6. Расчет пароперегревателя
В курсовом проекте пароперегреватель рассчитывается конструктивным способом, при котором определятся площадь поверхности нагрева. При реконструкции котельной установки, связанной с переводом ее на другой вид или марку топлива необходимо стремиться, чтобы изменения вносимые в конструкцию котла были минимальными. Это требование может быть выполнено если сохранить размеры газохода, конструктивное оформление пароперегревателя, диаметр труб, поперечный и продольный шаги труб , а площадь поверхности скорректировать, например, за счет изменения длины труб змеевиков или их числа.
Для проведения расчета пароперегревателя по рабочим чертежам общего вида котла определяют необходимые конструктивные характеристики газохода и пароперегревателя.
В промышленных котлах в большинстве случаев применяют конвективные пароперегреватели свежего пара из гладких труб с коридорным расположением, что в условиях горизонтального газохода уменьшает наружные загрязнения.
В курсовом проекте пароперегреватель выполнен по смешанной схеме (прямоточное и противоточное взаимное движение продуктов сгорания и пара), то при расчете он разбивается на входную первую и выходную вторую ступени (по ходу пара). По ходу продуктов сгорания сначала располагается выходная ступень затем входная.
Схема конвективного пароперегревателя со смешанным взаимным движением продуктов сгорания и пара представлена на Рис. 4.
Схема конвективного пароперегревателя.
Рис. 4. Эскиз пароперегревателя
Таблица№12 Конструктивные характеристики пароперегревателя
№ п/п |
Наименование параметра |
Обозначение |
Единица измерения |
Способ определения или расчетная формула |
Величина или расчёт |
|
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
6 |
|
I ступень по ходу пара |
||||||
1 |
Диаметр и толщина труб |
|
мм. |
По рабочему чертежу |
|
|
2 |
Шаги труб |
|||||
по ширине |
|
мм. |
По рабочему чертежу |
110 |
||
по глубине |
|
мм. |
По рабочему чертежу |
82 |
||
3 |
Относительные шаги труб |
|||||
по ширине |
|
|
|
|
||
по глубине |
|
|
|
|
||
4 |
Количество труб, змеевиков |
|
шт. |
по рабочему чертежу |
38 |
|
5 |
Длина одного змеевика |
|
м. |
По рабочему чертежу |
43,8 |
|
6 |
Заходность змеевика |
|
шт. |
по рабочему чертежу |
1 |
|
7 |
Поверхность нагрева |
|
м2 |
|
|
|
8 |
Средняя высота газохода |
|
м |
по рабочему чертежу |
1,65 |
|
9 |
Средняя высота змеевика |
|
м |
по рабочему чертежу |
1,438 |
|
10 |
Сечение для прохода продуктов сгорания
|
|
м2 |
|
|
|
11 |
Сечение для прохода пара |
|
м2 |
|
|
|
12 |
Эффективная толщина излучающего слоя |
|
м |
|
|
|
II ступень по ходу пара |
||||||
13 |
Диаметр и толщина труб |
|
мм. |
По рабочему чертежу |
|
|
14 |
Шаги труб |
|||||
по ширине |
|
мм. |
По рабочему чертежу |
110 |
||
по глубине |
|
мм. |
По рабочему чертежу |
97 |
||
15 |
Относительные шаги труб |
|||||
по ширине |
|
|
|
|
||
по глубине |
|
|
|
|
||
16 |
Количество труб, змеевиков |
|
шт. |
по рабочему чертежу |
38 |
|
17 |
Длина одного змеевика |
|
м. |
По рабочему чертежу |
19,6 |
|
18 |
Заходность змеевика |
|
шт. |
по рабочему чертежу |
1 |
|
19 |
Поверхность нагрева |
|
м2 |
|
|
|
20 |
Средняя высота газохода |
|
м |
по рабочему чертежу |
3,52 |
|
21 |
Средняя высота змеевика |
|
м |
по рабочему чертежу |
3,025 |
|
22 |
Сечение для прохода продуктов сгорания |
|
м2 |
|
|
|
23 |
Сечение для прохода пара |
|
м2 |
|
|
|
24 |
Эффективная толщина излучающего слоя |
|
м |
|
|
|
Весь пароперегреватель |
||||||
25 |
Площадь поверхности нагрева |
|
м2 |
|
198,6+98,23=296,83 |
|
26 |
Среднее сечение для прохода продуктов сгорания |
|
м2 |
|
|
|
27 |
Среднее сечение для прохода пара |
|
м2 |
|
|
|
