3.2.2. Расчет пароперегревателя II ступени по ходу движения газов

На рисунке 3.2 приведена схема пароперегревателя второй ступени.

Исходными данными для расчёта II ступени пароперегревателя являются следующие данные:

– теплосъём в поверхностном пароохладителе, принятый ранее – 150 кДж/кг;

• наружный диаметр труб d_н =38 мм;

• поперечный шаг S₁=95 мм;

• продольный шаг S₂=75 мм;

• расположение труб – коридорное;

• живое сечение для прохода газов f_г =23,3 м²;

• живое сечение для прохода пара f_п =0,098 м²;

• температура пара на выходе из пароперегревателя II ступени по ходу газов =395 °С;

• энтальпия пара =3077 кДж/кг;

• температура пара на входе в поверхностный пароохладитель равна температуре насыщения, =318 °С;

• теплосодержание пара по таблице XXIII [1]; =2705,4 кДж/кг.

Так как на стороне насыщенного пара расположен поверхност ный пароохладитель, то энтальпия пара на входе в пароперегреватель определяется по соотношению 8.08 [1]

; (3.58)

= 2705,4 – 150 = 2555,4 кДж/кг. (3.59)

Теплота, воспринятая паром

; (3.60)

кДж/кг. (3.61)

Температура газов на входе в пароперегреватель принимается равной температуре газов на выходе из пароперегревателя I ступени = =900 °С.

Энтальпия дымовых газов определяется по таблице 2 ( = =9482,9 кДж/кг).

Энтальпия дымовых газов на выходе из пароперегревателя

; (3.62)

=5771,2 кДж/кг. (3.63)

По найденной энтальпии (по табл. 2) находится температура дымовых газов на выходе из пароперегревателя ( =564,2 °С).

Температурный напор в пароперегревателе определяется по формуле

, (3.64)

где - большая разность температур сред;

- меньшая разность температур сред.

=900-395 = 505 °С; (3.65)

=564,2-318 = 246.2 °С; (3.66)

=360 °С. (3.67)

Средняя температура газов

; (3.68)

=732 °С. (3.69)

Скорость газов определяется по формуле

; (3.70)

=9,7 м/с. (3.71)

Коэффициент теплоотдачи конвекцией от дымовых газов к стенке для коридорных гладкотрубных пучков

, (3.72)

где – коэффициент теплоотдачи конвекцией. Определяется по рисунку П1.

При =38 мм и =9,7 м/с,

=76 Вт/(м²ּК);

C_Z – поправка на число поперечных рядов труб по ходу газов ( =1);

C_S – поправка на компоновку пучка, для

, ; (3.73)

, . (3.74)

=1

– поправка на влияние физических параметров среды ( =0,98).

Вт/(м²ּК).

Эффективная толщина излучающего слоя

; (3.75)

0,18 м. (3.76)

Коэффициент ослабления лучей трехатомными газами ( ). Для нахождения этого коэффициента необходимо найти

0,2490,10,18=0,0045. (3.77)

По рисунку П2 определяется =35 (м МПа)^-1.

Коэффициент ослабления лучей золовыми частицами принимается равным нулю (п. 7-36) [1].

Суммарная оптическая толщина продуктов сгорания

; (3.78)

0,156. (3.79)

Коэффициент теплового излучения газовой среды

; (3.80)

=0,146. (3.81)

Средняя температура пара

; (3.82)

=356,5 °С. (3.83)

Скорость пара

, (3.84)

где – удельный объем пара.

При =356,5 °С и =10,25 МПа,

=0,0238 м³/кг.

м/с. (3.85)

Коэффициент теплоотдачи конвекцией от поверхности к пару. Находится по рисунку П3,

, (3.86)

где – поправка на форму канала ( =0,95).

Для =356,5 °С и = 15,5 м/с,

=2800 Вт/(м²ּК).

Вт/(м²ּК). (3.87)

Температура стенки труб пароперегревателя

, (3.88)

где – коэффициент загрязнения. При сжигании твёрдого топлива и коридорном расположении труб =0,0043 (м² К)/Вт (стр.142 [4]);

– средняя температура среды, протекающей в рассчитываемой поверхности; =356,5°С;

– площадь поверхности нагрева.

Величина поверхности нагрева принимается равной =1500 м².

Температура стенки труб пароперегревателя

=

= 398,7 °С. (3.89)

Коэффициент теплоотдачи излучением продуктов сгорания

, (3.90)

где – коэффициент теплоотдачи излучением, находится по рисунку П4. Для температуры стенки =398,7 °С

=126 Вт/(м²ּК);

Вт/(м²ּК). (3.91)

Коэффициент теплоотдачи от газов к стенке

, (3.92)

где – коэффициент использования поверхности. Определяется по таблице 6.1 [4], для пароперегревателя =1,0.

93,1 Вт/(м²ּК). (3.93)

Коэффициент теплопередачи

, (3.94)

где – коэффициент тепловой эффективности. Определяется по таблице П2, =0,65.

58,5 Вт/(м²ּК). (3.95)

Необходимый размер поверхности нагрева пароперегревателя II ступени

; (3.96)

=1582 м². (3.97)

Поскольку размер поверхность отличается от принятого раннее (1500 м²) менее, чем на 7 %, то расчёт считается законченным.