Средняя суммарная теплоемкость продуктов сгорания 1 кг топлива

, ,

где – полезное тепловыделение в топке, ;

– адиабатическая температура горения, °С, которая определяется по при избытке воздуха на выходе из топки (таблица 4).

– температура дымовых газов на выходе из топки, °С;

– энтальпия продуктов сгорания топлива при температуре , которая определяется при избытке воздуха на выходе из топки (по таблице 4), .

Величина температуры дымовых газов на выходе из топки неизвестна, и ее определение является одной из основных задач теплового расчета топки. В связи с этим, прежде чем определять величину , необходимо задаться температурой газов на выходе из топки.

Задаемся .

Тогда .

.

6.3.5 Критерий Бугера

Основной радиационной характеристикой продуктов сгорания служит критерий поглощательной способности (критерий Бугера).

,

где - коэффициент поглощения топочной среды, .

Коэффициент рассчитывается по температуре и составу газов на выходе из топки. При его определении учитывается излучение трехатомных газов (RO₂,

H₂O) [1, п.6-12];

- давление в топочной камере (для котлов без наддува 0,1 МПа), Мпа;

- эффективная толщина излучающего слоя, м.

6.3.5.1 Коэффициент поглощения топочной среды [1, п.6-08]

, ,

где - суммарная объемная доля трехатомных газов в продуктах сгорания.

, ;

;

- температура газов на выходе из топки, К.

.

6.3.5.2 Коэффициент поглощения лучей частями сажи [1, п.6-09]

, ,

где - коэффициент избытка воздуха на выходе из топки;

- соотношение углерода и водорода в рабочей массе топлива.

;

;

.

6.3.6 Эффективное значение критерия Бугера [1, п.6-17]

Эффективное значение критерия Бугера определяется по формуле:

;

.

6.4 Количество тепла, передаваемое в топке излучением

;

.

6.5 Удельная нагрузка стен топки

;

.

6.6 Тепловое напряжение объема топочной камеры

;

.

Т.к. удельное тепловое напряжение топочного объема топки не превышает допустимого для заданного топлива ( ; [1, таблица XX]), можно сделать вывод о том, что работа топки на заданном топливе будет удовлетворительной.

6.5 Расчет температуры газов на выходе из топки при заданных конструктивных характеристиках производится по формуле или по [1, номограмма 4]

, ^оС;

^оС.

Так как полученная температура на выходе из топки отличается от ранее принятой менее чем на 100 ^оС, то расчет на этом заканчивается и для последующих расчетов принимается значение температуры газов на выходе из топки, определенное расчетом.

7 Расчёт фестона

Фестон – это пучок труб (котельный пучок), находящийся, как правило, в выходном окне топки барабанного котла с естественной циркуляцией. Он образуется путем разведения труб верхней части плотного однорядного заднего экрана топки в несколько рядов с целью создания свободного пространства для выхода дымовых газов из топки. Фестон чаще всего, будучи продолжением заднего экрана топки, явля­ется (как и задний экран) испарительной поверхностью нагрева, в тру­бах которого движется пароводяная смесь в состоянии насыщения. Па­роводяная смесь, находящаяся в фестоне, отводится в барабан котла.

В расчёте фестона необходимо найти температуру на выходе из фестона, а также определить тепловосприятие поверхности фестона. Эскиз фестона представлен на рисунке 3.

7.1 Диаметр и толщина труб фестона (по эскизу)

d = 60 мм;

S = 3 мм.

7.2 Число рядов фестона (по эскизу)

Z₂ = 3. 7.3 Ширина топки по фронту (по эскизу)

A = 4400 мм.

7.4 Шаг труб заднего экрана (по эскизу)

S_з.с = 80 мм.

Рисунок 3 – Эскиз фестона

7.5 Поперечный шаг труб в фестоне (по чертежу)

S₁ = z₂·S_з.с = 240 мм.

7.6 Продольный шаг труб в фестоне (по чертежу)

S₂ = 225 мм.

7.7 Расстояние от оси труб заднего экрана до боковой стенки топки (по эскизу)

l' = 260 мм.

7.8 Количество труб в фестоне

шт.

Принимаем шт.

