3.2.8 Расчет пароперегревателей котла

Наименование

d, мм

a, м

b, м

z₁, шт

z₂, шт

S₁, мм

S₂, мм

S₁/d

S₂/d

Настенный пароперегреватель

42

14,1

9

292

-

45

-

1,07

-

Ширмы

32

3,2

9

16

62

540

20

16,88

0,625

Потолочный пароперегреватель

32

3,4

9

246

-

-

-

-

-

Конвективный пароперегреватель

32

3,56

9

72

24

80

60

2,5

1,875

Рассчитываемая величина

Обоз-начение

Размер-ность

Формула

Расчет или обоснование

Результат

Площадь поверхности нагрева

F

м²

Из таблицы 4.

Из таблицы 4.

141,55

Лучевоспринимающая поверхность настенного ПП

H_л^нпп

м²

Из таблицы 5.

Из таблицы 5.

140,13

Теплота, воспринятая НПП

Q_нпп

кДж/ м³

Q_нпп =

6810,89

Прирост энтальпии пара в НПП

I^нпп

кДж/ м³

I^нпп =

6810,89·4,779/(220(1/3,6))

532,62

Энтальпия пара перед НПП

I"

кДж/ м³

Из таблиц термодинамических свойств воды и перегретого пара

Энтальпия сухого насыщенного пара при давлении 104 ата (10,2 МПа)

2720,8

Энтальпия пара перед потолочным пароперегревателем

I"_ппп

кДж/ м³

I"_ппп =I"+I^нпп

2720,8+532,62

3253,42

Температура пара перед потолочным пароперегревателем

t_р

⁰С

Из таблиц термодинамических свойств воды и перегретого пара

Температура перегретого пара при давлении 104 ата и энтальпии 3253,42кДж/кг (10,2 МПа)

454,8

Рассчитываемая величина

Обоз-начение

Размер-ность

Формула

Расчет или обоснование

Результат

Поверхность потолка топки, занятая ППП-1

F₁

м²

3,32∙9

29,88

Лучевоспринимающая поверхность ППП-1

H_л^ппп-1

м²

H_л^ппп-1 = F₁ ∙x

29,88∙0,99

29,58

Теплота, воспринятая ППП-1

Q_ппп-1

кДж/ м³

1437,71

Прирост энтальпии пара в ППП-1

I^ппп

кДж/ м³

I^ппп =

1437,71∙4,779/(220(1/3,6))

112,45

Энтальпия пара после ППП-1

I``_ппп-1

кДж/ м³

I``<sub>ппп-1</sub> =I``_ппп+I^нпп

2720,8+112,45

2833,25

Удельное теплонапряжение поверхности

q_о

кВт/ м²

Стр. 77 табл. 3.5 [1]

40

Средняя температура газов в горизонтальном газоходе по стр. 83 [1]

⁰С

975

Поверхность потолка, занятая ППП-2

F₂

м²

-

3,48∙9

31,32

Теплота, воспринятая ППП-2 по (3.56) [1]

Q_ппп-2

кДж/ м³

153,78

Прирост энтальпии пара в ППП-2

I^ппп-2

кДж/ м³

I^ппп =

153,78∙4,779/(220(1/3,6))

12,03

Примерная температура газов на входе в поворотную камеру

По стр. 83 [1]

Т_пк

⁰С

1150-350

800

Поверхность потолка топки, занятая ППП-3

F₃

м²

5,16∙9

46,44

Теплота, воспринятая ППП-3 (3.57) [1]

Q_ппп-3

кДж/ м³

237,53

Прирост энтальпии пара в ППП-3

I^ппп-3

кДж/ м³

I^ппп =

237,53∙4,779/(220(1/3,6))

18,58

Энтальпия пара после ППП

I`_шпп

кДж/ м³

I``_ппп-2+I^ппп-2+I^ппп-3

2833,25+12,03+18,58

2863,86

Температура пара после ППП

t_п

⁰С

Из таблиц термодинамических свойств воды и перегретого пара

Температура перегретого пара при давлении 104 ата и энтальпии 2863,86кДж/кг (10,2 МПа)

337,8

Расход пароохладителя

D_впр

кг/с

0,05 D_пе

0,05∙61,1

3,055

Средняя энтальпия пара в тракте

кДж/ м³

0,5(2720,8+2863,86)

