Тепловий розрахунок конвективних поверхонь нагріву парогенератора бг-19

Рисунок 4.1.1 Схема руху газів та пари у пароперегрівачі

Рисунок 4.1.2 Схема коридорного розміщення трубок у пароперегрівачі

4.1 Розрахунок пароперегрівача

Теплота, яку сприймає пароперегрівач, кДж/м³:

де – ентальпія перегрітої пари на лінії насичення, визначаємо по I-S діаграмі:

кДж/м³

Визначимо ентальпію газів після пароперегрівача, кДж/м³:

де - ентальпія продуктів згорання на вході в пароперегрівач, кДж/м³;

– величина присосів повітря, кДж/м³;

– ентальпія присосів повітря, кДж/м³;

Знайдемо температуру димових газів на виході із пароперегрівача:

Визначення температурного натиску:

Рисунок 4.1 Схема температурного натиску

Середній температурний натиск, :

Середня температура газів в пароперегрівачі, :

Витрата димових газів через пароперегрівач, м³/с:

де − коефіцієнт надлишку повітря на виході з пароперегрівача;

− об’єм димових газів, м³/м³;

Швидкість газів в міжтрубному просторі приймаємо за рекомендаціями [5] 12 м/с.

4.1.1 Визначення коефіцієнта тепловіддачі від стінки до перегрітої пари

Визначимо середню температуру пари, :

де − температура перегрітої пари, ;

− температура насиченої пари, ;

Приймаємо швидкість пари в трубках W_п = 20 м/с за рекомендаціями [5].

Кількість паралельно увімкнутих змійовиків, шт.:

де D – паровиробництво, кг/с;

= 0,0799 м³/кг − питомий об’єм пари;

d_в = 32 мм – внутрішній діаметр трубок пароперегрівача.

Кількість труб в ряду, шт.:

Коефіцієнт тепловіддачі від стінки до перегрітої пари, Вт/(м²∙К), знаходимо за номограмами [5].

4.1.2 Визначення коефіцієнта тепловіддачі від газів до стінок трубок

Коефіцієнт тепловіддачі від газів до стінок трубок, Вт/(м²∙К):

де = 0,65 – коефіцієнт, що враховує нерівномірність обмивання поверхні;

− коефіцієнт тепловіддачі конвекцією, Вт/(м²∙К);

− коефіцієнт тепловіддачі випромінюванням, Вт/(м²∙К).

Коефіцієнт тепловіддачі конвекцією для коридорного пучка труб знаходимо за номограмою [5]:

Коефіцієнт тепловіддачі випромінюванням знаходимо за номограмами [5].

Міра чорноти потоку газів:

де −коефіцієнт послаблення променів, (1/м∙МПа):

− коефіцієнт послаблення променів 3-х атомними газами, 1/м∙МПа:

де = 0,173 – об’ємна доля водяної пари, (табл. 2.1);

− температура димових газів на виході з пароперегрівача;

− сумарний парціальний тиск 3-х атомних газів.

де =0,253 − сумарна об’ємна доля 3-х атомних газів, (табл. 2.1).

− оптична товщина випромінювання, м:

де задаємося значенням кроку труб по ходу газів м;

Крок труб по фронту м;

Коефіцієнт тепловіддачі випромінюванням, Вт/(м²∙К):

Коефіцієнт тепловіддачі від газів до стінок трубок, Вт/(м²∙К):

Коефіцієнт теплопередачі для пароперегрівача, Вт/(м²∙К):

де = 0,85 – коефіцієнт теплової ефективності поверхні, Вт/(м²∙К);

Поверхня теплопередачі, м²:

Довжина одного змійовика пароперегрівача:

Площа живого перетину для проходу пари:

4.2 Розрахунок водяного економайзера

Рисунок 4.2.1 Схема розміщення змійовиків у водяному економайзері котла

Метою розрахунку водяного економайзеру є визначення його поверхні нагріву. Для цього виконаємо необхідні розрахунки.

Кількість тепла, яке передане воді в економайзері, визначається через тепловий баланс котла, кДж/м³:

Ентальпію газів після економайзера знаходимо через рівняння теплового балансу економайзера, кДж/м³:

де − ентальпія продуктів згорання на вході в економайзер при .

– ентальпія продуктів згорання на виході з економайзера, кДж/м³;

– величина присосів повітря.

– ентальпія присосів повітря, кДж/м³.

Знаходимо температуру газів за економайзером за допомогою I-t графіка (табл. 2.4):

Ентальпія води на виході з економайзера, кДж/кг:

де − ентальпія живильної води, ;. ;

–витрата води в економайзері, кг/с:

Визначимо по таблицям властивостей води ентальпію води при температурі насичення ( :

Через те, що , то приймаємо економайзер киплячого типу, стальний гладко трубний змійовикового типу з наступними характеристиками:

S₁ = 40 мм – крок труб по фронту;

S₂ = 45 мм – крок труб по довжині;

Z₁ = 36 шт. – кількість труб по фронту;

Z₂ = 32 шт. – кількість труб по ходу газів;

L = 2300 мм – довжина труб.

