3.4. Расчет конвективного пучка

В производственно-отопительных теплогенерато­рах конвективный пучок является одной из основных парообразующих поверхностей нагрева. Опыт эксплуа­тации теплогенераторов позволил выработать наиболее рациональные схемы конвективных пучков. В связи с этим тепловой расчет конвективного пучка чаще всего следует выполнять как поверочный, используя сущест­вующие типовые чертежи.

После определения температуры дымовых газов на выходе из топки или за пароперегревателем при­ступают к расчету конвективного пучка теплогене­ратора.

Расчет производят по обеим газоходам конвек­тивного пучка. В результате расчета по известным поверхностям нагрева определяют температуры газов за газохо­дами: первым – t₁'' и вторым – t₂'' . Этими температурами предварительно задаются с последующим их уточнением.

Поверочный расчет первого газохода конвектив­ного пучка ведут в следующей последовательности:

1. Температуру t₁',°С, и энтальпию I₁', кДж/м³, дымовых газов на входе в первый газоход принимают равными значениям этих параметров на вы­ходе из пароперегревателя:

t₁'=t_пп''=970°С , I₁'= I_пп'=19347 кДж/м³.

2. Задаются двумя значениями температуры дымо­вых газов на выходе из первого газохода

t₁''=500°C, t₁'= 300°C,

Далее ведут два параллельных расчета для ка­ждой из этих температур.

3. Определяют по It-диаграмме (см. рис. 2.1) эн­тальпию дымовых газов на выходе из первого газохода I₁'', кДж/м³, для двух значений температуры t₁''.

I₁'' = 4100 кДж/м³ I₁'' = 2500 кДж/м³

4. Находят энтальпию присасываемого воздуха ΔI_в, кДж/м³

,

где – присосы воздуха в первый газоход.

кДж/м³

5. Рассчитывают тепловосприятие первого газохода Q_δ, кДж/м³ по уравнению теплового баланса

.

кДж/м³

кДж/м³

6. Определяют поверхность нагрева газохода. В конвективных пучках расчетную поверхность нагрева принимают равной полной поверхности труб с наружной (газовой) стороны H₁, м²

,

_{Принимаем Н1 = 179 м}²

7. Вычисляют средний температурный напор Δt,°С

,

где – наибольшая разность температур сред (дымовых газов и теплоносителя) °С; – наименьшая разность температур сред, °С.

а наименьшая разность температур

°С

°С

°С

°С

°С

8. Рассчитывают среднюю температуру дымовых га­зов, °C

°C

°C

9. Определяют расчетную скорость движения ды­мовых газов , м/с

где В_р – расчетный расход топлива, м³/ч; V_дг – суммарный объем дымовых газов, м³/м³; F₁ – площадь живого сечения для прохода дымо­вых га­зов, м², находят по формуле:

где –площади соответственно входного и выходного живых сечений газохода, м²

Принимаем

м²

м/с

м/с

10. Рассчитывают коэффициент теплоотдачи конвек­цией при поперечном омывании коридорных гладкотруб­ных пучков _к, Вт/(м)

,

где _н – номинальный коэффициент теплоотдачи, Вт/(м), определяемый по скорости дымовых газов и наружному диаметру труб газохода d_н1; с_z – поправка на количество рядов труб z по ходу движения дымовых газов; с_s – поправка на компоновку пучка, зависящая от относительного поперечного и продоль­ногошагов,; –поправка на физические характеристики по­тока.

Вт/(м)

Вт/(м)

11. Определяют температуру загрязненной стенки труб газохода t_ст, °С

где – температурный перепад между температу­рой за­грязненной стенки и температурой среды в трубе, °С, принимают равным при сжигании газа = 25°С.

°С

12. Вычисляют коэффициент теплоотдачи излуче­нием продуктов сгорания для незапыленного потока (при сжигании газа и мазута, а также слоевом сжига­нии твердого топлива) по формуле, Вт/(м^2.К)

,

где – номинальный коэффициент теплоотдачи излуче­нием, Вт/(м^2.К), определяемый по температуре стенки труб газохода t_ст и средней температуре дымовых газов t_ст; с_г – поправка, вводимая для незапыленного по­тока дымовых газов; а – степень черноты излучающей среды:

где k_г – коэффициент ослабления лучей трехатомными газа­ми, (м^.МПа)^-1; r_n – суммарная объемная доля трехатомных га­зов; Р – давление в газоходе конвективного пучка, МПа, для агрегатов, работающих без наддува, P = 0,1 МПа; S – оптическая толщина излучающего слоя газов в меж­трубном пространстве газохода конвективного пучка, м:

,

Вт/(м^2.К)

Вт/(м^2.К)

13. Определяют коэффициент теплоотдачи от про­дуктов сгорания к стенкам труб первого газохода ₁, Вт/(м^2. К):

Вт/(м^2. К)

Вт/(м^2. К)

14. Находят коэффициент теплопередачи в пер­вом газоходе конвективного пучка К₁, Вт/(м^2. К)

где Ψ – коэффициент тепловой эффективности.

Вт/(м^2. К)

Вт/(м^2. К)

15. Определяют количество теплоты, воспринятого пер­вым газоходом, по уравнению теплопередачи Q_т, кДж/м³

кДж/м³

кДж/м³

16. По полученным значениям Q_δ и Q_т строят график в координатах Q-t₁'' (рис. 2.2). Точка пере­сечения прямых укажет действительную температуру продуктов сгорания на выходе из первого газохода t₁''.

t₁'' = 536 °С

17. По It-диаграмме для полученной температуры t₁'' определяют энтальпию дымовых газов на выходе из первого газохода I₁'' кДж/м³.

I₁'' = 11100 кДж/м³

18. Вычисляют количество теплоты по балансу, воспринятое в первом газоходе Q₁,кДж/м³

кДж/м³