Тепловой котел конвективный пароперегреватель

• Название: Тепловой котел конвективный пароперегреватель
• Дата: 26.04.2021
• Размер: 0.53 Mb.
• Имя файла: bibliofond.ru_804902.rtf
• Тип: Документы; #198915
• страница: 4 из 7

Расчет пароперегревателя i ступени по ходу движения газов

Данная ступень пароперегревателя является выходной ступенью по ходу пара. В ней пар перегревается до заданной температуры перегретого пара.

На рисунке 3.1 приведена расчётная схема пароперегревателя первой ступени.

Исходные данные для расчёта пароперегревателя I ступени:

- наружный диаметр труб =42 мм;

поперечный шаг =133 мм;

продольный шаг =150 мм;

расположение труб - коридорное;

размер поверхности нагрева =620 м²;

живое сечение для прохода газов =40,3 м²;

живое сечение для прохода пара =0,087 м²;

температура газов на выходе из фестона = =1035°С;

энтальпия газов = =8616,1 кДж/кг.

Принимаем температуру газов на выходе из пароперегревателя =850°С.

По принятой температуре по таблице 2 находится энтальпия ( =7059,6 кДж/кг).
Таблица 1. Объёмы продуктов сгорания, объёмные доли трехатомных газов и концентрация золовых частиц

Величина и расчетная формула	Газоход
		топка, фестон	п/п I ст.	п/п II ст.	эк. II ст.	вп. II ст.	эк. I ст.	вп. I ст.
1. Коэффициент избытка воздуха за поверхностью нагрева 1,21,231,261,281,311,331,36
2. Средний коэффициент избытка воздуха в поверхности нагрева 1,21,2151,2451,271,2951,321,345

3. Объём водяных паров, м³/кг

0,58050,58150,58340,58490,58650,58810,5896
4. Полный объём газов, м3/кг 5,15135,21075,32945,42835,52725,62615,7251
5. Объёмная доля водяных паров 0,11270,11160,10950,10780,10610,10450,1030
6. Доля трёхатомных газов и доля водяных паров 0,25090,24820,24310,23900,23490,23110,2274

7. Масса дымовых газов при сжигании твёрдого и жидкого топлива

, кг/кг

При сжигании газа: , кг/м36,7556,8316,9847,1117,2387,3657,492

8. Безразмерная концентрация золовых частиц, кг/кг

,

где - доля уноса золы из топ-ки (см. табл. 4.6 [2]), = 0,950,04890,04840,04730,04650,04570,04490,0441

Теплота, отданная дымовыми газами в пароперегревателе, определяется по соотношению:
, (3.2)
где - коэффициент сохранения теплоты, рассчитывается по формуле
,
- присосы воздуха в поверхности. Принимаются по таблице П1, ( =0,03);

- энтальпия присасываемого воздуха. Определяется по таблице 1 по температуре холодного воздуха = 30°С, энтальпия холодного воздуха =154,2 кДж/кг.

Q_б=0,99∙(8616,1−7059,6+0,03/2∙154,2)=1543,2 кДж/кг. (3.3)

Теплота, воспринятая паром
, (3.4)
где - расход пара, =61,4 кг/с;

- энтальпия перегретого пара на выходе из пароперегревателя.

При = 11,1 МПа и = 491°С по таблице ХХV [1] определяется =3337,4 кДж/кг;

- энтальпия перегретого пара на входе в пароперегреватель;

- теплота, полученная поверхностью за счёт излучения из топки. Определяется по результатам расчёта фестона (см. стр. 25 [2]).
= 415,3 - 249,2 = 166,1 кДж/кг. (3.5)
Энтальпия перегретого пара на входе в пароперегреватель
= 3337,4 - 11,38/61,4∙(1543,2 + 166,1) =3020,6 кДж/кг. (3.6)


При давлении пара =11,35 МПа по энтальпии находится температура пара на входе в первую ступень. Температура пара определяется по таблице XXV [1] ( =387°С).

Температурный напор в пароперегревателе определяется по формуле
, (3.7)
где - большая разность температур сред;

- меньшая разность температур сред.
=1035−387=648°С; (3.8)

=850−491=359°С; (3.9)

= 489,4°С. (3.10)
Средняя температура газов
; (3.11)
(1035+850)/2 = 943°С. (3.12)

Скорость газов определяется по формуле
, (3.13)

где - объем газов на 1 кг топлива. Определяется по таблице 1 ( = 6,78 м³/кг).

11,38∙5,2107∙(943+273) / (40,3∙273) = 6,55 м/с. (3.14)

Коэффициент теплоотдачи конвекцией от дымовых газов к стенке для коридорных гладкотрубных пучков определяется по рисунку П1.
, (3.15)
где - коэффициент теплоотдачи конвекцией.

