Распределение тепловосприятия по ступеням пароперегревателя

Известные параметры пара:

1) На выходе из барабана котла:

p_б=4,4 Мпа;

t_б=257,4 °C;

h_б=2796,492 кДж/кг;

ϑ_б=0,00127 м³/кг.

2) На выходе из котла:

p_п.п=4,0 Мпа;

t_п.п=440 °C;

h_п.п=3306,241 кДж/кг;

ϑ_п.п=0,07683 м³/кг.

Общее приращение энтальпии пара в котле:

где – снижение энтальпии перегретого пара в пароохладителе.

Общее падение давления в котле:

Таблица 7.1. Гидравлические сопротивления и приращение энтальпии рабочей среды

ступень кпп	сопротивление	приращение энтальпии
	доля	Мпа		доля	кДж/кг
1 ст. по ходу пара	Δp1к.пп	0,5	0,2	Δh1к.пп	0,4	231,900
2 ст. по ходу пара	Δp2к.пп	0,5	0,2	Δh2к.пп	0,6	347,849

 

Рисунок 7.1. Схема движения пара в пароперегревателе

Таблица 7.2. Распределение тепловосприятия по ступеням пароперегревателя

Параметр	Поверхность нагрева
Конвективный пароперегреватель
1 ступень	2 ступень
Давление, МПа
вход	p'1к.пп	4,4	p'2к.пп	4,2
выход	p"1к.пп	4,2	p"2к.пп
Температура, °C
вход	t'1к.пп	257,4	t'2к.пп	302,6
выход	t"1к.пп	327,85	t"2к.пп
Энтальпия, кДж/кг
вход	h'1к.пп	2796,492	h'2к.пп	2958,392
выход	h"1к.пп	3028,392	h"2к.пп	3306,241
плотность пара
ρ'2к.пп, кг/м^3	18,270		ρ'1к.пп, кг/м^3	22,727
ρ''2к.пп, кг/м^3	13,016		ρ''1к.пп, кг/м^3	17,096

 

7.2 Расчет второй ступени пароперегревателя по ходу пара (первой по ходу газов)

Рисунок 7.2. Схема второй ступени пароперегревателя

1) Из расчета предыдущей поверхности нам известны:

– не меняется, т.к. пароохладитель поверхностный.

2) Лучистая теплота, полученная пароперегревателем:

где – удельная лучистая тепловая нагрузка в сечении выходного окна топки, кВт/м².

где – коэффициент неравномерности тепловосприятия потолка топочной камеры.

x_ф=0,5 – угловой коэффициент фестона (берем из расчета фестона).

– площадь поперечного сечения газохода перед пароперегревателем.

3) Тепловосприятие пароперегревателя по балансу:

4) Энтальпия газов на выходе из пароперегревателя:

5) Температура газов на выходе из 2 ступени пароперегревателя:

6) Средняя температура газов:

7) Средний объемный расход газов:

8) Выбираем диаметр труб:

d_н=0,038 м, σ=0,003 м, d_вн=0,032 м.

9) Принимаем шаги труб:

– поперечный шаг S₁=3,5·d_н=0,133 м;

– продольный шаг S₂=1,5·d_н=0,057 м.

10) Находим число труб в ряду поперек движению газов:

округлим: z₁=55.

Уточним поперечный шаг:

11) Площадь живого сечения для прохода дымовых газов:

h’=3,91 м – высота газохода на входе;

h’’=2,29 м – на выходе.

Средняя площадь живого сечения:

12) Скорость дымовых газов:

13) Принимаем массовую скорость пара:

14) Число параллельно включенных труб:

Округляем: n=52.

15) Найдем число рядов труб и количество параллельно включенных труб:

Пакет выполнен как одноходовый (z_х=1).

Округляем: z_р=1.

Уточним количество параллельно включенных труб:

16) Уточним массовую скорость пара:

17) Средняя плотность пара:

18) Скорость движения пара:

19) Коэффициент теплопередачи:

– коэффициент теплоотдачи конвекцией от поверхности к обогреваемой среде.

1. Найдем коэффициент теплоотдачи от газов конвекцией :

по [2, стр. 62].