7.9 Количество труб в каждом ряду фестона

Z_1i = _, шт;

Z_1i = = 16 шт;

Z₁₁ = Z₁₂ = Z₁₃ = 16 шт.

7.10 Длина разведённой части труб фестона (по эскизу)

первый ряд l_p1 = 4,75 м;

второй ряд l_p2 = 4,375 м;

третий ряд l_p3 = 4,25 м.

7.11 Полная теплообменная поверхность фестона

H_ф=p·d·(Sl_pi·Z_1i), м².

где d – диаметр труб фестона,

l_pi – длина разведенной части труб фестона,

Z_1i – количество труб в каждом ряду фестона.

H_ф = 3,14·60·10^-3·(4,75+4,375+4,25)·16 = 40,3 м².

7.12 Освещённая длина труб фестона

l_ф = l₁+ , м;

l_ф = =3,7 м.

За освещённую длину труб фестона принимается та её длина (считая по первому ряду труб), которая освещается слоем дымовых газов с толщиной более 0,5 м.

7.13 Длина проекции труб фестона на входе и выходе из него (по эскизу)

l' = 4800 мм;

l'' = 3950 мм.

7.14 Высота газохода на входе дымовых газов фестона и на выходе из него

h = l' = 4800 мм;

h = l'' = 3950 мм.

7.15 Живое сечение для прохода дымовых газов [1, п.7-16]

7.15.1 на входе в фестон:

7.15.2 на выходе из фестона:

7.16 Средняя площадь живого сечения для прохода газов [1, п.7-16]

;

= =14,91 м².

7.17 Относительные поперечные и продольные шаги фестона [1, п.7-16]

7.17.1 Поперечный шаг: ;

7.17.2 Продольный шаг: .

7.18 Угловой коэффициент фестона [1, номограмма 1-II]

x_ф = 0,72.

7.19 Лучевоспринимающая поверхность фестона [1, п.8-06]

7.20 Количество тепла, воспринимаемое в топке излучением [2, п.4.2]

, ,

где j = 0,987 - коэффициент сохранения тепла,

Q_т = - полезное тепловыделение в топке,

I = - энтальпия продуктов сгорания на выходе из топочной камеры при J =1037,48 °С (таблица 4, столбец 4);

.

7.21 Относительная высота размещения фестона [1, п.6-06]

.

7.22 Коэффициент неравномерности распределения тепловой нагрузки по высоте топки в районе фестона [1, номограмма 11]

h_в=0,57.

7.23 Поверхность стен топочной камеры

.

7.24 Удельная тепловая нагрузка в районе фестона с учётом коэффициента неравномерности распределения тепла по высоте [2, п.4.3]

q_л.ф. = h_в·Q_л· , ;

q_л.ф = 0,57· · = 60,17 .

7.25 Количество лучистого тепла топки, приходящегося на всю освещённую площадь фестона [2, п.5.1.2]

;

.

7.26 Количество лучистого тепла, воспринимающего фестоном

Q_л.ф. = x_ф·Q , ,

Q_л.ф. = 0,72·979,4 = 705,16 .

7.27 Температура газов перед фестоном (равна температуре газов на выходе из

топки)

J' = J = °С.

7.28 Температура газов за фестоном (принимается)

J'' = 915 °С.

7.29 Средняя температура газов в фестоне [1, п.7-17]

, °C;

°C.

7.30 Объём дымовых газов, проходящих через фестон (таблица 3)

V_г.ф. = 11,738 м³/кг.

7.31 Средняя скорость газов в фестоне при средней температуре [1, п.7-15]

7.32 Объемная доля водяных паров (таблица 3)

r_H2O = 0,1194.

7.33 Эффективная толщина излучающего слоя [1, п.7-38]

S = , м;

S = м.

7.34 Коэффициент теплоотдачи конвекцией при поперечном омывании шахматных гладкотрубных пучков [1, номограмма 8]

7.34.1 Значение коэффициента без учета поправок

a_н = 34,6 .

7.34.2 Поправка на число рядов труб (Z₂=3)

С_z = 0,88;

7.34.3 Поправка на объемную долю водяных паров в потоке газов

C_ф = 0,98;

7.34.4 Поправка на геометрическую компоновку пучка

С_s = 0,94;

7.34.5 Расчетное значение коэффициента теплоотдачи

a_к=a_н·С_z·C_ф·С_s, ;

a_к = 34,6·0,88·0,98·0,94 = 28,05 .

