Определение тепловых и конструктивных характеристик четвертой ступени конвективного пароперегревателя действующего котла ТП-87-1

                                        Лабораторная работа №3

ОПРЕДЕЛЕНИЕ ТЕПЛОВЫХ И КОНСТРУКТИВНЫХ ХАРАКТЕРИСТИК ЧЕТВЕРТОЙ СТУПЕНИ КОНВЕКТИВНОГО ПАРОПЕРЕГРЕВАТЕЛЯ ДЕЙСТВУЮЩЕГО КОТЛА ТП-87-1

Цель работы:

При проведении данной лабораторной работы студенты должны применить на практике теоретические знания, полученные на лекциях для определения удельного тепловосприятия конвективного пароперегревателя котла ТП-87-1. В процессе работы студенты должны определить геометрические характеристики пароперегревателя, скорости продуктов сгорания и рабочей среды, коэффициенты теплоотдачи от продуктов сгорания к стенке трубы и от стенки к рабочей среде и температурный напор конвективного пароперегревателя.

Для эффективности работы IVступени конвективного пароперегревателя следует выполнить следующие расчеты:

1. Определить расчетную поверхность КПП, участвующей в теплообмене, по формуле:

(1)

где d— наружный диаметр труб КПП, м;

       l— обогреваемая длина труб змеевика, м;

       n— количество параллельно включенных змеевиков;

       m— количество последовательно включенных труб.

2. Площадь живого сечения КПП для прохода пара определяется по формуле:

          (2)

где d_вн — внутренний диаметр пароперегревателя.

3. Площадь живого сечения для прохода дымовых газов при попе речном омывании труб определяется по формуле:

(3)

где а и Ь — ширина и высота газохода, м;

      Z₁, l₁— число и длина труб в сечений газохода.

Если в сечении газохода имеется несколько параллельно расположенных секций змеевиков, необходимо определить суммарное (по сечению газохода) количество труб в ряду Z₁.

4. Определить эффективную толщину излучаемого слоя продуктов горения в зоне пароперегревателя по формуле:

(4)

5. Определить скорость продуктов сгорания  по формуле:

(5)

 

где  — удельный объем продуктов сгорания при избытке воздуха в расчетном сечении:

                                             ,      (6)

где  — теоретический объем продуктов сгорания;

      — теоретический объем воздуха;

       α— коэффициент избытка воздуха при сжигании газа α= 1,1.

6. υ_ср— средняя температура дымовых газов в зоне пароперегревателя рассчитывается по формуле:

 

 (7)

где υ’ и υ’’— температура газов на входе и выходе газов в пароперегреватель.

7. Скорость рабочей среды в трубах пароперегревателя определяется по формуле:

      (8)

где υ— удельный объем рабочей среды при расчетных давлении и температуре — берется из    таблиц;

      G— расход пара через пароперегреватель, кг/с;

      — суммарное проходное сечение по пару всех змеевиков пароперегревателя, м

8. Коэффициент теплоотдачи от продуктов сгорания к стенке пароперегревателя при коридорном расположении труб определяется по формуле:

(9)

где   и — коэффициенты теплоотдачи конвекцией и излучением; определяются расчетным путем;

— коэффициент использования тепла, для нашего случая  =1.

Так как наш пароперегреватель является чисто конвекционной поверхностью, то   =0, а

.

9. Для шахматного расположения труб имеем:

                                             (10)

10. При коридорном расположении труб поверхность нагрева

                                                                                               (11)

где  — поправочный коэффициент, зависящий от шага труб в пучке, на геометрические           размеры лучка труб;

(12)

Поправка на число труб по ходу газов:

                               С_z = 0,91 +0,0125 (Z₂ - 2),                   (13)

где Z₂— число труб по ходу газов;

       λ— теплопроводность продуктов сгорания при средней температуре потока;

        ν— кинематическая вязкость продуктов сгорания при средней скорости потока;

       Pr— критерий Прандтля.

11.Коэффициент теплоотдачи от стенки трубы к рабочей среде α₂ определяется по формуле:

                                                                              (14)

Поправки С_t, С_d и С_l для движущейся в трубах рабочей среды принимаются равными единице.

Кинематическая вязкость рабочей среды определяется по формуле:

    (15)

где υ — удельный объем воды и водяного пара,  

        μ— динамическая вязкость.

12.Уравнение конвективного теплообмена позволяет определить удельное тепловосприятие пароперегревателя (КПП) по формуле:

                     (16)

где k- коэффициент теплопередачи,

      Δt— температурный напор поверхности нагрева, °С,

       F — расчетная площадь поверхности нагрева, м

       B_p— расчетный расход топлива, кг/ч или

13. Коэффициент теплопередачи для пароперегревателей и водяных экономайзеров при коридорном расположении труб определяется по формуле

     (17)

где- термическое сопротивление наружных отложений;

α₁ и α₂ – коэффициенты теплоотдачи от греющей среды к стенке и от стенки к рабочей среде.

14.Температурный напор Δt определяется по формуле:

(18)

где Δt_б и Δt_м — наибольшая и наименьшая разница температур между греющей и нагреваемой

       средой на входе и на выходе из КПП.

Если  Δt < 1,7, то можно пользоваться формулой:

 Δt = 0,5 (υ’+υ’’) — 0,5 (t’+t’’) ,(19)

При прямоточной схеме движения сред:

=υ’-t’,

=υ’’-t’’,

 

Погрешность определения Δt: а = Δt  определяется по формуле (18)— Δt определяется по формуле (19), при этом должно выполняться условие, а2.

Эксплуатационные данные, используемые в расчетах, приведены в протоколе наблюдений.

Необходимые конструктивные данные для выполнения лабораторной работы по котлу ТП-87-1:

1.Количество труб в пакете пароперегревателя m = 12 шт.

2. Высота пакета l = 4,23 м.

3. Диаметр труб КПП 1 =32 х б мм.

4. Продольный и поперечный шаг труб S₁ =80 мм и S₂ = 58,6 мм.

Экспериментальная часть

Расчетная схема IV ступени конвективного пароперегревателя котла