ТЕПЛОВОЙ РАСЧЕТ ПАРОПЕРЕГРЕВАТЕЛЯ
Назначение расчета — определить необходимую величину поверхности нагрева пароперегревателя для получения заданной температуры пара.
Газы поступают в газоход пароперегревателя с температурой t„.
= 528° С, равной температуре их при выходе из дымогарных груб, и теплосодержанием 870 ккал/кг.
В свою очередь влажный пар из котла (х — 0,97) поступает в трубки пароперегревателя сдавлением рк= 14 ата, температурой г‘„=194° и теплосодержанием = 652,1 ккал/кг в количестве Dne= 245 Kzjnac и должен перегреться до температуры tne = 300° и получить теплосодержание tne — 725,1 ккалікг.
Примем для выполнения пароперегреватель, состоящий из трех параллельно расположенных секций. Внутренний диаметр трубок йв = = 20 мм, наружный dH = 25 мм.
При протекании газов по газоходу за счет подсоса воздуха в количестве Аале V0 — 0,22-2,64 = 0,58 нм3/кг объем газов увеличивается до V = 5,32 н. мъ{кг.
Тепло, необходимое для подсушивания и перегрева пара, от сжигания 1 кг топлива можно определить по формуле (137):
Тепло, которое способны отдать газы, омывающие пароперегреватель, выражается формулой (138)
чТ н
Qne — In. п Із. п "f — Д®пе % (СІ)х. в |qq Qp ккалікг.
Так как величиной qV = 1,5% мы задались и принято, что tx. e—b° и <:*.<, = 0,31 ккал/нм3°С, можно, решая совместно уравнения (137) и (138), определить теплосодержание продуктов сгорания при выходе из пароперегревателя по формуле (139)
апе
Із. п — In. п QneActпе % (ct’) — в ккалікг.
Все величины этого выражения известны, поэтому находим искомое теплосодержание
/*.„ = 870—149 + 0,58-0,31.15—0,015-2363 =
= 688,3 ^ 688 ккалікг.
По диаграмме / — t (фиг. 68) находим температуру уходящих газов:
tyx=t3.n= 423° С.
Найдем теперь величины, нужные нам для определения поверхности нагрева.
Начнем с подсчета температурного напора, предполагая противоточ — ное движение газа и пара:
Дk = in. п— tne = 528—300 = 228° С;
Д** = t3.n — tH = 423—194 = 229° С.
12 Гарькуща и Юшина 643
Так как разности мало отличаются друг от друга, температурный напор будем определять по формуле (124):
Расчетная средняя температура потока газов в дымовой коробке соответственно с формулой (122) напишется
tnom = ta. K = At = 247 + 229 = 476° С.
Расчетная средняя температура стенки по формуле (144)
Полагая, что живое сечение газохода в пароперегревателе 2ле = = 0,087 мг, находим среднюю скорость потока в газоходе по формуле (121)
В К tnom+273 120-5,32 476 + 273 _
w~ 3600+* ‘ 273 ~ 3600-0,087 * 273
= 5,59 ^ 5,6 м/сек.
Теперь, зная: 1) скорость потока газов w м/сек; 2) наружный диаметр труб dH = 25 мм; 3) число коридорно расположенных рядов труб, равное шести; 4) температуру стенки tcm= 272°С, можно по номограмме II (см. приложение 2) найти коэфициент теплоотдачи от газов к стенке посредством конвекции <хк — 38,5 ккал/мНас° С. Так как температура газов невысока (530° и ниже), то отдача тепла лучеиспусканием будет ничтожна и может быть приравнена нулю.
Таким образом,
aj = ак = 38,5 ккал/м%час°С.
Для определения коэфициента теплоотдачи от стенки к пару а2 необходимо подсчитать среднюю скорость пара в трубках пароперегревателя по формуле (145):
77 пр
2830/zd;;
По таблицам пара находим: + = 0,1434 м3/кг, vne= 0,1859 м3[кг. Удельный объем влажного пара при х = 0,97 будет vH — 0,97-0,1434 = = 0,1391 м3/кг. Кроме того, п — 3 и dB =0,02 м.
После подстановки получаем
245 0,1391 + 0,1859
Имея данные; 1) давление пара р — 14 ата; 2) среднюю температуру пара 0ср= 247°; 3) внутренний диаметр трубок пароперегревателя de =20 мм и 4) скорость Пара wn=ll,7 м]сек, наход м по номограмме VI ісм. приложение 6) величину коэфициента теплоотдачи а2 = 370 ккал/м2час° С.
При определении расчетного коэфициента теплопередачи Кпе по формуле (142) полагаем, что коэфициент использования поверхности нагрева = 0,64 (для учета неполного омывания газами труб и загрязнения их внешней и внутренней поверхности)
ts t giga ___________ о си 38 5 ■ 370
Кпе 5 Ч + а2 0,54 38,5 + 370
= 0,64- 34,9 = 22,4 ккалІм2часа С.
Получив все необходимые данные, определяем искомую поверхность нагрева пароперегревателя по формуле (141):
Поверхность нагрева пароперегревателя локомобиля П-25 имеет величину Нпе = 3,47 м2.
По полученной величине поверхности нагрева находятся и геометрические размеры пароперегревателя.