6. Конструкторский расчет котла-утилизатора.

В рассматриваемой схеме используется котел-утилизатор горизонтального типа, компоновка которого представлена на рис. 4. Поверхности нагрева выполнены из оребренных труб. Поверхности нагрева состоят из отдельных секций, объединяемых в пакеты. Секция включает в себя два коллектора (верхний и нижний) соединёнными оребрёнными трубами. Обычно используется шахматное расположение труб. Число секций в одном ряду как правило составляет 4-6, а число пакетов секций по ходу газов (z) зависит от рассчитываемой поверхности нагрева.

Для определения площади поверхности каждого из элементов КУ проведем сначала последовательный расчет необходимых параметров:

среднелогарифмических температурных напоров и коэффициентов теплопередачи.

Для расчёта принимаются следующие величины:

Длина оребрённой трубы: ;

Ширина КУ: ;

Число секций одного ряда: ;

Число труб одной секции: ;

Трубы с круглыми ребрами.

Рис. 4. Котёл-утилизатор горизонтальной компоновки.

1. Расчет площади живого сечения для прохода газов в ку

Ширину КУ принимаю:

Длину труб принимаю:

Трубы с круглыми рёбрами.

Поверхность гладкой трубы:

Боковая поверхность ребра:

Внутренняя торцевая поверхность ребра:

Внешняя торцевая поверхность ребра:

Число рёбер на одной трубе:

Поверхность теплообмена оребрённой трубы:

Число труб в ряду:

Принимаю число труб в ряду:

Число секций в ряду принимаю:

Число труб в одной секции:

Поверхность нагрева одного ряда труб:

Площадь сечения для прохода газов:

2. Определение площади поверхности пароперегревателя

Уравнение теплопередачи ПЕ КУ имеет вид:

Средний логарифмический температурный напор пароперегревателя определяется следующим образом:

и определяется по t-F диаграмма ПЕ, представленной на рис. 5.

Определяем скорость газов (из уравнения неразрывности):

Рассчитаем коэффициент теплоотдачи конвекцией от газов к трубам при омывании шахматных пучков труб с поперечным оребрением:

По номограмме 26 [4] определим значение при скорости газов , шаге между ребрами труб , а также при отношениях:

Относительный поперечный и относительный продольный шаг труб равны соответственно:

По известным значениям средней температуры газов ;

Определим коэффициенты по номограмме 26 [4]:

Таким образом, коэффициент теплоотдачи конвекцией от газов к трубам равен:

Коэффициент теплоотдачи конвекцией для перегретого пара определяется по формуле:

По рис. 6 [5] определяю и , рассчитав для этого:

- внутренний диаметр труб:

- среднее давление и температура перегретого пара соответственно:

Средняя плотность пара (средняя плотность, определённая по давлениям и температурам до и после ПЕ):

Скорость пара в трубках ПЕ принимаем:

Коэффициент теплоотдачи конвекцией при продольном омывании шахматных гладкотрубных пучков труб для перегретого пара определяю по рис. 6 [5]:

По рис.6 [5] определяю поправку:

Окончательно коэффициент теплоотдачи от трубок к пару равен:

Средняя температура стенки:

Трубы пароперегревателя изготовлены из стали 12Х1МФ, коэффициент теплопроводности которой равен:

Коэффициент теплопередачи для пароперегревателя:

Необходимая площадь поверхности нагрева пароперегревателя:

Количество рядов труб пароперегревателя:

Принимаю количество рядов труб: