Первая ступень пароперегревателя
Количество тепла, воспринятого в 1–й ступени пароперегревателя:
По уравнению теплового баланса находим энтальпию газа на выходе из 1–й ступени пароперегревателя (Hпп1’=H”пп2= 11181,55 кДж/кг):
Полученное значение энтальпии газов за 1–й ступенью пароперегревателя позволяет определить температуру дымовых газов за ней: 
;
Средняя температура потока газов в 1–й ступени ( 
):
Скорость газов в 1–й ступени:
Определим энтальпию пара на входе в 1–ю ступень пароперегревателя:
По таблицам термодинамических свойств воды и водяного пара по 
определим температуру пара на входе в 1–ю ступень пароперегревателя: 
Средняя температура пара в 1–й ступени пароперегревателя:
Средний удельный объем пара в 1–й ступени пароперегревателя при 
Средняя скорость пара в 1–й ступени пароперегревателя:
Коэффициент теплопередачи 1–й ступени пароперегревателя:
– коэффициент тепловой эффективности при скорости газов 
и сжигании газа;
– коэффициент теплоотдачи от газов к стенкам труб 1–й ступени;
– коэффициент теплоотдачи от стенки к пару;
– определяется по номограмме при 
;
– поправка на форму канала в зависимости от внутреннего диаметра труб пароперегревателя;
Суммарная оптическая толщина незапыленного газового потока 1–й ступени пароперегревателя:
Коэффициент поглощения лучей газовой фазой продуктов сгорания:
Степень черноты газов в 1–й ступени пароперегревателя:
Температура наружных загрязнений труб:
tз = ts+25=300+25=325 oС
Коэффициент теплоотдачи излучением продуктов сгорания:
л=5,67*10-8*(аз+1)/2*аТ3*(1-(Тз/Т)3,6)/(1-(Тз/Т))
л=5,67*10-8*(0,8+1)/2*0,233*783,433*(1-(598/783,43)3,6)/(1-(598/783,43))=14,88 Вт/(м2К)
Коэффициент теплоотдачи конвекцией при омывании коридорных гладкотрубных пучков:
Поправка на число труб по ходу газов:
Cz= 0,91+0,0125(z2-2)=0,91+0,0125(6-2)=0,96
Поправка на геометрическую компоновку пучка:
Физические свойства продуктов сгорания при температуре 510,43 0С:
n=1,02*73,04*10-6 =74,5*10-6 м2/с.
l=1,04*6,54*10-2=6,8*10-2Вт/( м2*К).
Pr=1,04*0,62=0,645.
Коэффициент использования =0,95.
Коэффициент теплоотдачи от газов к стенке трубы:
1 = (к + л)=0,95(32,68+14,88)=45,18 Вт/(м2К)
Коэффициент эффективности =0,8
Коэффициент теплопередачи 2–й ступени пароперегревателя:
Температурный напор:
По уравнению теплообмена:
Расчетная погрешность:
Т.к. тепловосприятие 1–й ступени пароперегревателя по уравнению теплового баланса и уравнению теплопередачи отличается менее чем на 5%, то расчет считаем законченным.
7 ПОВЕРОЧНЫЙ РАСЧЁТ ЭКОНОМАЙЗЕРА
Характеристика экономайзера
| Наименование величины | Обозначение | Размерность | Величина |
| Наружный диаметр труб | d | м | 0,032 |
| Внутренний диаметр труб | dвн | м | 0,026 |
| Число труб в ряду | z1 | шт. | |
| Число труб по ходу газов | z2 | шт. | |
| Поперечный шаг трубы | s1 | м | 0,04 |
| Продольный шаг трубы | s2 | м | 0,06 |
| Относительный поперечный шаг трубы | s1/d | - | 1,25 |
| Относительный продольный шаг трубы | s2/d | - | 1,875 |
| Расположение | - | - | шахматное |
| Характер взаимного движения | - | - | перекрестный ток |
| Длина труб змеевика | l | м | 284,7 |
| Поверхность нагрева | Н | м2 | 577,5 |
| Глубина газохода | а | м | 1,49 |
| Ширина газохода | b | м | 4,4 |
| Площадь живого сечения для прохода газов | F | м2 | 1,39 |
| Количество змеевиков | m | шт. | |
| Живое сечение для прохода воды | f | м2 | 0,009 |
Рисунок 5 Эскиз экономайзера.
Принимаем температуру дымовых газов после экономайзера 
Средняя температура потока газов в экономайзере ( 
):
– энтальпия теоретического объема холодного воздуха на входе в воздухоподогреватель ( 
);
Скорость газов в экономайзере:
Тепловосприятие экономайзера определяем с помощью формулы:
Коэффициент теплоотдачи излучением продуктов сгорания:
aЛ=0;
Коэффициент теплоотдачи конвекцией:
Средний относительный диагональный шаг труб:
s2¢=Ö(s1/4+s22)= Ö(1,252/4+1,8752)=1,976;
j=(s1-1)*(s2¢-1)=(1,25-1)*(1,875-1)=0,219;
Поправка на геометрическую компоновку пучка:
CS=0,95*j0,1=0,95*0,2190,1=0,816.
Поправка на число труб по ходу газов:
CZ=1.
Физические свойства продуктов сгорания при температуре 314,28 0С:
n=1,02*48,9*10-6 =49,88*10-6 м2/с.
l=1,04*5,15*10-2=5,36*10-2Вт/( м2*К).
Pr=1,04*0,64=0,66.
Коэффициент теплоотдачи от газов к стенке трубы:
a1=x*(aК+aЛ)=1*(91,6+0)=91,6 Вт/( м2*К).
