Из расчета фестона, принимаем t'=1016 ⁰C, I'=4613,5ккал/кг

Для расчета пароперегревателя принимаем мм, мм, мм, мм,

шт

Поверхность нагрева пароперегревателя принимаем (м²)

Живое сечение для прохода пара (м²):

где d_вн - внутренний диаметр трубы, м.

Скорость пара (м/с):

где Д - паропроизводительность котлоагрегата, кг/ч; - плотность пара при средней температуре, кг/м³; f - живое сечение для прохода пара, м².

⁰С; кг/м³

Живое сечение для прохода дымовых газов (м²):

где а,b - размеры газохода в расчетном сечении, м; l₁ - высота петли змеевика, м. Секундный расход дымовых газов при средней температуре потока (м³/с):

где В_р - расчетный расход топлива, кг/ч; V_{Г -} объем газов на 1 кг топлива рассчитываемого газохода при средней температуре дымовых газов (табл.7 [5]).

⁰С

Расчетная скорость дымовых газов (м/с):

Энтальпия влажного пара (ккал/кг):

где i ^// - энтальпия сухого насыщенного пара, ккал/кг

r - теплота парообразования воды, ккал/кг.

Тепловосприятие пароперегревателя по балансу (ккал/кг):

где Д - заданная паропроизводительность котла, кг/ч, Q^пп_л - тепло, полученное прямым излучением из топки (учитывается, если перед пароперегревателем по ходу дымовых газов расположен фестон или котельный пучок).

где - тепловая нагрузка экранов топочной камеры, ккал/м ч; Н_л - лучевоспринимающая поверхность топки, м²; Н_лв - лучевоспринимающая поверхность пучка труб на выходе из топки, м²; х - угловой коэффициент этого пучка (посчитано в фестоне); у - коэффициент неравномерности распределения тепла в топочной камере.

При наличии пароохладителя расчет пароперегревателя ведется с учетом его включения. Пароохладитель рассчитывается на съем тепла ?i_по=25ч30 ккал/кг пара при номинальной нагрузке. Тогда энтальпия на входе в пароперегреватель

где i ^// _x - энтальпия пара на выходе из барабана котла, ккал/кг

Энтальпия газов на выходе из пароперегревателя (ккал/кг)

где I" - энтальпия газов на входе в пароперегреватель, ккал/кг; ц - коэффициент сохранения тепла; ?б_пп - присосы воздуха на участке пароперегревателя; I°_{х. в} - энтальпия холодного воздуха.

По табл.8 [5] находят температуру газов на выходе из пароперегревателя , соответствующую I". ⁰C

По известным температурам газов и пара на входе и выходе и принятой схеме движения потоков находят среднюю логарифмическую разность температур

для противоточной схемы: для прямоточной схемы:

где ?t_б - разность температур сред в том конце поверхности нагрева, где она больше,°С; ?t_м - разность температур на другом конце поверхности нагрева. Средняя разность температур для совмещенной схемы (^_С):

Для определения коэффициента теплоотдачи излучением ад предварительно находят эффективную толщину излучающего слоя (м)

Суммарная толщина запыленного газового потока:

Для котлов без наддува Р=1 атм.

Коэффициент ослабления лучей трехатомными газами К_Г определяется по номограмме 3 [5] в зависимости от парциального давления водяных паров в рассматриваемом газоходе (табл.7 [5]), средней температуры дымовых газов и произведения P_ПS (Р_П - парциальное давление водяных паров находится по табл.7 [5]).

К_Г=2,6 1/м•кгс/см²

Пользуясь полученным произведением K•P_П•S, по номограмме 2 [5] находят степень черноты продуктов сгорания а. а=0,14

По номограмме 11 [5] находят значение б_н, поправку С_г и подсчитывают коэффициент теплоотдачи излучением: б_н=122 ккал/м²ч⁰С; С_г=0,98 для незапыленного потока (ккал/м²ч°С)

Коэффициент теплоотдачи конвекцией от дымовых газов к наружной стенке труб пароперегревателя (ккал/м²ч°С)

где C_z - поправка на число рядов труб по ходу газов;

С_ф - поправка на парциальное давление водяных паров;

C_{s -} поправка на геометрическую компоновку пучка, определяется в зависимости от относительного поперечного и продольного шагов труб (номограмма 7 [5]).

