависящая от относительного продольного и поперечного шагов, значения по­перечного S_1, мм и продольного S₂, мм шагов труб принимают по прил.1;

С_ф - поправка на физические характеристики потока.

Величины , С_s, С_ф находят по номограмме 3.5.

 

10. Определяют температуру загрязненной стенки труб пароперегревателя, °С:

 

, (3.50)

 

11. Определяют коэффициент теплоотдачи излуче­нием продуктов сгорания для не запыленного потока (при сжигании газа и мазута, а также слоевом сжига­нии твердого топлива) , Вт/():

 

, (3.51)

 

где - номинальный коэффициент теплоотдачи из­лучением, Вт/(м²К), определяемый по температуре стенки труб пароперегревателя и средней температуре дымовых газов;

с_г - поправка, вводимая для не запыленного потока дымовых газов;

- степень черноты излучающей среды, опреде­ляемая по формуле

 

, (3.52)

 

где k_r - коэффициент ослабления лучей трехатом­ными газами, ( МПа)^-1, определяют по формуле, анало­гичной выражению (3.29), или номограмме (рис. 3.2);

r_n - суммарная объемная доля трехатомных га­зов, берется из табл. 2.2;

Р - давление в газоходе пароперегревателя, МПа, для агрегатов работающих без наддува Р=0,1 МПа;

S - оптическая толщина излучающего слоя газов в межтрубном пространстве газохода пароперегрева­теля, определяемая по формуле, м:

 

, (3.53)

 

В формуле (3.53) величины S₁, S₁ и d_nn имеют размерность м. Величины и с_г в формуле (3.51) на­ходят по номограмме (рис. 3.6)

 

12. Определяют коэффициент теплоотдачи от про­дуктов сгорания к стенкам труб пароперегревателя , Вт/()

 

, (3.54)

 

где - коэффициент использования пучка труб пароперегревателя, учитывающий уменьшение тепловос­приятия поверхности нагрева вследствие неравномер­ного омывания её газами, для поперечно омываемых пучков труб конвективных пароперегревателей =1.

 

13. Определяют коэффициент теплоотдачи от стенки трубы к пару , Вт/():

 

, (3.55)

 

где - номинальный коэффициент теплоотдачи, Вт/( ), определяемый по средним значениям скоро­сти, давления и температуры пара в пароперегрева­теле, скорость пара в трубах принимается в пределах W_n=25-30 м/с;

C_d - поправка, учитывающая влияние внутреннего диаметра трубы пароперегревателя.

Величины и С_d находятся по номограмме (рис. 3.7).

 

 

Рис. 3.6. Номограмма для определения коэффициента

теплоотдачи излучением

 

 

14. Определяют коэффициент теплопередачи в па­роперегревателе, К_пп, Вт/( К)

К_пп= , (3.56)

где - коэффициент тепловой эффективности, оп­ределяют по прил.11.

 

15. Определяют требуемую поверхность нагревапароперегревателя Н_пп, м²

 

, (3.57)

16. Определяют сечение трубок для прохода пара f_n, м²:

 

f_n= , (3.58)

где - удельный объем перегретого пара, м³/кг, определяют по прил. 8 в зависимости от дав­ления и средней температуры пара.

 

 

17. Определяют количество трубок пароперегре­вателя n, шт.

 

n= , (3.59)

где d_ВН - внутренний диаметр трубок, м (см.прил.1).

 

18. Определяют длину одной трубки, l, м

, (3.60)

19. Определяют количество змеевиков

n _зм = , (3.61)

 

где h_газ - высота газохода, м.