2792,33

Энтальпия воды, используемой для впрыска в пар

I_впр

кДж/ м³

1417,3

Степень охлаждения пара в двух пароохладителях по (3.65) [1]

кДж/ м³

70,5

Энтальпия пара после пароохладителя

I`_шпп

кДж/ м³

I`_шпп -0,5∙

2863,86-0,5∙70,5

2828,61

Температура пара перед ШПП

T`_ш

⁰С

Из таблиц термодинамических свойств воды и перегретого пара

Температура перегретого пара при давлении 104 ата и энтальпии 2828,61кДж/кг (10,2 МПа)

330,6

Окончание таблицы 3.10

Рассчитываемая величина

Обоз-начение

Размер-ность

Формула

Расчет или обоснование

Результат

Расход пара через ширмы по стр. 80 [1]

D_ш

кг/с

D_пе – D_{впр 2}

61,1-1,22

59,88

Число ширм в одной ступени

z_ш

-

-

-

16

Глубина ступени ширмы по (3.69) [1]

С_ш

м

4(n_ш -1)S₂ +2ΔС_ш +Δl_ш

4(16-1)0,035+2∙0,2+2,52

4,22

Угловой коэффициент ширм по (3.71) [1]

-

0,94

Температурный коэффициент

А

-

Стр. 70 [1]

-

700

Коэффициент, учитывающий взаимный теплообмен между объёмом топки и ширмовой поверхностью по

(3.10) [1]

-

А/

700/1150

0,61

Температура продуктов сгорания после первой ступени ШПП

⁰C

-

Предварительно оцениваем конечную температуру

850

Лучевоспринимающая поверхность ширм на входе по стр. 82 [1]

F`_{ш л}

м²

(h_ш + С`_{ш I})а

(3,28+0,58)9

34,74

Коэффициент неравномерности тепловосприятия по высоте топки по табл. 3.4. [1]

-

0,8

Продолжение таблицы 3.11

Коэффициент распределения тепловосприятия по табл. 8-3 [2]

y_в

-

0,8

Удельное тепловосприятие по (6.37) [2]

q_л

кВт/м²

118,55

Теплота, полученная ШПП-1 излучением по (3.70) [1]

Q_{ш л}

кДж/ м³

395,3

Площадь поверхности нагрева

H

м²

∙d ∙l∙z₁∙z₂

3,14∙0,032∙3,24∙16∙31

161,475

Площадь живого сечения для прохода продуктов сгорания по (7-37) [2]

F

м²

(2FF/F+F)-H

(2∙23,4∙33,12/23,4+33,12)-2,048

25,38

Температура продуктов сгорания после ШПП

⁰C

Предварительно оцениваем конечную температуру

900

1100

Энтальпия продуктов сгорания перед ШПП

кДж/ м³

Принимается по табл. 2:

-

20965,17

Энтальпия продуктов сгорания после ШПП

кДж/ м³

Принимается по табл. 2

-

15987,28

19958,9

Энтальпия присосанного в конвективную поверхность воздуха, при t_в=20 ⁰С

кДж/ м³

Принимается по табл. 3

-

249,595

Теплота, отданная продуктами сгорания

Q_б

кДж/кг

0,994(20965,17–15987,28+ 0∙249,595)

0,994(20965,17-19958,9+0)

4948,02

1000,23

Продолжение таблицы 3.11

Средняя скорость продуктов сгорания по

(7-28а) [2]

w_г

м/с

9,92

10,69

Коэффициент теплоотдачи

Вт/(м²К)

Определяем по номограмме 7 [2]

При поперечном омывании коридорных пучков

80

85

Поправка на число труб по ходу продуктов сгорания по (7-42) [2]

C_z

-

При поперечном омывании коридорных пучков

1,0

Поправка на компоновку пучка по (7-41) [2]

С_s

-

0,61

Коэффициент, учитывающий влияние изменения физических параметров потока

С_ф

-

Определяем по номограмме 7[2]

При поперечном омывании коридорных пучков

1,01

1,0

Коэффициент тепло-отдачи конвекцией от п/с к поверхности наг-рева (формула в номограмме 7) [2]

Вт/(м²К)