(когда , его приравнивают 3)

Тогда:

2. Коэффициент теплоотдачи от газов излучением:

где t_ср – средняя температура среды в поверхности.

где C_d – поправка на форму канала, C_d=0,98.

– тепловая нагрузка, принимаем

– коэффициент загрязнения,

Эффективная толщина излучающего слоя:

Коэффициент ослабления лучей трехатомными газами:

Коэффициент ослабления лучей золовыми частицами:

Суммарная оптическая толщина продуктов сгорания:

Коэффициент теплоотдачи излучением с учетом излучения газового объема, расположенного перед рассчитываемой поверхностью:

A=0,5 – для бурых углей;

l_п=0,912 м;

l_об=0,8 м;

T_k – температура газов в объеме перед рассчитываемой поверхностью, T_k=1176 K.

Коэффициент теплопередачи:

20) Составим схему движения теплоносителей и рассчитаем температурный напор:

Рисунок 7.3. Температурный напор во второй ступени К.ПП

21) Из уравнения теплопередачи находим площадь поверхности теплообмена:

22) Длина одного змеевика пакета пароперегревателя:

23) Число петель в пакете пароперегревателя:

Округлим: z_пет=6.

24) Уточним площадь поверхности теплообмена:

25) По уточненной площади находим тепловосприятие:

26) Несходимость тепловосприятия:

расчет выполнен верно.

27) Глубина пакета пароперегревателя по ходу газов:

где S_пет – шаг одной петли змеевика пароперегревателя; S_пет=4·d_н.

7.3 Расчет первой ступени пароперегревателя по ходу пара (второй по ходу газов)

Рисунок 7.4. Схема первой ступени пароперегревателя

1) Из расчета предыдущей поверхности нам известны:

2) Тепловосприятие пароперегревателя по балансу:

3) Энтальпия газов на выходе из пароперегревателя:

4) Температура газов на выходе из 1 ступени пароперегревателя:

5) Средняя температура газов:

6) Средний объемный расход газов:

7) Выбираем диаметр труб:

d_н=0,030 м, σ=0,004 м, d_вн=0,022 м.

8) Принимаем шаги труб:

– поперечный шаг S₁=2,4·d_н=0,072 м;

– продольный шаг S₂=1,5·d_н=0,045 м.

9) Находим число труб в ряду поперек движению газов:

Беру z₁=110.

Уточним поперечный шаг:

10) Площадь живого сечения для прохода дымовых газов:

h=2,29 м – высота газохода.

11) Скорость дымовых газов:

12) Принимаем массовую скорость пара:

13) Число параллельно включенных труб:

Округляем: n=110.

14) Найдем число рядов труб и количество параллельно включенных труб:

Пакет выполнен как одноходовый (z_х=1).

15) Уточним массовую скорость пара:

16) Средняя плотность пара:

17) Скорость движения пара:

18) Коэффициент теплопередачи:

1. Найдем коэффициент теплоотдачи от газов конвекцией:

Тогда:

2. Коэффициент теплоотдачи от газов излучением:

C_d=1,08.

по [1, стр. 230].

Эффективная толщина излучающего слоя:

Коэффициент ослабления лучей трехатомными газами:

Коэффициент ослабления лучей золовыми частицами:

Суммарная оптическая толщина продуктов сгорания:

Коэффициент теплоотдачи излучением с учетом излучения газового объема, расположенного перед рассчитываемой поверхностью:

l_п=0,5 м;

l_об=0,8 м;

T_k=754,8+273=1027,8 K.

Коэффициент теплопередачи:

19) Составим схему движения теплоносителей и рассчитаем температурный напор:

Рисунок 7.5. Температурный напор в первой ступени К.ПП

20) Из уравнения теплопередачи находим площадь поверхности теплообмена:

21) Длина одного змеевика пакета пароперегревателя:

22) Число петель в пакете пароперегревателя:

Округлим: z_пет=4.

23) Уточним площадь поверхности теплообмена:

24) По уточненной площади находим тепловосприятие:

25) Несходимость тепловосприятия:

расчет выполнен верно.

26) Глубина пакета пароперегревателя по ходу газов:

S_пет=4·d_н.

Глубина менее 1800мм – пакет пароперегревателя сконструирован верно.