Объёмы продуктов сгорания, объёмные доли трехатомных газов и концентрация золовых частиц

Величина и расчетная формула		Газоход
		топка, фес- тон	п/п I ст.		п/п II ст.		эк. II ст.		вп. II ст.		эк. I ст.		вп. I ст.
1		2	3		4		5		6		7		8
1. Коэффициент избытка воздуха за поверхностью нагрева =т+ ΣΔi		1,2	1,215		1,23		1,25		1,28		1,3		1,33
2. Средний коэффициент избытка воздуха в поверхности нагрева ср=(+)/2		1,2	1,2075		1,2225		1,24		1,265		1,29		1,315
3. Объём водяных паров, м3/кг = + +0,0161(ср-1)∙		0,527	0,527		0,528		0,529		0,532		0,533		0,537
4. Полный объём газов, м3/кг VГ= + +1,0161(ср-1)∙		6,172	6,209		6,282		6,367		6,489		6,611		6,807
Продолжение таблицы 1
1	2			3		4		5		6		7		8
5. Объёмная доля водяных паров =/VГ	0,083			0,082		0,081		0,08		0,079		0,077		0,075
6. Доля трёхатомных газов и доля водяных паров rП= +	0,226			0,225		0,222		0,219		0,215		0,211		0,205
7. Масса дымовых газов при сжигании твёрдого и жидкого топлива Gг=1-0,01AP + +1,306∙ср∙ , кг/кг При сжигании газа: Gг=+(dГ/1000)+ +1,306 ∙ср ∙, кг/м3	8,181			8,228		8,322		8,432		8,589		8,726		8,903
8. Безразмерная концентрация золовых частиц, кг/кг µ зл= APун /(100∙Gг), где ун – доля уноса золы из топки (см. табл. 4.6 [2]), ун = 0,95.	0,04			0,0399		0,0395		0,039		0,0383		0,0376		0,0369

Теплота, отданная дымовыми газами в пароперегревателе, определяется по соотношению:

, (2)

где – коэффициент сохранения теплоты, рассчитывается по формуле

,

– присосы воздуха в поверхности. Принимаются по таблице П1, (=0,03);

– энтальпия присасываемого воздуха. Определяется по таблице 1 по температуре холодного воздуха = 30 °С, энтальпия холодного воздуха =190,2 кДж/кг.

=1483,9 кДж/кг. (3)

Теплота, воспринятая паром

, (4)

где – расход пара, =67,2 кг/с;

– энтальпия перегретого пара на выходе из пароперегревателя.

При = 10,16 МПа и = 513 °С по таблице ХХV [1] определяется =3406,6 кДж/кг;

– энтальпия перегретого пара на входе в пароперегреватель;

– теплота, полученная поверхностью за счёт излучения из топки. Определяется по результатам расчёта фестона (см. стр. 25 [2]).

= 697,2– 515,9 = 181,3 кДж/кг. (5)

Энтальпия перегретого пара на входе в пароперегреватель

=3406,5-

кДж/кг. (6)

При давлении пара =10,16 МПа по энтальпии находится температура пара на входе в первую ступень. Температура пара определяется по таблице XXV [1] ( =443,2 °С).

Температурный напор в пароперегревателе определяется по формуле

, (7)

где - большая разность температур сред;

- меньшая разность температур сред.

=1045,9-443,2=602,7 °С; (8)

=900-513=387 °С; (9)

=486,9°С. (10)

Средняя температура газов

; (11)

=972,95 °С. (12)

Скорость газов определяется по формуле

, (13)

где – объем газов на 1 кг топлива. Определяется по таблице 1 (= 6,2 м³/кг).

=6,7 м/с. (14)

Коэффициент теплоотдачи конвекцией от дымовых газов к стенке для коридорных гладкотрубных пучков определяется по рисунку П1.

, (15)

где – коэффициент теплоотдачи конвекцией.

При =42 мм и =6,7 м/с

=55 Вт/(м²ּК).

Таблица 2

Энтальпия продуктов сгорания

Поверхность нагрева	,С
Топочная камера, Фестон	2200 2000 1800 1600 1400 1200 1000 800	19470 17520 15606 13712 11858 9955 8130 6344	16325 14697 13055 11488 9951,8 8443,8 6916,3 5436,9	3265,1 2939,4 2610,9 2297,8 1990,4 1688,8 1383,3 1087,4	22735,1 21289,1 18938,7 16629,2 14371 12042 9836,9 7683,7	829,62 721,78 619,44 522,65 398,21 323,64 252,3
Пароперегреватель I ст.	1000 800	8130 6344	6916,3 5436,9	1487 1168,9	9940,6 7765,3	323,64 252,3
Пароперегреватель II ст.	1000 800 600 400	8130 6344 4632 3000	6916,3 5436,9 4077,8 2603,2	1590,8 1250,5 937,9 598,7	10044 7846,8 5754,9 3717,6	323,64 252,3 184,9 118,9
Экономайзер II ст.	800 600 400 200	6344 4632 3000 1466	5436,9 4077,8 2603,2 1277,6	1359,2 1019,4 650,8 319,4	7955,5 5836,4 3769,7 1841,3	252,3 184,9 118,9 55,9
Воздухоподогреватель II ст.	600 400 200	4632 3000 1466	4077,8 2603,2 1277,6	1141,8 728,9 357,7	5958,8 3847,8 1879,6	184,9 118,9 55,9
Экономайзер I ст.	600 400 200 100	4632 3000 1466 716	4077,8 2603,2 1277,6 633,9	1223,3 780,9 383,3 190,2	6040,3 3899,9 1905,1 932,9	184,9 118,9 55,9 26,7
Воздухоподогреватель I ст.	400 200 100	3000 1466 716	2603,2 1277,6 633,9	859,1 421,6 209,2	3978 1943,5 951,9	118,9 55,9 26,7

Относительные продольные и поперечные шаги

, ; (16)

, . (17)

По их значениям определяются следующие поправки:

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

– поправка на компоновку пучка (=1).