Коэффициент теплопередачи:
К=Y*a1=0,85*91,6=77,86 Вт/( м2*К).
Температурный напор:
Dt=(Dtб-Dtм)/ln(Dtб/Dtм)=( 158,23-105)/ ln ( 158,23/105)=124,8.
Уравнение теплообмена:
=Н*Dt*К/ВР=577,5*124,8*77,86/(0,593*1000)=7342,07 кДж/м3.
Расчетная погрешность:
Расчет экономайзера произведён верно.
8 ПОВЕРОЧНЫЙ РАСЧЁТ ВОЗДУХОПОДОГРЕВАТЕЛЯ
Рисунок 6 Эскиз воздухоподогревателя.
| Наименование величины | Обозначение | Размерность | Величина |
| Наружний диаметр труб | d | м | 0,04 |
| Внутренний диаметр труб | dвн | м | 0,0368 |
| Число труб в ряду | z1 | шт. | |
| Число труб по ходу воздуха | z2 | шт. | |
| Поперечный шаг трубы | s1 | м | 0,056 |
| Продольный шаг трубы | s2 | м | 0,044 |
| Относительный поперечный шаг трубы | s1/d | - | 1,4 |
| Относительный продольный шаг трубы | s2/d | - | 1,1 |
| Расположение | - | - | шахматное |
| Характер омывания труб газами | - | - | продольный |
| Характер омывания труб воздухом | - | - | поперечный |
| Поверхность нагрева | Н | м2 | 799,78 |
| Высота одного хода по воздуху | h | м | 1,679 |
| Ширина ВП по ходу воздуха | b | м | 3,4 |
| Площадь живого сечения для прохода воздуха | Fв | м2 | 1,679 |
| Площадь живого сечения для прохода газов | Fг | м2 | 2,1 |
| Число труб вкл. по ходу газов | z0 | шт. |
Отношение горячего воздуха к теоретически необходимому:
b¢т=aт-Daт-aпл=1,1-0,08-0,04=0,98.
Тепловосприятие воздухоподогревателя:
=(b¢т+0,5*Daвп)*(H²о.вп-H¢о.вп)=(0,98+0,03/2)*(3325,5-442,06)=2869,02 кДж/м3.
Энтальпия газов на выходе из воздухоподогревателя:
Hвп²=H¢- /j+Da* Hо.в=3937,54-2869,02/0,9887+0,03*460,81=2729,42кДж/м3.
Температура газов на выходе из воздухоподогревателя:
=1500С.
Расчетная температура потока продуктов сгорания:
=(220+150)/2=1850С=458К;
Скорость газов в экономайзере:
Средний относительный диагональный шаг труб:
s2¢=Ö(s1/4+s22)= Ö(1,42/4+1,12)=1,3;
j=(s1-1)*(s2-1)=(1,4-1)*(1,1-1)=0,12;
Поправка на геометрическую компоновку пучка:
CS=0,95*j0,1=0,95*0,120,1=0,768.
Поправка на число труб по ходу газов:
CZ=1.
Вычислим кинематическую вязкость, теплопроводность и число Прандтля:
Pr= PrГ*МPr=0,697*1,02=0,711;
n=nГ*МГ=22*10-6*0,99=21,78*10-6м2/с;
l=lГ*МГ=3,22*10-2*1,01=0,0325 Вт/(м2*К);
Коэффициент теплоотдачи излучением продуктов сгорания:
aЛ=0;
Коэффициент теплоотдачи от газов к стенке трубы:
a1=x*(aК+aЛ)=0,85*(71,6+0)=60,86 Вт/( м2*К).
Средняя скорость потока воздуха:
Wв= ВР*b¢т* 
*(t+273)/(Fв*273)=0,593*0,98*10,003*388/(273*2,1)=3,93 м/с.
Коэффициент теплоотдачи от стенки трубы воздуху:
a2=aн*CS*CZ*Cф=58*1*0,98*1,1=62,52 Вт/( м2*К).
К=Y*a1/(1+a1/a2)=0,85*60,86/(1+60,86/62,52)=23,37 Вт/( м2*К).
Вычислим безразмерные коэффициенты:
Y=0,99.
Температурный напор:
Dt=(Dtб-Dtм)/ln(Dtб/Dtм)=(120-73)/ln(120/73)=94,56.
Температурный напор:
Dt=Dtпрт*Y=0,99*94,56=93,6.
Уравнение теплообмена:
=Н*Dt*К/ВР=799,78*93,6*23,37/(0,593*1000)=2830,19 кДж/м3.
Расхождение:
DQ=( 
- )/ =(2869,02-2830,19)/2869,02*100=1.08%.
Расчет воздухоподогревателя произведен верно, так как расхождение составляет 1.08%< 5%
Определим невязку теплового баланса:
следовательно расчет проведен верно.
Заключение:
В результате выполнения данной работы был произведен поверочный расчет
парогенератора БМ-35М, топливом для которого являлся природный газ Серпухов-Ленинград. Определена температура воды, пара и продуктов сгорания на границах нагрева, КПД парогенератора, расход топлива. Расчетная невязка
теплового баланса составила 0,32%, что меньше допустимого, значит расчет
проведен верно.
Список литературы:
1.Конспект лекций по дисциплине «Котельные установки».
2.Тепловой расчет котлов (Нормативный метод).Издание 3-е, переработанное
и дополненное. Издательство НПО ЦКТИ, СПб, 1998.256с.
3. Ривкин, Александров. Термодинамические свойства воды и водяного пара.