С_z=0,9; С_ф=0,98; С_s=1; б_н=47,5.

;

где S₁ - поперечный шаг труб, S₂ - продольный шаг труб, м;

Суммарный коэффициент теплоотдачи от газов к стенке (ккал/м²ч°С)

где б_к - коэффициент теплоотдачи конвекцией, ккал/м ч°С;

б_л - коэффициент теплоотдачи излучением, ккал/м²ч°С;

Коэффициент теплопередачи перегревателей с коридорным пучком при сжигании любых топлив, а также с шахматным пучком, при сжигании газа и мазута (ккал/м² ч°С)

где ш - коэффициент тепловой эффективности (выбирается по табл.12, 13 [5]); б₂ - коэффициент теплоотдачи от стенки трубы к пару (номограмма 10 [5]);

Для коридорных и шахматных перегревателей при сжигании жидкого топлива е=0,003; для коридорных перегревателей при сжигании твердых топлив е=0,005; при сжигании природных газов е=0.

Температуру стенки перегревателей t_ст принимают равной средней температуре наружного слоя осевших на трубе золовых отложений (°С):

где е - коэффициент загрязнения, ккал/м²ч°С; б₂ - коэффициент теплоотдачи от стенки трубы к пару, ккал/м²ч°С; Н_пп - предварительно принятая поверхность пароперегревателя, м²; t_cp - средняя температура пара,°С.

По найденным значениям Q_б, К, ?t_ср определяют расчетную поверхность нагрева пароперегревателя (м²) по формуле

Н_пп не находиться в допустимых пределах по отношению к предварительно принятой величине.

Принимаем Н_пп=166,7

⁰С

По номограмме 11 [5] находят значение б_н, поправку С_г и подсчитывают коэффициент теплоотдачи излучением: б_н=120 ккал/м²ч⁰С; С_г=0,975 для незапыленного потока (ккал/м²ч°С)

ккал/м²ч⁰С

Суммарный коэффициент теплоотдачи от газов к стенке (ккал/м²ч°С)

ккал/м²ч⁰С

Коэффициент теплопередачи перегревателей с шахматным пучком, при сжигании газа и мазута (ккал/м² ч°С)

ккал/м²ч ⁰С

По найденным значениям Q_б, К, ?t_ср определяют расчетную поверхность нагрева пароперегревателя (м²) по формуле

м²

Н_пп находиться в допустимых пределах по отношению к предварительно принятой величине

Далее определяют конструктивные размеры пароперегревателя. Принимается количество параллельных труб Z₁. Их число можно вычислить отношением ширины газохода b на выбранный поперечный шаг труб S_{1 (}шт.) по формуле

Затем находим длину (м) одной трубы (змеевика) по выражению

где d - средний наружный диаметр труб пароперегревателя, м.

Число рядов труб по ходу газов Z₂ (шт) рассчитывают, взяв из чертежа среднюю высоту змеевиков пароперегревателя h, по формуле

Выбрав продольный шаг труб S₂, определяют длину пакета пароперегревателя (м):

4.3 Расчет котельного пучка

Из расчета пароперегревателя t'=649 ⁰C; I'=2884,66 ккал/кг. Для расчета котельного пучка принимаем d_н=60 мм; S₁=110 мм; S₂=100 мм; t_н=197,4 ⁰C; z₂=16 шт.

Поверхность нагрева (м²) котельного пучка

где d - наружный диаметр труб, м; z₁ - число труб в ряду; z₂ - число рядов труб (по ходу газов); l - длина одной трубы в соответственном ряду, м.