7.35 Парциальное давление трёхатомных газов (для котлоагрегатов, работающих без надува используют Р = 1 бар) [1, п.7-35]

P_n = r_п·P, бар;

P_n = 0,2597·1=0,2597 бар.

7.36 Произведение

P_n×S = 0,2597·0,978 = 0,253 бар·м.

7.37 Коэффициент ослабления лучей трёхатомными газами [1, номограмма 2]

к_г = 10,5 .

7.38 Суммарная оптическая толщина продуктов сгорания [1, п.7-36]

k·p·S = (k_г·r_п)·p·S = (10,5·0,2597) ·0,1·0,978 = 0,268.

7.39 Степень черноты продуктов сгорания в фестоне [1, п.7-35]

а = 1-е ^–kps;

а = 1-e ^–0,268 = 0,235.

7.40 Температура пароводяной смеси в фестоне, при P_б = 3,9 МПа

[1, таблица XXIII]

t_н = 248,84 °C.

7.41 Температура загрязненной стенки [1, п.7-39]

T_з = t_н + ∆t_з +273, К,

где ∆t_з = 60 °C – для котлов малой мощности при сжигании мазута;

T_з = 248,84+60+273 = 581,84 К = 308,84 °C.

7.42 Коэффициент теплоотдачи излучением в межтрубном пространстве

[1, номограмма 18]

7.42.1 значение a_н без учета поправок

a_н =172,5 .

7.42.2 поправка на отсутствие золовых частиц в потоке газов

С_г = 0,9775.

7.42.3 Коэффициент теплоотдачи излучением в пучке труб

a_л = a_н·а·С_г, ;

a_л = 172,5·0,235·0,9775 = 39,62 .

7.43 Коэффициент теплоотдачи от газов к стенке трубы [1, п.7-08]

a₁ = ζ·(a_к + a_л ), ,

где - коэффициент использования поверхности нагрева [1, п. 7-41].

Принимаем , так как обеспечивается прохождение газового потока через всю поверхность.

a₁ = 1· (28,05 + 39,62) = 67,67 .

7.44 Коэффициент тепловой эффективности экранов [1, таблица 7-5]

Ψ = 0,8.

7.45 Коэффициент теплопередачи для фестона [1, п.7-08]

К = Ψ·a₁, ;

К = 0,8·67,67 = 54,14 .

7.46 Температурный напор для фестона

∆t = - t_н, °C;

∆t = 976,24 – 248,84 = 727,4 °C.

7.47 Количество тепла, переданного газами фестону (тепловосприятие по балансу) [1, п.7-02]

Q_б.ф = φ·( I – I +Da·I ), .

7.47.1 Коэффициент сохранения тепла (определен ранее в п. 4.7)

φ = 0,987.

7.47.2 Энтальпия газов за фестоном при J_т = 915 °C (таблица 4, столбец 4)

I = 15635,4 .

7.47.3 Присосы в фестоне Da=0 [1, табл.XXVII]. Тогда:

Q_б.ф = 0,987·(17736,61-15635,4) = 2073,9 .

7.48 Суммарное тепловосприятие фестона

Q_ф = Q_б.ф + Q_лф, ;

Q_ф = 2073,9+ 705,17 = 2779,07 .

7.49 Количество тепла, воспринятого поверхностью нагрева фестона [1, п.7-01]

;

.

7.50 Относительная невязка баланса [2, п.7.3]

dQ = ;

dQ = = 4,7 %.

Так как расхождение между значениями тепловосприятий по уравнениям баланса и теплопередачи не превышает 5%, то расчет фестона считаем законченным [1, п. 9-29].

8 Расчёт пароперегревателя II ступени

Эскиз пароперегревателя II ступени представлен на рисунке 4.

Рисунок 4 – Эскиз пароперегревателя II ступени

8.1 Диаметр и толщина стенки труб (по эскизу)

d = 38 мм; d = 3 мм.

8.2 Количество труб в одном ряду (по поперечному разрезу котла)

Z₁ = 38 шт.