Визначаємо ступінь сухості пари на виході з економайзера:

де − ентальпія киплячої води при тиску парогенератора;

– теплота пароутворення.

4.4.1 Визначення коефіцієнта тепловіддачі від стінок до повітря

Середня температура димових газів, :

Швидкість газів в між трубному просторі приймаємо, м/с:

Коефіцієнт тепловіддачі конвекцією при поперечному обмиванні стінок трубок економайзера, Вт/(м²∙К):

де = 38 мм –зовнішній діаметр трубок, мм;

− швидкість повітря в між трубному просторі, м/с;

Коефіцієнт тепловіддачі випромінюванням, Вт/(м²∙К):

де = 0,8 – міра чорноти забрудненої поверхні;

T₃ – температура забрудненого повітря, К:

– міра чорноти газів:

Сумарний парціальний тиск 3-х атомних газів, МПа:

де =0,234 − сумарна об’ємна доля 3-х атомних газів, (табл. 2.1).

Коефіцієнт послаблення променів, 1/м∙МПа:

− коефіцієнт послаблення променів 3-х атомними газами, 1/м∙МПа:

де = 0,164 – об’ємна доля водяної пари, (табл. 2.1);

− температура димових газів на виході з водяного економайзера;

− сумарний парціальний тиск 3-х атомних газів .

− оптична товщина випромінювання, м:

Крок труб по ходу газів м;

Крок труб по фронту м;

Коефіцієнт тепловіддачі випромінюванням, Вт/(м²∙К):

Коефіцієнт тепловіддачі від газів до стінок трубок, Вт/(м²∙К):

де = 0,95 – коефіцієнт, що враховує нерівномірність обмивання поверхні;

Коефіцієнт теплопередачі, Вт/(м²∙К):

Визначення температурного натиску:

Середній температурний натиск, :

Рисунок 4.4 Схема температурного натиску

Визначимо поверхню теплопередачі економайзера, м²:

Кількість трубок в економайзері, шт.:

Визначимо кількість рядів трубок, шт.:

Визначимо розмір проколу економайзера, м:

4.3 Розрахунок повітропідігрівача.

Рисунок 4.3.1 Схема повітропідігрівача

Кількість тепла, яке передалось повітрю в повітропідігрівачі визначається із теплового балансу:

де ентальпія холодного повітря при t_хп = 30⁰С, кДж/м³;

ентальпія повітря,що подається при t_п= 150 , кДж/м³;

= 1,34 – коефіцієнт надлишку повітря;

= 0,06 величина присосів повітря [2].

Ентальпія газів на виході з повітропідігрівача визначаємо за табл. 2.4 за температурою газів на виході з котла , кДж/м³:

Визначення температурного натиску:

Рисунок 4.3 − Схема температурного натиску

Середній температурний натиск, :

Дійсний температурний натиск, :

де = 0,96 – коефіцієнт, який враховує непаралельність течії теплоносіїв;

4.3.1 Визначення коефіцієнта тепловіддачі від димових газів до стінок трубок

Середня температура газів в повітропідігрівачі, :

Швидкість газів в між трубному просторі приймаємо м/с;

Коефіцієнт тепловіддачі конвекцією, Вт/(м²∙К):

де = 40 мм – внутрішній діаметр трубок повітропідігрівача, мм;

− швидкість газів в між трубному просторі, м/с;

, Вт/(м∙К) – коефіцієнт теплопровідності;

– критерій Прандтля.

Через те, що товщина випромінюючого шару мала, то коефіцієнт тепловіддачі випромінюванням можна не враховувати, тоді:

4.3.2 Визначення коефіцієнта тепловіддачі від стінок до повітря

Середня температура повітря, :

Швидкість повітря, м/с:

Коефіцієнт тепловіддачі конвекцією при поперечному обмиванні труб повітрям повітропідігрівача, Вт/(м²∙К):

де = 43 мм – зовнішній діаметр трубок пароперегрівача, мм;

Через те, що середня температура повітря , то променева складова не рахується, тоді коефіцієнт тепловіддачі від стінок до повітря буде:

Коефіцієнт теплопередачі, Вт/(м²∙К):

де = 0,85 – коефіцієнт, який враховує вплив забруднення, неповноту змивання та перетоків повітря;

Визначимо поверхню теплопередачі повітропідігрівача, м²:

Довжина трубок повітропідігрівача, м:

де n = 792 шт. – кількість труб по кресленню;

Рисунок 4.3.3 Схема видалення продуктів згорання

1. Котел;

2. Барабан котла;

3. Пароперегрівач;

4. Водяний економайзер;

5. Повітропідігрівач;

6. Циклон;

7. Димосос;

8. Димова труба.