4 Расчет испарительных секций

Температура дымовых газов перед испарительными секциями равна температуре дымовых газов на выходе из пароперегревателя, t^/_д.исп = t^//_д.исп=725^оС. Температура пароводяной смеси при заданном давлении равна t^// =257,41^оС.

Принимаем в первом приближении температуру дымовых газов за испарительными пакетами t^//_д.исп = 350^оС.

Определяем среднелогарифмический температурный напор по формуле [1; 18]:

(39)

Средняя температура дымовых газов определяется по формуле [1; 18]:

t¯_д = 0,5 · (t^/_д.исп + t^//_д.исп) (40)

t¯_д = 0,5 · (725 + 350) =537^оС

Определим действительный расход дымовых газов по формуле [1; 18]:

(41)

Живое сечение для прохода дымовых газов равно f_д = 10,03м². Тогда средняя скорость дымовых газов [1; 18]:

(42)

Определяем коэффициент теплоотдачи конвекцией от дымовых газов к шахматному пучку труб по формуле [1; 18]:

α_к = α_о ·k_z ·k_s ·k_t (43)

Принимаем шаг труб по ширине пучка равным S₁=172мм, шаг труб по глубине пучка S₂=70мм, число рядов труб в пакете Z₂=22, диаметр труб поверхностей нагрева d_н=32мм.

Пользуемся источником [1; приложение А] при =12м/с и d_н=32мм коэффициент теплоотдачи при поперечном обтекании гладкотрубного пучка труб α_о = 92 Вт/(м²·^оС), а при Z₂=22, S₁/ d_н=172/32=5,37, S₂/d_н=70/32=2,18 и t¯_д.исп=587^оС получим k_z=0,98, k_s=0,99, k_t=1.

α_к = 92· 0,98· 0,99· 1 = 90Вт/(м²·^оС)

Определяем эффективную толщину излучающего газового слоя по формуле [1; 15]:

(44)

Произведение парциального давления излучающих составляющих на эффективную толщину излучающего газового слоя определяем по формулам [1; 19]:

Р_СО2 · S_эф = 98,1· 0,355 ·0,118 = 4,1кН/м (45)

Р_Н2О · S_эф = 98,1· 0,355 · 0,112 = 3,9кН/м (46)

Определяем степень черноты дымовых газов [1; 19]:

ε_д = ε_СО2 + β· ε_Н2О (47)

Согласно номограммам [1; приложение Б и В] степени черноты СО₂, Н₂О и β равны: ε_СО2 =0,06 (l_эф=0,355), ε_Н2О =0,09 (l_эф=0,355), β =1,05.

ε_д = 0,06 + 1,05· 0,09= 0,115

На выходе из испарительного пакета при t^//_д.исп =350^оС энтальпия дымовых газов i^//_д.исп =500кДж/м³ (рисунок 2)

Ориентировочно определяем количество тепла, отданное дымовыми газами в предвключенном испарительном пакете по формуле [1; 19]:

Q_исп^/ = V_од ·(i^/_д.исп – i^//_д.исп) ·10³ (48)

где i^/_д.исп – энтальпия при температуре дымовых газов на входе в испарительный пакет, кДж/м³;

i^//_д.исп - энтальпия при температуре дымовых газов на выходе из испарительного пакета, кДж/м³.

Численное значение энтальпии определяем по рисунку 2. На входе в пароперегреватель при t^/_д.исп =725^оС энтальпия дымовых газов i^/_д.исп = 1004 кДж/м³.

Q_исп^/ = 42,71 ·( 1004 – 500) · 10³ = 21355000Вт

Согласно исходным данным поверхность нагрева второго испарительного пакета равна F₁=415м², третьего и четвертого, соответственноF₂=475 м² F₃=436 м². Общая поверхность нагрева составит F= F₁ + F₂ + F₃ = 415+475+436=1326м²

Определяем среднюю температуру стенок труб по формуле [1; 20]:

(49)

Определяем степень черноты дымовых газов при температуре стенки труб по формуле [1; 20]:

(50)

Коэффициент теплоотдачи излучением определяем по формуле [1; 20]:

(51)

Суммарный коэффициент теплоотдачи от дымовых газов к трубам определяем по формуле [1; 20]:

α_Σ = α_к + α_изл (52)

α_Σ = 90+ 10,7 = 100,7Вт/(м²·С)

Коэффициент теплопередачи определяем по формуле [1; 20]:

К = α_Σ / (1+ ε · α_Σ) (53)

К = 100,7 / (1 + 0,005· 100,7) = 66,6Вт/(м²·^оС)

Определяем количество тепла, отданное дымовыми газами в испарительных пакетах по формуле [1; 21]:

Q_пр = (K· F· Δ¯t)/1000 (54)

Q_пр = (66,6 ·1326 ·233)/1000 = 20597кВт

Энтальпия дымовых газов на выходе из испарительных секций определяется по формуле [1; 21]:

i^//_д.исп = i^/_д.исп – (Q_исп / V_од · ζ) (55)

где ζ – коэффициент сохранения тепла (принимаем равным 0,95)

i^//_д.исп = 1004 – (20597 / 42,71 ·0,95) = 496кДж/м³

При i^//_д.исп = 496кДж/м³ по рисунку 2 определяем температуру газов на выходе из испарительного пакета: t^//_д.исп = 355^оС. Расхождение между принятой и полученной температурой составляет [1; 21]:

что находится в пределах допустимого (δ≤5%).