8.3 Ширина газохода (по поперечному разрезу котла)

a = 4400 мм.

8.4 Поперечный шаг труб (по чертежу)

S₁ = 110 мм.

8.5 Продольный шаг труб (по чертежу)

S₂ = 77 мм.

8.6 Относительные поперечные и продольные шаги второй ступени пароперегревателя [1, п.7-16]

8.6.1 поперечный шаг

8.6.2 продольный шаг

8.7 Расстояние от оси труб крайнего змеевика до стены газохода (по чертежу)

p = 55 мм.

8.8 Температура и энтальпия дымовых газов на входе в ступень (таблица 4)

J' = 915°C; I'=15635,4 .

8.9 Температура и энтальпия дымовых газов на выходе за II ступенью

(таблица 4, столбец 5)

J'' = 790 C; I''=11580.9 .

8.10 Средняя температура дымовых газов в ступени [1, п.7-17]

, °C;

°С.

8.11 Количество тепла, переданного газами ступени (тепловосприятие по балансу) [1, п.7-02]

Q_б = φ·( I – I +Da_пп·I ), ,

где Da_пп = 0,015 - присосы воздуха в газоход конвективного пароперегревателя II ступени;

I⁰_прс = 423,958 - энтальпия присасываемого воздуха, определяется по температуре холодного воздуха t_хв = 30 °С (таблица 4, столбец 3).

Q_б = 0,987·(15635.4 -11580.9 +0,015·423,958) = 4008.06 .

8.12 Высота газохода на входе дымовых газов в ступень (по чертежу)

h_вх = 3750 мм.

8.13 Высота газохода на выходе дымовых газов из ступени (по чертежу)

h_вых = 3000 мм.

8.14 Высота трубы на входе дымовых газов в ступень и на выходе из ступени

h_3вх = 3375 мм; h_3вых = 3000 мм.

8.15 Усреднённая по сечению газохода высота трубы (змеевика)

;

8.16 Живое сечение для прохода дымовых газов [1, п.7-16]

8.16.1 на входе в ступень

, м²;

м².

8.16.2 на выходе из ступени

, м²;

м².

8.16.3 среднее значение

, м²,

м².

8.17 Объём дымовых газов, проходящих через II ступень пароперегревателя (таблица 3)

V = 11,815 .

8.18 Средняя скорость газов при средней температуре [1, п. 7-15]

, ;

8.19 Объёмная доля водяных паров (таблица 3)

r_H2O = 0,11939.

8.20 Коэффициент теплоотдачи конвекцией при поперечном омывании коридорных гладкотрубных пучков [1, номограмма 7].

a_к = a_н·с_z·c_s·c_ф, ;

8.20.1 Поправка на геометрическую компоновку пучка

C_s = 1.

8.20.2 Поправка на число рядов труб (Z=6)

C_z = 0,96.

8.20.3 Поправка на влияние изменения физических характеристик дымовых газов от температуры J_ср и состава газов

С_ф = 0,98.

8.20.4 Значение коэффициента без учета поправок

a_н = 41 .

8.20.5 Расчётное значение коэффициента теплоотдачи

a_к = 41·1·0,96·0,98 = 38,57 .

8.21 Эффективная толщина излучающего слоя [1, п.7-38]

, м;

м.

8.22 Суммарная объёмная доля трёхатомных газов (таблица 3)

r_п = r_Н2О + r_RO2 = 0,11939 + 0,14036 = 0,2597.

8.23 Суммарное парциальное давление трёхатомных газов [1, п.7-35]

Р_п = Р·r_п = 1·0,2597 = 0,2597 бар.

Примечание: для котлов работающих без надува Р = 1, бар.

8.24 Произведение

Р_п·S = 0,2597·0,221=0,057 бар·м.

8.25 Коэффициент ослабления лучей трёхатомными газами [1, номограмма 2]

К_г = 24,5 .

8.26 Суммарная оптическая толщина газового потока [1, п.7-36]

К·Р·S = (К_г·r_п)·Р·S;

К·Р·S = (24,5·0,259)·0,1·0,221 = 0,14.

8.27 Степень черноты продуктов сгорания в КПП_II [1, п.7-35]

а = 1-e^-kps;

а = 1-e^-0,137 = 0,13.

