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:

- температура продуктов сгорания на входе во вторую ступень пароперегревателя - 850°С;

температура пара на выходе из второй ступени пароперегревателя - 387°С;

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 =387°С;

энтальпия пара =3020,6 кДж/кг;

температура пара на входе в поверхностный пароохладитель равна температуре насыщения, =324°С;

теплосодержание пара по таблице XXIII [1]; =2687,9 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)

 

= 2687,9 - 150 = 2537,9 кДж/кг.          (3.59)

Теплота, воспринятая паром

 

;                                       (3.60)

 

61,4/11,38∙(3020,6−2537,9) 2604,4 кДж/кг.         (3.61)

Температура газов на входе в пароперегреватель принимается равной температуре газов на выходе из пароперегревателя I ступени = =850 ⁰С.

Энтальпия дымовых газов определяется по таблице 2 ( = =7060 кДж/кг).

Энтальпия дымовых газов на выходе из пароперегревателя

 

;                (3.62)

 

7060+0,03/2∙154,2−2604,4/0,99 = 4431,6 кДж/кг. (3.63)

По найденной энтальпии (по табл. 2) находится температура дымовых газов на выходе из пароперегревателя ( =537°С).

Температурный напор в пароперегревателе определяется по формуле

 

,                                  (3.64)

 

где  - большая разность температур сред;

 - меньшая разность температур сред.

 

=537−324 = 213°С;                  (3.65)

=850−387 = 463°С;                  (3.66)

 

322,0°С.              (3.67)

Средняя температура газов

 

;                            (3.68)

 

(850+537)/2=693,5°С.               (3.69)

Скорость газов определяется по формуле

 

;                          (3.70)

 

11,38∙5,3294∙(693,5+273)/(23,3∙273) = 9,22 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 =9,22 м/с,

=71,9 Вт/(м²∙К);

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).

71,9∙1∙1∙0,98 70,46.

Эффективная толщина излучающего слоя

 

;                                         (3.75)

0,18 м.            (3.76)

 

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

 

0,2431×0,1×0,18=0,0044.            (3.77)

 

По рисунку П2 определяется =40 (м МПа)^-1.

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

Суммарная оптическая толщина продуктов сгорания

 

;                                      (3.78)

 

kpS =40∙0,2431×0,1×0,18=0,161.         (3.79)

Коэффициент теплового излучения газовой среды

 

;                                       (3.80)

,161.               (3.81)

 

Средняя температура пара

 

;                                         (3.82)

 

t_ср= (324+387)/2 = 355,5°С.                (3.83)

Скорость пара

 

,                                   (3.84)

 

где  - удельный объем пара.

При =355,5°С и =11,35 МПа,

=0,0192м³/кг.

61,4∙0,0192/0,098 = 12,0 м/с.    (3.85)

Коэффициент теплоотдачи конвекцией от поверхности к пару. Находится по рисунку П4,

 

,                       (3.86)

 

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

Для =355,5°С и = 12,0 м/с,

=3100 Вт/(м²∙К).

3100∙0,95 = 2945 Вт/(м²К).       (3.87)

Температура стенки труб пароперегревателя

 

,           (3.88)

 

где  - коэффициент загрязнения

=0,0043 (м²∙К)/Вт;

 - средняя температура среды, протекающей в рассчитываемой поверхности; =355,5°С;

 - площадь поверхности нагрева.

Поверхность этой ступени пароперегревателя может изменяться в зависимости от вида сжигаемого топлива в диапазоне от 780 до 1169 м². При расчёте поверхности нагрева задаёмся её величиной, а затем уточняем принятое значение в процессе расчёта.

Величина поверхности нагрева принимается равной =1600 м².

Температура стенки труб пароперегревателя

,5+(0,0043+1/2945)∙11,38∙(2604,4+0)∙1000/1600=441,4^°С. (3.89)

Коэффициент теплоотдачи излучением продуктов сгорания

 

,                                                  (3.90)

 

где  - коэффициент теплоотдачи излучением, находится по рисунку П5. Для температуры стенки =441,4°С

=127,7 Вт/(м²∙К);

127,7∙0,161 = 20,56 Вт/(м²∙К).     (3.91)

Коэффициент теплоотдачи от газов к стенке

 

,                        (3.92)

 

где  - коэффициент использования поверхности.

Для пароперегревателя  принимается 1.

1∙(70,46+20,56) = 91,0 Вт/(м²К).        (3.93)

Коэффициент теплопередачи

 

,                                 (3.94)

 

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

k = 0,65∙91,0∙2945/(91,0+2945) = 57,4 Вт/(м²К).  (3.95)

Необходимый размер поверхности нагрева пароперегревателя II ступени

 

;                                        (3.96)

 

F = 2604,4∙11,38∙10³/(57,4∙322,0) = 1603,5 м². (3.97)

Поскольку размер поверхность отличается от принятого раннее (1600 м²) менее, чем на 7%, то расчёт считается законченным.