80∙1,0∙0,61∙1,01

85∙1,0∙0,61∙1,0

49,29

51,85

Суммарная оптическая толщина по (7-66) [2]

kps

м

(k_гr_п + k_зл)ps

(1,209∙0,283 +0) ∙0,1∙5,887

0,2

Толщина излучающего слоя для ширмовых поверхностей по

(7-67б) [2]

s

м

0,729

Продолжение таблицы 3.11

Температура загрязненной стенки по (7-70) [2]

t_з

⁰С

t_з = t + t

330,6+25

355,6

Коэффициент теплоотдачи

_н

Вт/(м²К)

Определяем по номограмме –

18 [2]

-

165,6

231,1

Коэффициент

с_г

-

Определяем по номограмме –

18 [2]

-

0,964

0,973

Коэффициент теплоотдачи для незапыленного потока

_л

Вт/(м²К)

,

,

28,73

40,47

Предварительная энтальпия пара на выходе из ШПП по

(7-02) и (7-03) [2]

кДж/ м³

3255,06

2939,99

Предварительная температура пара на выходе из ШПП

⁰C

Из таблиц термодинамических свойств перегретого пара

Темп-ра перегретого пара при давл. 97 ата

451,9

349,7

Коэффициент использования



-

Выбираем по рис. 7-13 [2]

0,8

Суммарный коэффициент теплоотдачи по

(7-16) [2]

₁

Вт/(м²К)

0,8(49,29+28,73)

0,8(51,85+40,47)

62,42

73,86

Продолжение таблицы 3.11

Коэффициент тепловой эффективности ширм



-

Определяем из таблицы 7-5 [2]

0,75

Коэффициент теплопередачи по (7-15в) [2]

к

Вт/(м²К)

к = ₁

0,7562,42

0,7573,86

46,815

55,395

Температурный напор на противоточном участке по (7-74) [2]

t_прт

⁰C

631,6

784,75

Безразмерный параметр по (7-79а) [2]

P

-

0,15

0,023

Безразмерный параметр по (7-79б) [2]

R

-

2,06

2,62

Коэффициент перерасчета от противоточной схемы к более сложной

-

По номограмме 21 [2]

0,94

Температурный напор по перекрёстной схеме (7-80) [2]

Δt

⁰С

0,94∙631,6

0,94∙784,75

593,704

737,665

Количество теплоты, воспринятое поверхностью нагрева

Q_т

кДж/ м³

Q_т =

939,125

1380,696

Действительная воспринятая теплота в ШПП

Q_т

кДж/ м³

Принимаем по графику

График строится по значениям Qб и Qт для двух температур.

1355,56

Прирост энтальпии пара в ШПП

I^шпп

кДж/ м³

1355,56∙4,779/59,88

108,19

Энтальпия пара после ШПП

I``_шпп2

кДж/ м³

I``<sub>шпп2</sub>=I``_шпп+I^шпп1

2828,61+108,19

2936,8

Температура пара после ШПП

t_ш2

⁰С

Из таблиц термодинамических свойств воды и перегретого пара

Температура перегретого пара при давлении 97ат и энтальпии 2936,8кДж/кг (9,5 МПа)

348,89

Расход пароохладителя

D_впр2

кг/с

-

-

1,22

Средняя энтальпия пара в тракте

кДж/ м³

0,5(2936,8+2828,61)

2882,705

Энтальпия воды, используемой для впрыска в пар

I_впр

кДж/ м³

Из таблиц термодинамических свойств воды и перегретого пара при температуре 210 ⁰С

-

1417,3

Степень охлаждения пара в пароохладителе по (3-65 [1]

кДж/ м³

29,56

Энтальпия пара после пароохладителя

I``_ш

кДж/ м³

2936,8– 29,56

2907,24

Температура пара перед КПП

T``_ш

⁰С

Из таблиц термодинамических свойств воды и перегретого пара

Температура перегретого пара при давлении 97ата и энтальпии 2907,24кДж/кг (9,5 МПа)

341,49

Окончание таблицы 3.11

Рассчитываемая величина

Обоз-начение

Размер-ность

Формула

Расчет или обоснование

Результат

Площадь поверхности нагрева

H

м²

Предварительно принята

По конструкции котлоагрегата

1584

Площадь живого сечения для прохода продуктов сгорания по

(7-31) [2]