При =42 мм и =6,55 м/с

=56,2 Вт/(м²∙К).
Таблица 2. Энтальпия продуктов сгорания

Поверхность нагрева

,°С

Топочная камера, фестон =1,22200

,1

,7

,8

,3

,0

,8

,7

,4

,6

,2

,4

,8

,1

,8

,313235,7

,2

,6

,9

,9

,7

,4

,1

,4

,4

,7

,8

,8

,6

,02647,1

,6

,1

,2

,8

,9

,9

,6

,7

,3

,1

,8

,4

,3

,619080,2

,1

,1

,1

,8

,7

,4

,2

,4

,5

,2

,3

,1

,7

,80

,7676

,194

,6122

,9976

,0442

,8176

,244

,124

,9712

,6544

,66

,64

,61

253,90

Пароперегреватель I ст. =1,2151000
,1

,8

,35626,8

,6

,01294,2

,7

,88456,9

,1

,0325,64

,61

253,90

Пароперегреватель II ст. =1,231000
,1

,8

,3

,3

,9

,6

,65626,8

,6

,0

,1

,9

,4

,51463,0

,0

,1

,2

,3

,5

,78625,7

,4

,3

,4

,7

,2

,3325,64

,61

,90

,85

,47

,08

119,02

Экономайзер II ст. =1,25800
,3

,3

,9

,6

,6

,2

,54408,0

,1

,9

,4

,5

,4

,81234,2

,5

,1

,9

,9

,3

,06818,4

,7

,5

,6

,5

,8

,4253,90

,85

,47

,08

,02

,28

55,87

Воздухоподогреватель II ст. =1,28600


,9

,6

,6

,2

,53235,9

,4

,5

,4

,81003,1

,9

,3

,3

,15082,5

,6

,9

,8

,5185,47

,08

,02

,28

55,87

Экономайзер I ст. =1,3600

,9

,6

,6

,2

,5

,13235,9

,4

,5

,4

,8

,01067,8

,2

,5

,6

,8

,65147,2

,9

,1

,1

,2

,5185,47

,08

,02

,28

,87

26,78

Воздухоподогреватель I ст. =1,33400

,6

,2

,5

,12110,5

,4

,8

,0759,8

,5

,9

,03407,4

,0

,3

,9119,02

,28

,87

26,78

Относительные продольные и поперечные шаги
, ; (3.16)


, . (3.17)

По их значениям определяются следующие поправки:

C_Z - поправка на число поперечных рядов труб по ходу газов ( =1);

- поправка на компоновку пучка ( =1).

Поправка на влияние физических параметров среды ( ) определяется по доли водяных паров ( ) и средней температуре газов, ( =0,96);

56,2∙1∙1∙0,96 53,95 . (3.18)

Эффективная толщина излучающего слоя
; (3.19)

0,51 м. (3.20)
Коэффициент ослабления лучей трехатомными газами [1].

Для нахождения этого коэффициента рассчитывается величина
, (3.21)
где - доля трехатомных газов и водяных паров. Определяется по таблице 2;

- давление продуктов сгорания, принимается равным 0,1 МПа для котлов, работающих под разряжением.
0,248×0,1×0,51=0,0128. (3.22)

По рисунку П2 определяется коэффициент ослабления лучей трехатомными газами ( =14,4 (м МПа)^-1)).

Коэффициент ослабления лучей золовыми частицами принимается равным нулю (п. 7-36 [1]).

Суммарная оптическая толщина продуктов сгорания
; (3.23)
kpS = 14,4×0,248×0,1×0,51 = 0,154.

Коэффициент теплового излучения газовой среды
; (3.24)
0,168. (3.25)

Средняя температура пара
; (3.26)
(387+491) / 2 = 439,0°С. (3.27)

Скорость пара
, (3.28)
где - удельный объем пара (определяемый по таблице 23 (2)).

При =439,0°С и =11,35 МПа, =0,025 м³/кг.

Скорость пара

61,4 0,025 / 0,087 = 17,6 м/с. (3.29)

Коэффициент теплоотдачи конвекцией от поверхности к пару определяется по рисунку П3
, (3.30)
где - поправка на форму канала ( =0,92);

При =439,0°С и = 17,6 м/с,

=2846 Вт/(м²∙К).

2846∙0,92 = 2618 Вт/(м²∙К). (3.31)

Температура стенки труб пароперегревателя
, (3.32)
где - коэффициент загрязнения. ( =0,0043 (м² К)/Вт);

- средняя температура среды, протекающей в рассчитываемой поверхности ( =439,0°С).

,0+(0,0043+1/2618)∙11,38∙(1543,2+166,1)∙1000/620=585,9^°С. (3.33)

Коэффициент теплоотдачи излучением продуктов сгорания
, (3.34)
где - коэффициент теплоотдачи излучением. Находится по рисунку П5.

Для температуры стенки =585,9°С коэффициент теплоотдачи равен 230 Вт/(м²∙К).

230∙0,168 = 38,64 Вт/(м²∙К). (3.35)

Коэффициент теплоотдачи от газов к стенке
, (3.36)
где - коэффициент использования поверхности, для пароперегревателя ( =0,9).

0,9∙(53,95+38,64) = 92,6 Вт/(м²∙К). (3.37)

Коэффициент теплопередачи
, (3.38)
где - коэффициент тепловой эффективности. Определяется по таблице П2, ( =0,65).

k = 0,65∙92,6∙2618/(92,6+2618) = 58,1 Вт/(м²К). (3.39)

Тепло, воспринятое пароперегревателем, по условию теплопередачи
; (3.40)
Q_т = 58,1∙620∙489,4/(11,38∙10³) = 1549,1 кДж/кг. (3.41)

Проверка правильности выполненного расчета осуществляется по соотношению
; (3.42)

ДQ = |1543,2−1549,1|/1543,2∙100 = 0,4% ≤ 2%. (3.43)

Расчёт I ступени пароперегревателя закончен.