м²

м²

м²

м²

м²

м²

м²

м²

м²

При выполнении поверочного расчета котельного пучка определяют температуру газов за ними и количество тепла, отданного газами в пучке (ккал/кг). Основными уравнениями при расчете теплообмена в газоходах являются:

а) уравнение теплового баланса:

где ц - коэффициент сохранения тепла (определен в тепловом балансе); J, J" - энтальпии газов на входе в поверхность нагрева и выходе из неё, ккал/кг (нм³); ?б - величина присоса воздуха в пучке (табл.5 [5]); J⁰_{х. в} - энтальпия холодного воздуха, ккал/кг;

1) при 2) при

I^/ (649) =2884,66 ккал/кг I^/ (649) =2884,66 ккал/кг

I ^{// (}549) =2505,14 ккал/кг I ^{// (}449) =2023,22 ккал/кг

1)

2)

Средняя температура газового потока (⁰С):

1)

2)

Секундный расход дымовых газов при средней температуре потока (м³/с)

1)

2)

Площадь живого сечения для прохода газов F_кп определяется как разность между площадью сечения газохода в месте расположения пучка и площадью, занятой трубами (м²):

где а и b - поперечные размеры газохода в свету, м; z₁ - число труб в ряду, шт.; d, l - диаметр (наружный) и длина труб в ряду, м.

Расчетная скорость дымовых газов (м/с)

1)

2)

Коэффициент теплоотдачи конвекцией от дымовых газов к наружной стенке труб котельного пучка, (ккал/м²ч⁰С)

где C_z - поправка на число рядов труб по ходу газов; C_ф - поправка на парциальное давление водяных паров; С_s - поправка на геометрическую компоновку пучка, определяется в зависимости от относительного поперечного и продольного шагов труб (номограмма 7 [5]).

1) 2)

;

Для определения коэффициента теплоотдачи излучением предварительно находят эффективную толщину излучающего слоя (м)

Суммарная толщина запыленного газового потока:

1) 2)

1)

2)

Пользуясь полученным произведением K•P_П•S, по номограмме 2 [5] находят степень черноты продуктов сгорания а. 1) а=0,11 2) а=0,11

По номограмме 11 [5] находят значение б_н, поправку С_г и подсчитывают коэффициент теплоотдачи излучением:

для незапыленного потока (ккал/м²ч°С)

1) б_н=64 ккал/м²ч⁰С; С_г=0,98 2) б_н=58 ккал/м²ч⁰С; С_г=0,96

Суммарный коэффициент теплоотдачи от газов к стенке (ккал/м²ч°С)

где б_к - коэффициент теплоотдачи конвекцией, ккал/м ч°С; б_л - коэффициент теплоотдачи излучением, ккал/м²ч°С;

1) 2)

Коэффициент теплопередачи с шахматных пучков при сжигании газообразного топлива

где ш - коэффициент тепловой эффективности, выбирается по табл.12,13 [5].

1) 2)

Лучевоспринимающая поверхность нагрева (м²) котельного пучка

Расчетная поверхность (м²)

Температура стенки труб принимается равной температуре наружного слоя золовых отложений, осевших на трубах (°С):

где t_cp=t_н - средняя температура среды (температура насыщения при давлении в барабане),°С.

Для котельных пучков малой мощности при температуре газов на входе в поверхность °С ?t=60°C.

б) уравнение теплопередачи (ккал/кг)

1) 2)

1) 2)

Находим температуру

Проверим правильность значения температуры газов

I^/ (649) =2884,66 ккал/кг I ^{// (}400) =1789 ккал/кг

Средняя температура газового потока, ()

ккал/кг

Полученное по уравнению теплообмена значение Q_T не отличается от определенного по уравнению баланса Q_б более чем на 2%, расчет поверхности заканчивается. Окончательными принимаются температура, энтальпия вошедшие в уравнение баланса.

5. Расчет воздухоподогревателя