F

м²

ab – z₁ld

3,55 ∙9 ∙2 –24∙4,4∙0,032

60,5

Температура продуктов сгорания после конвективного ПП

⁰C

Предварительно приняты 2 значения

По конструкции котлоагрегата

700

1000

Энтальпия продуктов сгорания перед КПП

кДж/ м³

Принимается по табл. 2:

20125,46

Энтальпия продуктов сгорания после КПП

кДж/ м³

Принимается по табл. 2

-

12702,23

18761,04

Теплота, отданная продуктами сгорания по

(7-02) [2]

Q_б

кДж/ м³

0,994(20125,46– 12702,23+ 0) 0,994(20125,46– 18761,04+ 0)

7378,69

1356,23

Средняя скорость продуктов сгорания по

(7-28а) [2]

w_г

м/с

3,74

4,07

Коэффициент теплоотдачи

Вт/(м²К)

Определяем по номограмме 8 [2]

При поперечном омывании коридорных пучков

53

57

Продолжение таблицы 3.12

Поправка на число труб по ходу продуктов сгорания

C_z

-

Определяем по номограмме 8 [2]

При поперечном омывании коридорных пучков

1

Поправка на компоновку пучка

С_s

-

Определяем по номограмме 8 [2]

При поперечном омывании коридорных пучков

1

Коэффициент, учитывающий влияние изменения физических параметров потока

С_ф

-

Определяем по номограмме 8 [2]

При поперечном омывании коридорных пучков

1,03

1,03

Коэффициент теплоотдачи конвекцией от п/с к поверхности нагрева

Вт/(м²К)

53∙1∙1∙1,03

57∙1∙1∙1,03

54,59

58,71

Температура загрязненной стенки по (7-70) [2]

t_з

⁰С

t_з = t + t

341,49+25

366,49

Коэффициент использования



-

Принимаем по указаниям на

стр. 63 [2]

Для сложно омываемых пучков

0,85

Суммарный коэффициент теплоотдачи по

(7-16) [2]

₁

Вт/(м²К)

0,85∙ (54,59+0)

0,85∙ (58,71+0)

46,4

49,9

Коэффициент тепловой эффективности



-

Определяем по табл. 7-5 [2]

-

0,75

Коэффициент теплопередачи по (7-15в) [2]

к

Вт/(м²К)

к = ₁

0,75∙46,4

0,75∙49,9

34,80

37,42

Продолжение таблицы 3.12

Предварительная энтальпия пара на выходе из прямоточного участка КПП по

(7-02) и (7-03) [2]

кДж/ м³

3184,37

2960,28

Предварительная температура пара после прямоточного участка КПП

⁰C

Из таблиц термодинамических свойств перегретого пара

Темп-ра перегретого пара при давл. 97 ата

426,02

355,11

Предварительная энтальпия пара на выходе из противоточного участка КПП по

(7-02) и (7-03) [2]

кДж/ м³

3483,79

3012,74

Предварительная температура пара после противоточного участка КПП

⁰C

Из таблиц термодинамических свойств перегретого пара

Темп-ра перегретого пара при давл. 97 ата

541,28

369,8

Температурный напор на противоточном участке

t₂

⁰C

311

658,8

Окончание таблицы 3.12

Средний температурный напор на КПП по (7-76) [2]

t_ср

⁰C

(594,27+311)/2

(715,09+658,8)/2

452,64

686,95

Количество теплоты, воспринятое поверхностью нагрева по

(7-01) [2]

Q_т

кДж/ м³

34,8∙1584∙452,64/(4,779∙10³)

37,42∙1584∙686,95/(4,779 ∙10³)

5220,9

8520,1

Действительная воспринятая теплота в КПП

Q_т^д

кДж/ м³

Принимаем по графику

График строится по значениям Qб и Qт для двух температур.

6970,4

Действительная температура продуктов сгорания после КПП

⁰С

Принимаем по графику

График строится по значениям Qб и Qт для двух температур.

753,23

Прирост энтальпии пара в КПП

I^кпп

кДж/ м³

6970,4∙4,779 /61,1

545,2

Энтальпия пара после КПП

I``_вых

кДж/ м³

I``_кпп+I^кпп

2936,8+545,2

3482

Температура пара после КПП

t_кпп

⁰С

Из таблиц термодинамических свойств воды и перегретого пара

Температура перегретого пара при давлении 97 ата и энтальпии 3482кДж/кг

540,55