6. Расчет пароперегревателя и его компоновка

Пароперегреватель установлен за трубами испарительного пучка и имеет двухколлекторынй тип.

н ст

Задаёмся геометрическими размерами труб пароперегревателя: Наружный диаметр труб и толщина стенки: d ^пп=25мм и δ ^пп=2,5 мм; Внутренний диаметр труб: d_вн^пп=25-5=20 мм;

Продольный и поперечный шаги труб: S₁^пп = S₂^пп = 32,5 мм; Диаметры коллекторов принимаем равными 480 мм;

C эскиза снимаются следующие размеры пароперегревателя :

Расчётная длина труб между коллекторами пароперегревателя l_p^пп=4,1м; Проекция активной длины пучка труб пароперегревателя l'_акт^пп=3,8 м;

Длина труб, измеренная по средней линии пучка труб пароперегревателя l'_акт^пп=3,8 м;

Рассчитываем число труб в одном ряду двухколлекторного пароперегревателя:

= 51

Живое сечение для прохода газов в пароперегревателе, м²:

= 3,8 · (1,85 — 51 · 0,025) = 2,185 м²

Площадь поверхности нагрева одного ряда парообразующего пучка, м²;

=6,123 м²

Принимаем скорость пара в трубках пароперегревателя:

W'_пп = 20 м/с

Определяем число параллельно работающих труб:

=28,1

где – средний удельный объём перегретого пара, м³/кг:

=0,464 м³/кг Округляем полученное значение до целого Z^пп= 29.

Уточняется значение скорости, м/с:

= 20 м/с

Средняя температура газов в пучке пароперегревателя, °С:

или

= 570 °С

= 843 °С

Тогда скорость потока газов через пучок, м/с:

= 3,06 м/с

Полученное значение соответствует пределу 3-10 м/с Средняя температура перегретого пара, °С:

= 207,5 °С

Температура стенки труб, К:

= 661 К

Коэффициент теплоотдачи от стенки пароперегревателя к пару рассчитывают по формуле:

=180,5 Вт/(м² · К)

где поправка = 0,677;

Принимаем число рядов труб в пароперегревателе Z₂^пп = 6.

Коэффициенты теплоотдачи конвекцией определяются в зависимости от вида пучка труб, характера его омывания потоком и условий теплообмена.

Теплофизические параметры газов в пароперегревателе:

= 0,038 Вт/(м ·К) = 8,24 · 10^-6 м²/с

=0,97

Выполняется расчёт коэффициента теплоотдачи излучением:

При расчете коэффициента теплоотдачи излучением предварительно принимается значение плотности теплового потока:

q_пп= 25*10³ Вт/м2

Значение коэффициента загрязнения труб ε_пп=5∙10⁻³ м²*К/Вт

Тогда температура поверхности загрязняющего слоя в пароперегревателе,

^оС:

или

=470 ^оС

= 743 К

Эффективная толщина излучающего слоя газов в межтрубном

пространстве, м:

=0,0336 м

Коэффициент ослабления лучей трехатомными газами в парообразующем пучке, 1/(м*МПа):

=8,16 1/(м∙МПа)

их степень черноты:

=0,03

Коэффициент теплоотдачи излучением, Вт/(м² К):

= 1,405 Вт/(м² К)

где a_cт - степень черноты загрязненных труб пароперегревателя со стороны продуктов сгорания, a_cт =0,82.

Коэффициент полноты омывания поверхности нагрева, характеризующий степень эффективности использования поверхности нагрева, омываемой

потоком продуктов сгорания, определяется по формуле:

= 0,75

Суммарный коэффициент теплоотдачи для парообразующих поверхностей, определяется по уравнению:

= 25,54 Вт/(м² К)

Для пароперегревателя коэффициент теплопередачи k производится пo формуле:

= 20,13 Вт/(м² К)

Температурный напор пароперегревателя, °С:

=370°С

Расчетная площадь поверхности нагрева пароперегревателя, м²:

=79 м²

Расчётное число рядов труб в пароперегревателя:

= 12,9

Корректируем до целого числа Z^п₂ =13 , а исходя из принятого числа рядов определяется действительная поверхность нагрева пучка, м²:

=79,6 м²

Далее выполняется проверочный расчёт конвективных поверхностей нагрева графическим методом.

Задаёмся тремя значениями υ1, проводим для них расчёты и заносим их в таблицу.

Таблица 4

А	400	11764	681	2417	54,8	3509
Б	500	11800	715	2412	54,8	3682
В	600	14000	747	2128	54,8	3848

Рисунок 2

Полученные действительные значени:

1

ϑ ^д =535 °С

Q _п^д = 120 кВт

I₁^д = 8700 кДж/кг

Энтальпия перегретого пара, кДж/кг:

= 4192,36 кДж/кг

Тогда температура перегретого пара t_пп^д=355°С, отличается от оговоренной в задании на 5°С. Условие выполнено.