Расчет первой ступени перегревателя

1) Температура дымовых газов на входе в первую ступень перегревателя известная из расчета второй ступени определяем по таблицам энтальпию ;

2) Определяем тепло переданное газами на участке испарения по формуле: кДж/кг;

3) Тепло переданное газами на участке перегрева:

;

Определяем энтальпию газов за перегревателем первой ступени:

Тогда температура дымовых газов за перегревателем первой ступени находим по таблице № 4 -

4) Средний температурный напор при изменении агрегатного состояния с учетом противотока:

, где - средний температурный напор на участке перегрева, где , где температурный напор на входе газов в перегревающую часть, температурный напор на выходе дымовых газов из нее;

- средний температурный напор для участия испарения, где - температурный напор на выходе газов из ступени.

5) Коэффициент теплопередачи находится по упрощенной формуле

[(3), стр. 93]:

,

d₁ и S₂ - наружный диаметр и поперечный шаг (известны из конструкции котла)

Средняя скорость газов в перегревателе I ступени: м/сек;

6. Тепловосприятие ступени по уравнению теплообмена:

, где Н₁ - поверхность нагрева перегревателя первой ступени;

7. Сравним тепловосприятие:

, если значения и отличаются менее, чем на 2%, то расчет перегревателя первой ступени выполнен правильно.

Расчет водяного экономайзера

Порядок расчета конвективных поверхностей нагрева (конвективный пароперегреватель, водяной экономайзер) практически одинаков.

1. Температура дымовых газов на входе в ВЭК известна из расчета конвективного пароперегревателя

На выходе из ВЭК задаемся энтальпии этих температур определяем из таблицы № 4

2. Тепловосприятие определяем по уравнению теплового баланса

3. Энтальпия воды на выходе и на входе в ВЭК

4. Средний температурный напор с учетом противотока:

;

где - температурный напор на входе в ВЭК второй ступени;

- температурный напор на выходе из ВЭК второй ступени.

5. Скорость движения газов определим по формуле:

6. Коэффициент теплоотдачи в ступени ВЭК

где - коэффициент использования поверхности ВЭК;

m=1,0 - коэффициент учитывающий вид пучка ВЭК при шахматном m=1,0 при коридорном m=,0; A=0,75 коэффициент теплоотдачи n=0,5.

7. Тепловосприятие ступени ВЭК по уравнению теплообмена:

, где Н₁ – поверхность нагрева ВЭК-2 (известная из конструкции котла);

8. Сравним тепловосприятия:

Значения и не должны отличаться более, чем на 2 %.

Аналогично выполняем расчет ВЭК-1.

Расчет поверхности воздухоподогревателя

1) Рекуперативный трубчатый воздухоподогреватель (твп)

Тепловосприятие одноступенчатого и первой ступени 2-х ступенчатого воздухоподогревателя определяют по формулам:

- с газовой стороны ;

- с воздушной стороны , где - энтальпия продуктов сгорания на входе в воздухоподогревателе и уходящих газов кДж/кг; - присосы (перетоки) воздуха в газовый поток; - теоретическая энтальпия воздуха, определенная при средней температуре его в воздухоподогревателе ; - энтальпия теоретического объема горячего воздуха на выходе из ТВП или его первой ступени и воздуха на входе в ТВП при расчетных температурах;

- средний избыток воздуха в одноступенчатом воздухоподогревателе;

, где - доля рециркуляции горячего воздуха на входе в воздухоподогреватель; - средний коэффициент избытка воздуха в газовом потоке в области ВЗП .

При наличии рециркуляции части газов в топку после экономайзера следует учесть изменение расчетной энтальпии газов на входе в воздухоподогреватель при сохранении той же t⁰ газов:

Температурный напор в ТВП определяют как для противоточной схемы движения газов и воздуха, но с введением поправочного коэффициента  на перекрестное движение сред:

Поправочный коэффициент  в зависимости от числа перекрестных ходов воздуха рекомендуется принимать следующим:

0,85 – для двух ходов воздуха (_в= 2);

0,90 – для (_в= 3);

0,95 – для (_в= 4);

1,0 – для (_в 5).

Поверхность нагрева F_вп находят по формуле

, где

k - коэффициент теплопередачи в поверхностях Вт/м²К.

Для определения k принимают скорость газов w_г=9-12 м/сек, а скорость воздуха w_г=5-7 м/сек , число труб для прохода газов составит:

где f₀=0,785 d²_вн - внутреннее сечение трубы ТВП;

 - средняя температура газов в ТВП ⁰С, необходимая высота ВЗП , где d_ср – средний расчетный диаметр трубы

.

Размеры ТВП в плане определяются выбранными шагами труб и . Тогда при известном размере ширины корпуса ТВП, принимаемому обычно равным ширине фронта котла (топки), определяется число труб в одном ряду по ширине ТВП

число рядов труб, пересекаемых воздухом и полная глубина трубной поверхности

При двух-четырехпоточном выполнении ТВП трубная поверхность разделяется соответственно на 2-4 пакета, между которыми создаются внутренние раздающие воздушные короба, каждый с размером по ширине (2-х ходовой вариант) (трех-четырехходовой вариант). Тогда общая глубина ТВП составит:

, где - число потоков воздуха в ТВП.

Высота хода воздуха (при поступлении его по всей ширине корпуса ТВП):

, где k_ж - коэффициент живого сечения определяется по формуле:

, где - поперечный шаг труб в поверхности.

Число ходов воздуха определим по формуле:

Допустимое отклонение значения от целого числа составляет ±10% . Нужное решение получают вариацией шага труб S₁ или скорость воздуха. В целях уменьшения размера поверхности желательно иметь число поперечных ходов воздуха . Высота одного хода воздуха не должна превышать .