8.28 Энтальпия пара на входе в ступень (на выходе из пароохладителя) [1, п.7-03]

, ,

где i = 3299,22 - энтальпия пара на выходе из ступени, определяется по значениям Р_пп = 3,8 Мпа и t_пп = 435 °С [1, таблица XXV];

i = .

8.29 Давление в пароохладителе

;

.

8.30 Температура пара на выходе из пароохладителя (на входе в ступень)

[1, табл.XXV]

t'_по = 361 °С.

Примечание: t'_по определяется по и .

8.31 Средняя температура пара

;

.

8.32 Температура загрязнённой стенки [1, п.7-39]

Т₃ = t_cр + Dt + 273, К;

Т₃ = 398 + 60 + 273 = 731 К;

t_з = 458 °C.

8.33 Коэффициент теплоотдачи излучением продуктов сгорания

[1, номограмма 18]

8.33.1 Значение aн без учета поправок

a_н = 148 .

8.33.2 Поправка на отсутствие золовых частиц в потоке газов

С_г = 0,95.

8.33.3 Расчётное значение коэффициента теплоотдачи

;

.

8.34 Коэффициент использования [1, п.7-41]

Принимаем , так как обеспечивается прохождение газового потока через всю поверхность.

8.35 Коэффициент теплоотдачи от газов к стенке [1, п.7-08]

a₁ = x·(a_к+a_л), ;

a₁ = 1·(38,57 + 18,397) = 56,97 .

8.36 Внутренний диаметр трубы

d_вн = d - 2·d, мм;

d_вн = 38 - 2·3 = 32 мм.

8.37 Площадь живого сечения для прохода пара [1,п. 7-16]

;

8.38 Удельный объём пара [1, табл.XXV]

J = 0,076204 .

Примечание: определяется при Р = 3,85 МПа и t_ср = 401,2 °С.

8.39 Скорость пара [1, п.7-15]

;

.

8.40 Теплоотдача от стенок труб к пару [1, номограмма 12]

a₂ = a_н·с_d, ;

8.40.1 Значение a_н без учета поправок

a_н = 1400 .

8.40.2 Поправка на диаметр

C_d = 0,98.

8.40.3 Расчётное значение коэффициента теплоотдачи

a₂ = 1400·0,98 = 1372 .

8.41 Коэффициент тепловой эффективности [1, табл.7-5]

y=0,8.

8.42 Коэффициент теплопередачи в конвективных гладкотрубных пучках

[1, п.7-08]

;

.

8.43 Полная теплообменная поверхность [4, стр.98]

Н = p·d·S₁·L_зм, м²;

Н = 92 м².

8.44 Температурный напор в ступени [1, п.7-B]

8.44.1 На входе дымовых газов в ступень (на большем конце)

Dt_б = J' - t_пп, °С;

Dt_б = 915 – 435 = 480 °С.

8.44.2 На выходе дымовых газов из ступени (на меньшем конце)

Dt_м = J^'' - t^'_по , °С;

Dt_м = 790 – 361 = 429 °С;

8.44.3 Средний температурный напор для противотока [1, п.7-54]

, °С;

.

8.44.4 Безразмерные определяющие параметры [1, п.7-57]

;

;

;

;

;

.

8.44.5 Коэффициент пересчёта от противоточной схемы к схеме с последовательно – смешанным током [1, номограмма 19]

y=0,995.

8.44.6 Температурный напор в ступени для последовательного тока

[1, п.7-56]

Dt = y·Dt_прт, °С;

Dt = 0,995·454 = 451,7 °С.

8.45 Количество конвективного и лучистого тела, воспринятого II ступенью КПП [1, п.7-01]

;

.

8.46 Относительная невязка баланса [2, п.7.3]

dQ = ,

dQ = .

Так как невязка баланса не превышает допустимого значения 2%, то расчет пароперегревателя II ступени считаем законченным [2, п.15.8].

9 Расчёт пароперегревателя I ступени

Эскиз пароперегревателя первой ступени представлен на рисунке 5.

Рисунок 5 – Эскиз пароперегревателя первой ступени

9.1 Диаметр и толщина стенки труб (по эскизу)

d=38 мм,

d=3 мм.

