Гідродинаміка пароперегрівача
Можливі схеми включення пароперегрівача в паровий тракт показані на рис. 15.
Рис. 15. Гідродинамічні схеми пароперегрівачів:
а) схема Ш; б) схема П; в) схема Z
Для встановлення рівномірності розподілу пари по паралельно включених змійовиках пароперегрівача розглянемо роботу вихідного і вхідного колекторів при схемі Z і П. При русі потоку пари в колекторі долаються опори і тому змінюється тиск пари. Опори колекторів на тертя і місцеві втрати (Па) визначаються по формулах:
для вхідного колектора
(85)
для вихідного колектора
(86)
де ξвх і ξвих - сумарні коефіцієнти гідравлічного опору вхідного і вихідного колекторів (ξвх≈0,8; ξвх≈1,25); і ωвх, ωвих - швидкості пари у вхідному і вихідному колекторах, м/с; ρвх і ρвих - густина пари у вхідному і вихідному колекторах, кг/м3.
При зміні осьовій швидкості пари від ωвх до 0 змінюється його тиск:
для вхідного колектора на
,
для вихідного колектора на
.
У вхідному колекторі швидкісний напір витрачається на підвищення тиску, у вихідному – створюється за рахунок зниження тиску.
Вплив швидкісного напору у вхідному колекторі більший дії опору, 
. Тому тиск в ньому буде зростати по ходу пари і 
. При цьому 
. У вихідному колекторі тиск зменшуватиметься:
.
Розподіл тиску в колекторах з врахуванням гідравлічного опору змійовиків Δрзм для включення секцій пароперегрівача по схемах П і Z показано на рис. 16. Максимальний і мінімальний перепади тиску в пароперегрівачі:
для схеми П
(87)
для схеми Z
(88)
З формул (87) і (88) видно, що схема Z дає велику різницю перепадів тиску для різних сторін пароперегрівача і створює більш нерівномірний розподіл пари по окремих змійовиках. В трубах з мінімальним перепадом тиску проходитиме зменшена кількість пари. При однаковому обігріві змійовиків їх частина видаватиме більш перегріту пару.
Схему включення Ш можна представити виконаною з декількох частин, з’єднаних по схемі П відповідно до числа підведень і відведень пари. При цьому вхідний і вихідний колектори розділяються на короткі ділянки, кожна з яких має декілька змійовиків. Для короткої частини секції пароперегрівача значення Δрмакс і Δрмін будуть майже однакові, тому схема Ш при рівномірному обігріві змійовиків даватиме найбільш рівномірний розподіл пари по змійовиках.
Рис. 16. Зміни і перепади тиску в колекторах:
а) зміна тиску в колекторах; б) перепад тиску в колекторах пароперегрівача при схемі П; в) перепад тиск в колекторах пароперегрівача при схемі Z
Нерівномірність розподілу пари по змійовиках пароперегрівача при однаковій поверхні їх нагріву характеризується нерівномірністю теплосприйняття
де qтр і qср - теплосприйняття розвіреної труби і середнє теплосприйняття для паралельно включених змійовиків.
Нерівномірність теплосприйняття змінюється в широких межах залежно від місця розташування змійовиків ηт = 0,7-4-1,4 і коефіцієнта гідравлічної розгортки
.
де Dтр і Dср - масові витрати пари, які проходить через розвірену трубу і середні по паралельно включених змійовиках.
Коефіцієнт гідравлічної розгортки залежить від перепаду тиску в змійовиках і може бути виражений через тиск і питомі об'єми пари:
(89)
де Δртр і Δрср - опір розвіреної труби і середньої труби змійовика, Па; 
і vтр - середній питомий об'єм пари, який проходить через змійовики, і об'єм пари, який проходить через розвірену трубу, кг/м3.
Середня витрата пари, яка проходить через змійовики пароперегрівача
,
тоді теплова розгортка визначиться по формулі
.
Замінюючи в цьому виразі витрату пари через тиск і його питомі об'єми, отримуємо підсумкову характеристику тепловою розгортки труб, а значить і оцінку приросту ентальпії пари по відношенню до середньої у вигляді формули:
(90)
де 
, 
- середні питомі об'єми пари з максимальною і мінімальною його витратою в змійовиках.
Допустимий коефіцієнт теплової розгортки в змійовиках пароперегрівача визначається максимально допустимою температурою стінки труби при відповідній ентальпії пари по формулі:
(91)
де 
, 
і 
- найбільша допустима ентальпія пари, кінцева ентальпія пари для труб з середньою витратою і ентальпія пари на вході в трубу, кДж/кг.
Щоб уникнути перегріву труб має виконуватись умова ρq<ρдоп.
Рекомендуються наступні схеми включення пароперегрівача в паровий тракт з врахуванням теплової розгортки змійовиків. Для конвективних пароперегрівачів котлів низького і середнього тиску, а також для проміжних пароперегрівачах надвисоких параметрів доцільно використовувати схеми Ш з рівномірним підведенням і відведенням пари. При стійкій тепловій нерівномірності інколи використовується схема Z, скомпонована так, щоб взаємно компенсувати гідравлічну розгортку і теплову нерівномірність.
Тема 8. Аеродинаміка газоповітряного тракту. Системи газоповітряного тракту. Аеродинамічні опори. Аеродинаміка димаря. Вибір вентилятора і димососа.