Целью проверочно-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.
По чертежам и эскизу заполняем таблицу:
Конструктивные размеры и характеристики пароперегревателя
Таблица 8.1
| Наименование величины | Обозначение | Единица | Номер ступени по ходу газа (1) | Номер ступени по ходу газа (2) | Весь п/п |
| Наружный диаметр труб | d | м | 0,038 | 0,038 | 0,038 |
| Внутренний диаметр труб | dвн | м | 0,032 | 0,032 | 0,032 |
| Число труб в ряду | Z1 | шт. | - | ||
| Число рядов по ходу газов | Z2 | шт. | |||
| Средний поперечный шаг труб | S1 | м | 0,1125 | 0,09 | 0,10125 |
| Средний продольный шаг труб | S2 | м | 0,0923 | 0,1 | 0,09615 |
| Средний относительный поперечный шаг труб | S1/d | - | 2,96 | 2,3684 | 2,6642 |
| Средний относительный продольный шаг труб | S2/d | - | 2,429 | 2,6316 | 2,53 |
| Расположение труб | - | - | Коридорное | ||
| Характер взаимного движения сред | - | - | Смешанный ток | ||
| Длина трубы змеевика | l | м | 35,32 | 8,56 | - |
| Поверхность, примыкающая к стене | Fст ×х | м2 | 7,25 | 6,896 | 22,456 |
| Поверхность нагрева | H | м2 | 310,6675 | 80,4726 | 391,1401 |
| Высота газохода на входе | a’ | м | 4,28 | 2,44 | - |
| Высота газохода на выходе | a’’ | м | 2,6 | 2,44 | - |
| Ширина газохода | b | м | 6,315 | 6,315 | 6,315 |
| Площадь живого сечения для прохода газов на входе | F’ | м2 | 20,024 | 9,3894 | - |
| То же на выходе | F’’ | м2 | 9,41484 | 9,3894 | - |
| То же среднее | Fcp | м2 | 12,7842 | 9,4021 | 11,9033 |
| Средняя эффективная толщина излучающего слоя | S | м | - | - | 0,25937 |
| Глубина газов. объема до пучка | lоб | м | 0,84 | 0,4 | 1,24 |
| Глубина пучка | ln | м | 1,2 | 0,3 | 1,5 |
| Количество змеевиков, вкл. параллельно по пару | m | шт. | |||
| Живое сечение для прохода пара | f | м2 | 0,0579 | 0,0579 | 0,0579 |
Целесообразность разделения пароперегревателя на ступени обычно определяют характером взаимного движения сред (газов и пара) и размещением между ступенями пароохладителей. Пароперегреватель парового котла Е-75-40 следует разделять на ступени. Поверхность нагрева пароперегревателя определяют по наружному диаметру труб, полной длине змеевика (с учётом гибов) l 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) Fст, занятой этими трубами, на угловой коэффициент х, определяемый по номограмме на основании соотношений S1/d и е/d причём е/d @ r/d =0,5 Þ х=0,7.
Таким образом, поверхность нагрева определяем по формуле:
Глубину газового объёма до пучка (
) каждой ступени и глубину пучка (
) определяем по рекомендациям и чертежу: 
По средним значениям шагов для пароперегревателя и среднему диаметру находим эффективную толщину излучающего слоя:
Площади живого сечения для прохода газов на входе и выходе определяют для пароперегревателя в целом по формулам:
где 
и 
- длины проекций первого и последнего ряда труб на соответствующую (входную и выходную) плоскость сечения.