9.2 Количество труб в одном ряду (по поперечному разрезу котла)

z₁ = 38 шт.

9.3 Ширина газохода (по поперечному разрезу котла)

а = 4400 мм.

9.4 Поперечный шаг труб (по чертежу)

S₁ = 110 мм.

9.5 Продольный шаг труб (по чертежу)

S₂ = 150 мм.

9.6 Высота газохода на входе дымовых газов в ступень (по чертежу)

h_вх = 2250 мм.

9.7 Высота газохода на выходе дымовых газов из ступени (по чертежу)

h_вых = 1750 мм.

9.8 Высота трубы на входе дымовых газов в ступень и на выходе из ступени (по чертежу)

h_з.вх = 1500 мм, h_з.вых = 1600 мм.

9.9 Средняя по сечению газохода высота трубы (змеевика)

;

.

9.10 Относительный поперечный и продольный шаг I ступени пароперегревателя [1, п.7-16]

;

.

9.11 Температура и энтальпия пара на входе в ступень, определяется при

P_б = 3,9 МПа [1, табл.XXIII]

;

.

9.12 Энтальпия пара на выходе из ступени (на входе в пароохладитель)

i =i +Di_по, ,

где i – энтальпия пара на выходе из пароохладителя, т. е. на входе в I-ую ступень пароперегревателя (определена ранее в п. 8.28)

i = 3124,4 ,

Di_по – тепловосприятие пароохладителя, принимаем в соответствии с указаниями

Di_по = 83,8 ;

i = 3124,4 + 83,8 = 3208.2 .

9.13 Температура перегретого пара на выходе из II ступени пароперегревателя

.

Определяется при i = 3208.2 и Р_ср = 3,85 МПа [1, табл. XXV]

9.14 Тепловосприятие ступени за счет конвекции [1, п.9-30]

, ;

.

9.15 Температура и энтальпия дымовых газов на входе в ступень (таблица 4)

J' = 790 ^оС; I' = 14280,22 .

9.16 Температура и энтальпия дымовых газов на выходе из ступени (таблица 4)

J'' = 640 ^оС; I'' = 8.965.5 .

9.17 Средняя температура дымовых газов в ступени [1, п.7-17]

, °C;

= 715 ^оС.

9.18 Живое сечение для прохода дымовых газов [1, п.7-16]

9.18.1 На входе в ступень

;

9.18.2 На выходе из ступени

;

9.18.3 Среднее значение

, м²;

9.19 Объём дымовых газов, проходящих через I ступень пароперегревателя (таблица 3)

V = 11,976 .

9.20 Скорость дымовых газов в ступени [1, п.7-15]

W_г = , ;

W_г = .

9.21 Температурный напор в ступени

9.21.1 На входе дымовых газов в ступень [1, п.7-54]

Dt_б = J' - t , ^оС;

Dt_б = 790 – 396,26 = 393,74 ^оС;

9.21.2 На выходе дымовых газов из ступени [1, п.7-54]

Dt_м = J'' – t , ^оС;

Dt_м = 640 – 248,86 = 391,14 ^оС;

9.21.3 Средний температурный напор для противотока при [1, п.7-54]

, °С,

°С.

9.21.4 Безразмерные определяющие параметры [1, п.7-57]

;

;

;

;

;

.

9.21.5 Коэффициент пересчета от противоточной схемы к схеме с последовательно смешанным потоком [1, номограмма 19]

y = 0,995 ;

9.21.6 Температурный напор в ступени для последовательно-смешанного

тока [1, п.7-56]

Dt = y·Dt_прт , ^оС;

Dt = 0,995·392,44 = 390,48 ^оС.

9.22 Коэффициент теплоотдачи от дымовых газов [1, номограмма 7]

a_к = a_н·С_z·C_s·C_ф, ;

9.22.1 Поправка на число рядов труб по ходу газов при z₂=6 шт.

C_s = 1.

9.22.2 Поправка на геометрическую компоновку пучка труб

C_z = 0,96.

9.22.3 Поправка на влияние изменения физических характеристик дымовых

газов

С_ф = 0,99.

9.22.4 Значение коэффициента теплоотдачи без учета поправок

a_н = 50,5 .

