Расчёт конвективной поверхности

Конвективные поверхности нагрева паровых и водогрейных котлов играют важную роль в процессе получения пара или горячей воды, а также использования теплоты продуктов сгорания, покидающих топочную камеру. Эффективность работы конвективных поверхностей в значительной мере зависит от интенсивности передачи теплоты продуктами сгорания воде и пару. Котельный пучок производственно − отопительных котлов является основной парообразующей поверхностью нагрева. На основе опыта эксплуатации котлов выработана относительно рациональная схема компоновки котельных пучков. Диаметр и шаги труб менять значительно по сравнению с существующими конструкциями при проектировании не следует, т.к. они определялись тоже опытом эксплуатации. Поверхность нагрева существенно менять также нельзя, т.к. она является основной парообразующей поверхностью котла. Поэтому тепловой расчёт котельного пучка приходится производить чаще всего поверочный, пользуясь соответствующими чертежами. При расчёте конвективных поверхностей нагрева используется уравнение теплопередачи и уравнение теплового баланса.

Количество теплоты (), отданное продуктами сгорания, приравнивается к теплоте, воспринятой водой или паром. Для расчёта задаются температурой продуктов сгорания после рассчитываемой поверхности нагрева и затем уточняют её путём последовательных приближений.

1.Температура газов перед пучком ,  определяется из предыдущей поверхности нагрева, например из пароперегревателя:

2.Энтальпия газов перед пучком, кДж/кг (кДж/м³), определялась ранее:

                                                                     (63)

3.По чертежу или по таблицам характеристик котлоагрегатов таб.8.13.-8.25 [12] определяются конструктивные характеристики газохода:

H = 212,4;

S₁ = 0,110;

S₂ = 0,110;

d_н = 0,051x2,5.

4.Площадь живого сечения для прохода продуктов сгорания определяется по формуле:

F = 1,2                                                                                   (64)

 

 

5.Задаются температурой дымовых газов за котельным пучком:

=800 (по справочнику).

6.Энтальпия газов за котельным пучком определяется по І-θ диаграмме по  кДж/кг (кДж/м³).

7.Тепло, отданное газами в пучке , кДж/кг (кДж/м³),определяется по формуле:

                                                       (65)

8.Тепло, отданное газами в пучке в 1с , кВт, определяется по формуле: 

 

                                                                     (66)

9.Средняя температура газов ,0С, определяется по формуле:

                                                                     (67)

10.Температура кипения в барабане t_нас,⁰С определяется по табл.3.1. [12]. 

11.Большая разность температур  ,⁰С, определяется по формуле:

 

                                                                     (68)

12.Меньшая разность температур , ⁰С, определяется по формуле:

                                                                  (69)

13. Средний температурный напор , ⁰С, определяется по формуле:

                                                                (70)

14. По таблице 1 расчёта определяем: объём газовV_д.г, объёмную долю водяных паров , объёмную долю трёхатомных газов r

15. Секундный расход газов V_с, м³/сек, определяется по формуле:

                                                       (71)

16. Средняя скорость газов , м/сек, определяется по формуле:

 

                                                                                  (72)

18. Температура наружных загрязнений труб t_з,⁰С, определяется по формуле:

                                                                            (74)

 t - средняя температура окружающей среды;

- при сжигании газа 25^оС

19. Эффективная толщина излучающего слоя газа

 

                                                                                          (75)

21. Коэффициент теплопередачи α_л, , учитывающий передачу теплоты излучением в конвективных поверхностях нагрева, определяется по формулам:

       - для запылённого потока (при сжигании твёрдого топлива)

                                                                                        (77)

где α_н- коэффициент теплоотдачи определяется по номограмме рис.6.4 [15];

  α- степень черноты рис.5.6 Л1.

Для определения степени черноты находится суммарная оптическая толщина :

                                                             (78)

    Где  коэффициент ослабления лучей трёхатомными газами, рис 5.4 [15];

р – давление в газоходе, для котельных агрегатов без наддува принимается равным 0,1МПа.

22. Суммарный коэффициент теплоотдачи от продуктов сгорания к поверхности нагрева α₁, , определяется по формуле:

                                                       (79)

где ξ - коэффициент использования: для поперечно и сложно омываемых пучков принимается равным .   