28 |
Усреднённый шаг труб по ширине |
|
мм |
|
|
|
29 |
Усреднённый шаг труб по длине |
|
мм |
|
|
|
30 |
Усреднённый относительный шаг по ширине |
|
|
|
|
|
31 |
Усреднённый относительный шаг по длине |
|
|
|
|
|
32 |
Усреднённая эффективная толщина излучающего слоя |
|
м |
|
|
|
Таблица№13 Конструктивный тепловой расчет пароперегревателя
№ п/п |
Наименование параметра |
Обозначение |
Единица измерения |
Способ определения или расчетная формула |
Величина или расчёт |
1 |
Угловой коэффициент фестона |
|
|
Из расчёта топки |
0,725 |
2 |
Лучевоспринимающая поверхность фестона |
|
м2 |
Из расчёта топки |
14,49 |
3 |
Коэффициент распределения тепловосприятия по высоте топки |
|
|
рис. П7 [1] |
1,38 |
4 |
Тепловая нагрузка экранов верхней части топки |
|
|
|
|
5 |
Тепло, полученное излучением из топки |
|
|
|
|
6 |
Температура продуктов сгорания на входе в пароперегреватель |
|
0С |
Из расчёта фестона |
982,8 |
7 |
Энтальпия продуктов сгорания на входе в пароперегреватель |
|
|
Из расчёта фестона |
18754,1 |
8 |
Температура перегретого пара |
|
0С |
По заданию |
450 |
9 |
Энтальпия перегретого пара |
|
|
табл. 2 [5] |
3331,0 |
10 |
Тепло, переданное в пароохладителе |
|
|
|
40 |
11 |
Температура насыщенного пара |
|
0С |
из расчёта фестона |
255
|
12 |
Энтальпия насыщенного пара |
|
|
табл. 2 [5] |
2797,7 |
13 |
Тепловосприятие пароперегревателя по балансу |
|
|
|
|
14 |
Энтальпия продуктов сгорания на выходе пароперегревателя |
|
|
|
|
15 |
Температура продуктов сгорания на выходе из пароперегревателя |
|
0С |
– таблица |
667,56 |
16 |
Средняя температура продуктов сгорания |
|
0С |
|
|
17 |
Средняя температура пара |
|
0С |
|
|
18 |
Средняя скорость продуктов сгорания в пароперегревателе |
|
м/с |
|
|
19 |
Коэффициент теплоотдачи конвекцией |
|
|
рис. П6 [1] |
|
20 |
Коэффициент тепловой эффективности |
|
|
табл. П14 [1] |
0,85 |
21 |
Коэффициент загрязнения |
|
|
|
|
22 |
Удельный объем пара при средней температуре |
|
м3/кг |
табл. 3 [5] |
0,061459 |
23 |
Средняя скорость пара |
|
м/с |
|
|
24 |
Коэффициент теплоотдачи от стенки к пару |
|
|
рис. П9 [1] |
|
25 |
Температура загрязнённой стенки |
|
0С |
|
|
26 |
Коэффициент ослабления лучей трёхатомными газами |
|
|
|
|
27 |
Суммарная поглощающая способн. 3-хатом.газов |
|
|
|
0,1·0,252·0,243=0,0061 |
28 |
Суммарная оптическая толщина запыленного потока |
|
- |
|
4,536·0,1·0,243=0,11 |
29 |
Коэффициент теплового излучения продуктов сгорания |
|
|
|
|
30 |
Коэффициент теплоотдачи излучением |
|
|
|
|
31 |
Коэффициент теплоотдачи продуктов сгорания к стенке |
|
|
|
1·(48+15,132)=63,132 |
32 |
Коэффициент теплопередачи |
|
|
|
|
33 |
Температурный напор на входе |
|
0С |
|
982,8-450=532,8 |
34 |
Температурный напор на выходе |
|
0С |
|
667,56-255=412,56 |
35 |
Температурный напор при противотоке |
|
0С |
|
|
36 |
Безразмерные параметры для схемы с последовательно-смешанным током |
|
|
|
|
|
|
|
|
||
|
|
|
|
||
37 |
Коэффициент перехода от противоточной схемы к последовательно-смешанной |
|
|
рис. П15 [1] |
0,99 |
38 |
Температурный напор в пароперегревателе с последовательно-смешанным током |
|
0С |
|
|
39 |
Требуемая величина поверхности нагрева |
|
м2 |
|
|
40 |
Необх.изменение площади пов-ти нагрева в ПП(уменьшение) |
|
м2 |
|
296,83-215,51=81,32 |
41 |
Изменение длины каждого змеевика (уменьшение) |
|
м
м |
Рассчитать пропорционально площадям ступеней |
|
определяется
по рис. П4 [1]
-
определяется по рис. П10 [1]
В результате проведенного расчета видно, что необходимо уменьшить поверхность нагрева на величину равную F=296,83-215,51=81,32м2. Изменение будем производить за счет увеличения числа витков пароперегревателя.