9.22.5 Расчётное значение коэффициента теплоотдачи

a_к = 50,5·0,96·1·0,99 = 47,99 .

9.23 Эффективная толщина излучающего слоя [1, п.7.38]

S= , м;

S= м.

9.24 Суммарная объемная доля трехатомных газов и водяных паров (таблица 3)

r_п = 0,2562.

9.25 Парциальное давление трехатомных газов [1, п.7-35]

Р_п = r_п·Р = 0,2562·1 = 0,2562 бар.

Произведение Р_п·S = 0,2562·0,463 = 0,1186 м·бар.

9.26 Коэффициент поглощения лучей трехатомными газами [1, номограмма 2]

k_г = 18,5 .

9.27 Суммарная оптическая толщина газового потока [1, п.7-36]

k·p·s = (k_г·r_п) ·p·s, м;

k·p·s = (18,5·0,2562)·0,1·0,463 = 0,219 м.

9.28 Степень черноты продуктов сгорания в I ступени пароперегревателя

[1, п.7-35]

а = 1 – е^–kps;

а = 1 – 2,71^–0,219 = 0,197.

9.29 Средняя температура пара в ступени

, ^оС;

^оС.

9.30 Объем пара [1, табл.XXV]

u = 0,065118 .

Определяется при Р_ср = 3,85 МПа и t_ср = 322,56 ^оС.

9.31 Живое сечение для прохода пара

;

.

9.32 Средняя скорость пара в ступени [1, п.7-15]

;

.

9.33 Коэффициент теплоотдачи от стенки к пару [1, номограмма 12]

a₂ = a_н·С_d , ,

где С_d = 0,95 – поправка на диаметр труб,

a_н = 1300 – коэффициент теплоотдачи от стенки к пару.

a₂ = 1300·0,95 = 1235 .

9.34 Количество тепла, переданного газами ступени (тепловосприятие по балансу) [1, п.7-02]

Q_б = j·(I'-I''+Da_ппI·I_прс), ,

где Da_ппI = 0,015 – присосы холодного воздуха в газоходе КПП I;

I_прс = 423,958 - энтальпия присасываемого воздуха, определяется по температуре холодного воздуха t_хв = 30 °С (таблица 4, столбец 3).

Q_б = 0,987·(14280,22 - 11502,14 + 0,015·423,958) = 2748,24 .

9.35 Поверхность нагрева I-ой ступени пароперегревателя [4, стр.98]

Н_I = 92 м².

9.36 Поверхность нагрева всего пароперегревателя

Н = Н_I + Н_II, м²;

Н = 92 + 92 = 184 м².

9.37 Температура загрязненной стенки трубы [1, п.7-39]

T_з = t_ср + Dt_з + 273 К;

Dt_з = 25 ^оС [1,стр.68];

T_з = 322,56 + 25 + 273 = 620,56 К.

9.38 Коэффициент теплоотдачи излучением для незапыленного потока

[1, номограмма 18]

a_л = a_н·С_г·а , ;

a_л = 172,5·0,93·0,197 = 31,61 .

9.39 Коэффициент использования для поперечного омывания пучков труб

[1, п.7-41]

x=1.

9.40 Коэффициент теплоотдачи от дымовых газов к стенке трубы [1, п.7-08]

a₁ = x·(a_к+a_л) , ;

a₁ = 1·(47,99 + 31,61) = 79,6 .

9.41 Коэффициент тепловой эффективности [1, табл.7-5]

y = 0,8.

9.42 Коэффициент теплопередачи [1, п.7-08]

;

9.43 Тепло, воспринятое поверхностью ступени конвекцией и излучением

[1, п.7-01]

;

.

9.44 Относительная невязка баланса [2, п.7.3]

dQ = ;

dQ = .

Так как невязка баланса не превышает допустимого значения 2%, то расчет пароперегревателя I ступени считаем законченным [2, п.15.8].

10 Расчёт экономайзера

Эскиз пароперегревателя экономайзера представлен на рисунке 6.

Рисунок 6 – Эскиз экономайзера

10.1 Диаметр и толщина стенок труб (по эскизу)

d = 32 мм;

d = 3 мм.

10.2 Поперечный шаг труб (по эскизу)

S₁ = 80 мм.