Площади среднего живого сечения для первой и второй ступени пароперегревателя:
м2
м2
Площадь среднего живого сечения для прохода газов:
м2
Площадь среднего живого сечения для прохода пара:
м2
м2
м2
Составляем таблицу исходных данных проверочно-конструкторского теплового расчёта пароперегревателя:
Таблица 8.2
| Наименование величины | Обозначение | Единица | Величина |
| Температура газов до п/п | J’’ф | °С | |
| Температура газов за п/п | J’’пе | °С | 723,462 |
| Температура пара в состоянии насыщения | tн | °С | |
| Температура перегретого пара | tпе | °С | |
| Средний удельный объем пара в п/п | uср | м3/кг | 0,06315 |
| Тепловосприятие конвективное по балансу | Qкпе | ккал/кг | 757,0037 |
| Средний объем газов в п/п (при aпеср) | Vг | м3/кг | 6,07652 |
| Объемная доля водяных паров | rH20 | - | 0,11445 |
| Суммарная объемная доля 3хатомных газов | rп | - | 0,26095 |
| Массовая концентрация золы | m | кг/кг | 0,0109 |
Средний удельный объём пара находят с использованием по удельным объёмам пара в состоянии насыщения и перегретого пара: uн=0,04599 м3/кг, uпе=0,0803 м3/кг
Все остальные величины определены ранее. Коэффициент теплопередачи определяют для пароперегревателя в целом по средним значениям необходимых величин из таблиц. Коэффициент теплопередачи от газов к стенке будем определять по формуле:
Коэффициент теплоотдачи от газов к стенке определим по формуле:
,
где aк - коэффициент теплоотдачи конвекцией;
a¢л - коэффициент теплоотдачи излучением газового объёма в трубном пучке;
y - коэффициент тепловой эффективности поверхности; x = 1.
Для определения коэффициента теплоотдачи конвекцией от газов к стенке труб aк рассчитаем среднюю скорость газового потока:
При поперечном омывании коридорных пучков дымовыми газами коэффициент теплоотдачи конвекцией, отнесённый к полной расчётной поверхности, определяем по номограмме (для пользования номограммой необходимо определить среднюю температуру газов в пароперегревателе:
):
aн=56 ккал/м2×ч×оС; добавочные коэффициенты: Сz=1; Сф=0,96; Сs=1; 
aк = aн×Сz×Сф×Сs = 56×1×0,96×1 = 53,76 ккал/м2×ч×оС. Для нахождения aл используем номограммы и степень черноты продуктов горения ‘a’:
Для незапылённой поверхности k×p×S = (kг×rn+kзл×mзл) ×S×p, где р = 1кгс/ см2; rn=0,26095; S=0,25937 м; рn×S = rn×S = 0,26095×0,25937 = 0,06768
По номограмме находим kг = 2; kзл = 8;
Для пользования номограммой необходимо знать температуру загрязнённой стенки рассчитываемой поверхности нагрева:
tпеср= (440+255) /2=347,5, tз = tпеср + (80¸100) = 347,5+ 92,5 = 440 оС;
По номограмме находим aн=150 ккал/м2×ч×оС; à
aл =aн×а =150×0,146135=21,92025 ккал/м2×ч×оС;
При расчёте пароперегревателя и экономайзера на величину aл необходимо ввести поправку, связанную с наличием газового объёма, свободного от труб перед этими поверхностями и между отдельными пакетами поверхностей:
,
где Тк - температура газов в объёме камеры, (К); lоб и lп - соответственно суммарная глубина пучка и суммарная глубина газового объёма до пучка, м; А - коэффициент: при сжигании каменных углей А=0,4.
Определим 
, а затем и 
:
Коэффициент теплоотдачи от стенки к пару в пароперегревателе определяем по номограмме, при средних значениях давления (
), температуры (
) и скорости пара (
):
При этих значениях: Сd = 0,9667, aн = 1166,67 ккал/м2×ч×оС; Þ a2 = aн×Сd = 1166,67×0,9667 = =1127,817 ккал/м2×ч×оС;
Теперь мы можем рассчитать коэффициент теплопередачи:
,
где
- коэффициент тепловой эффективности поверхности, при сжигании каменных углей 
.
Посчитаем температурный напор по формуле:
, 
Так как мы имеем пароперегреватель с параллельно-смешанным током, коэффициент y определяем по номограмме 30 по безразмерным параметрам P и R, которые рассчитываем по формулам:
,
где tб - полный перепад температур той среды, где он больше, чем перепад второй среды tм
По номограмме находим y=0,99. Определим температурный напор:
Определим расчётную поверхность:
Рассчитаем невязку:
Невязка незначительна, следовательно, конструктивных изменений не вносим.