Поправка на влияние физических параметров среды () определяется по доли водяных паров () и средней температуре газов, (=0,91);

Вт/ (м²ּК). (18)

Эффективная толщина излучающего слоя

; (19)

0,51 м. (20)

Коэффициент ослабления лучей трехатомными газами [1].

Для нахождения этого коэффициента рассчитывается величина

, (21)

где - доля трехатомных газов и водяных паров. Определяется по таблице 2;

- давление продуктов сгорания, принимается равным 0,1 МПа для котлов, работающих под разряжением.

0,2250,10,51=0,0114. (22)

По рисунку П2 определяется коэффициент ослабления лучей трехатомными газами (=12 (м МПа)^-1)).

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

Суммарная оптическая толщина продуктов сгорания

; (23)

Коэффициент теплового излучения газовой среды

; (24)

=0,128. (25)

Средняя температура пара

; (26)

=478,1 °С. (27)

Скорость пара

, (28)

где – удельный объем пара.

При =478,1 °С и =10,16 МПа, =0,031 м³/кг.

Скорость пара

м/с. (29)

Коэффициент теплоотдачи конвекцией от поверхности к пару определяется по рисунку П3

, (30)

где – поправка на форму канала (=0,92);

При =478,1 °С и = 23,9 м/с,

=2700 Вт/(м²ּК).

Вт/(м²ּК). (31)

Температура стенки труб пароперегревателя

, (32)

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

– средняя температура среды, протекающей в рассчитываемой поверхности (=478,1°С).

=598,97°С. (33)

Коэффициент теплоотдачи излучением продуктов сгорания

, (34)

где – коэффициент теплоотдачи излучением. Находится по рисунку П4;

= 0,128 ( формула 25).

Для температуры стенки =598,97 °С коэффициент теплоотдачи равен 240 Вт/(м²ּК).

Вт/(м²ּК). (35)

Коэффициент теплоотдачи от газов к стенке

, (36)

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

80,9 Вт/(м²ּК). (37)

Коэффициент теплопередачи

, (38)

где – коэффициент тепловой эффективности. Определяется по таблице П2, (=0,6).

46,98Вт/(м²ּК). (39)

Тепло, воспринятое пароперегревателем, по условию теплопередачи

; (40)

=1481,9 кДж/кг. (41)

Проверка правильности выполненного расчета осуществляется по соотношению

; (42)

< 2%. (43)

Расчёт I ступени пароперегревателя закончен.

РАСЧЕТ ПАРОПЕРЕГРЕВАТЕЛЯ II СТУПЕНИ ПО ХОДУ ДВИЖЕНИЯ ГАЗОВ

На рисунке 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 =443,2 °С;

• энтальпия пара =3221,1 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]

; (44)

= 2705,4 – 150 = 2555,4 кДж/кг. (45)

Теплота, воспринятая паром

; (46)

кДж/кг. (47)

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 (==8852,95 кДж/кг).

Энтальпия дымовых газов на выходе из пароперегревателя

; (48)

=7363 кДж/кг. (49)

По найденной энтальпии (по табл. 2) находится температура дымовых газов на выходе из пароперегревателя (=753,7 °С).

Температурный напор в пароперегревателе определяется по формуле

, (50)

где - большая разность температур сред;

- меньшая разность температур сред.

=900-318 = 582 °С; (51)

=753,7-443,2= 310,5 °С; (52)

=432,1 °С. (53)

Средняя температура газов

; (54)

=826,85 °С. (55)

Скорость газов определяется по формуле

; (56)

=10,3 м/с. (57)

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

, (58)

где – коэффициент теплоотдачи конвекцией. Определяется по рисунку П1.

При =38 мм и =10,3 м/с,

=80 Вт/(м²ּК);

, ; (59)

, . (60)

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

C_S – поправка на компоновку пучка, для

=1

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

Вт/(м²ּК).

Эффективная толщина излучающего слоя

; (61)

0,18 м. (62)

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

0,2220,10,18=0,004 (63)

По рисунку П2 определяется =38 (м МПа)^-1.

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

Суммарная оптическая толщина продуктов сгорания

; (64)

0,15. (65)

Коэффициент теплового излучения газовой среды

; (66)

=0,14 (67)

Средняя температура пара

; (68)

=380,6°С. (69)

Скорость пара

, (70)

где – удельный объем пара.

При =380,6 °С и =10,16 МПа,

=0,0245 м³/кг.

16,8 м/с. (71)

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

, (72)

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

Для =380,6 °С и = 16,8 м/с,

=3100 Вт/(м²ּК).

Вт/(м²ּК). (73)

Температура стенки труб пароперегревателя

, (74)

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; =380,6°С;

– площадь поверхности нагрева.

Величина поверхности нагрева принимается равной =1500 м².

Температура стенки труб пароперегревателя

=518,96 °С. (75)

Коэффициент теплоотдачи излучением продуктов сгорания

, (76)

где – коэффициент теплоотдачи излучением, находится по рисунку П4. Для температуры стенки =518,96 °С

=210 Вт/(м²ּК);

Вт/(м²ּК). (77)

Коэффициент теплоотдачи от газов к стенке

, (78)

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

108,1 Вт/(м²ּК). (79)

Коэффициент теплопередачи

, (80)

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

67,8 Вт/(м²ּК). (81)

Необходимый размер поверхности нагрева пароперегревателя II ступени

; (82)

=1526,95 м². (83)

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