10.3 Продольный шаг труб (по эскизу)

S₂ = 60 мм.

10.4 Относительные поперечные и продольные шаги труб [1, п.7-16]

;

.

10.5 Количество петель (по чертежу)

n = 16 шт.

10.6 Длина прямого участка полупетли (по чертежу)

l_пр = 4000 мм.

10.7 Радиус изгиба трубы (по эскизу)

r₂ = 50 мм.

10.8 Длина змеевика [2, стр.187]

l_з = l_пр·n₁ + l_изг·n_изг + l' + l'', м,

где n₁ = 2·16 = 32 – количество прямых участков;

l_изг = p·z₂ = 3,14·0,05 = 0,157 м – длина изгиба;

n_изг = 64 – число изгибов;

l' = l'' = 0,5 м – место для устройства лаза.

l_з = 4·32 + 0,157·64 + 0,5 + 0,5 = 139,048 м.

10.9 Поверхность нагрева экономайзера

Н_эк=p·d·l_з·k·2, м²,

где k = 16 – число труб в одном ряду;

«2» - количество труб, выходящих из коллектора.

Н_эк = 3,14·0,032·139,048·16·2 = 447,3 м².

10.10 Температура и энтальпия дымовых газов на входе в экономайзер, равняется температуре на выходе из пароперегревателя II ступени (таблица 4)

J' = 640 ^оС; I' = 8965.5 .

10.11 Температура и энтальпия дымовых газов на выходе из экономайзера, принимается (таблица 4)

J'' = 445 ^оС; I'' = 7227.4 .

10.12 Параметры питательной воды (на входе в поверхность)

10.12.1 Температура питательной воды (по заданию)

t_п.в = t'_ж = 142 ^оС;

10.12.2 Энтальпия питательной воды, определяем по t_пв = 142 ^оС и

Р_пв = 1,05·Р_б = 1,05·3,9 = 4,095 МПа [1, табл. XXIV]

i_ж = 591,626 ;

10.12.3 Расход воды на продувку [2, п.3.2]

, ,

где p = 3 % - величина продувки

.

10.13 Расход воды через экономайзер [2, п.5.1.2]

D_эк = D_пс + D_пр, ,

D_эк = 10,277 + 0,308 = 10,585 .

10.14 Количество тепла, отданного газами экономайзеру (тепловосприятие по балансу) [1, п.7-02]

Q_б=j·(I' - I''+Da_эк·I_прс), ,

где Da_эк = 0,08 – присосы воздуха в экономайзере;

I_прс = 423,958 - энтальпия присасываемого воздуха, определяется по температуре холодного воздуха t_хв = 30 °С (таблица 4, столбец 3).

Q_б = 0,987·(8965,5 – 7227,4 + 0,08·423,958) = 1748,9 .

10.15 Энтальпия воды на выходе из экономайзера [2, стр.80]

, ;

.

10.16 Температура воды на выходе из экономайзера при и

Р = Р_б = 3,9 МПа [1, номограмма XXIV]

t = 194,5 ^оС.

10.17 Средняя температура воды в ступени

;

10.18 Удельный объем воды в экономайзере определяется при t_ср = 167,25 ^оС и

Р_ср = 1,025·Р_б = 1,025·3,9 = 3,9975 МПа [1, номограмма XXIV]

u = 0,001108 .

10.19 Живое сечение для прохода воды [2, стр.187]

;

.

10.20 Скорость воды в экономайзере [1, п.7-15]

, ;

.

10.21 Средняя температура дымовых газов в экономайзере [1, п.7-17]

, °C;

°C.

10.22 Живое сечение для прохода дымовых газов [1, п.7-16]

= а·в - n·(l_пр - 2·r₂)·d, м²;

= 4,4·1,4 - 16·(4 + 2·0,05)·0,032 = 4,0608 м².

10.23 Скорость дымовых газов в ступени [1, п.7-15]

W_г = , ,

где V_г = 12,484 – объем дымовых газов в экономайзере (таблица 3)

W_г = .

10.24 Температурный напор в экономайзере [1, п.7-54]

10.24.1 на входе дымовых газов в ступень

Dt_б = J' - t , ^оС;

Dt_б = 640 – 194,5 = 445,5 ^оС;