23. Коэффициент теплопередачи , , определяется по формуле:

                                                                (80)

где   коэффициент тепловой эффективности, определяемый по таблицам 6.1 и 6.2 [15] в зависимости от вида сжигаемого топлива

24. Количество теплоты, воспринятое поверхностью нагрева, на 1кг или 1м³ топлива , кВт, определяется по формуле:

                                                        (81)

25. Энтальпия газов за пучком , кДж/кг (кДж/м³), определяется по формуле:

                                                                                                       (82)

26. Температура газов за пучком =700^оС

 

 

1.Температура газов перед пучком ,  определяется из предыдущей поверхности нагрева, например из пароперегревателя:

2.Энтальпия газов перед пучком, кДж/кг (кДж/м³), определялась ранее:

                                                                 (63)

3.По чертежу или по таблицам характеристик котлоагрегатов таб.8.13.-8.25 [12] определяются конструктивные характеристики газохода:

H = 212,4;

S₁ = 0,110;

S₂ = 0,110;

d_н = 0,051x2,5.

4.Площадь живого сечения для прохода продуктов сгорания определяется по формуле:

F = 1,2                                                                              (64)

       

5.Задаются температурой дымовых газов за котельным пучком:

=320 (по справочнику).

6.Энтальпия газов за котельным пучком определяется по І-θ диаграмме по  кДж/кг (кДж/м³).

7.Тепло, отданное газами в пучке , кДж/кг (кДж/м³),определяется по формуле:

                                              (65)

8.Тепло, отданное газами в пучке в 1с , кВт, определяется по формуле: 

                                                            (66)

9.Средняя температура газов ,0С, определяется по формуле:

                                                              (67)

10.Температура кипения в барабане t_нас,⁰С определяется по табл.3.1. [12]. 

11.Большая разность температур  ,⁰С, определяется по формуле:

                                                              (68)

12.Меньшая разность температур , ⁰С, определяется по формуле:

                                                          (69)

13. Средний температурный напор , ⁰С, определяется по формуле:

                                                          (70)

14. По таблице 1 расчёта определяем: объём газовV_д.г, объёмную долю водяных паров , объёмную долю трёхатомных газов r

15. Секундный расход газов V_с, м³/сек, определяется по формуле:

Изм.

Лист

№ докум.

Подпись

Дата

Лист

КП.13.02.02 ТТО.16А. 08. ПЗ

                                             (71)

16. Средняя скорость газов , м/сек, определяется по формуле:

                                                                      (72)

18. Температура наружных загрязнений труб t_з,⁰С, определяется по формуле:

                                                                                 (74)

 t - средняя температура окружающей среды;

- при сжигании газа 25^оС

19. Эффективная толщина излучающего слоя газа

                                                                                  (75)

21. Коэффициент теплопередачи α_л, , учитывающий передачу теплоты излучением в конвективных поверхностях нагрева, определяется по формулам:

       - для запылённого потока (при сжигании твёрдого топлива)

                                                                             (77)

где α_н- коэффициент теплоотдачи определяется по номограмме рис.6.4 [15];

  α- степень черноты рис.5.6 Л1.

Для определения степени черноты находится суммарная оптическая толщина :

                                                     (78)

    Где  коэффициент ослабления лучей трёхатомными газами, рис 5.4 [15];

р – давление в газоходе, для котельных агрегатов без наддува принимается равным 0,1МПа.

22. Суммарный коэффициент теплоотдачи от продуктов сгорания к поверхности нагрева α₁, , определяется по формуле:

                                                                                (79)

где ξ - коэффициент использования: для поперечно и сложно омываемых пучков принимается равным .   

23. Коэффициент теплопередачи , , определяется по формуле:

                                                                    (80)

где   коэффициент тепловой эффективности, определяемый по таблицам 6.1 и 6.2 [15] в зависимости от вида сжигаемого топлива

24. Количество теплоты, воспринятое поверхностью нагрева, на 1кг или 1м³ топлива , кВт, определяется по формуле:

                                                         (81)

25. Энтальпия газов за пучком , кДж/кг (кДж/м³), определяется по формуле:

                                                                (82)

26. Температура газов за пучком =700^оС