2.6. Расчёт котельного пучка.

Вместе с экранами топки котельный пучок является парообразующей (испарительной) поверхностью парогенератора. Цель расчета – найти температуру продуктов сгорания на выходе из котельного пучка и связанные с ней величины. Расчет ведут методом последовательных приближений, задаваясь температурой на выходе и добиваясь равенства теплот по уравнениям баланса и теплообмена.

На рис.1 показан упрощенный расчетно-графический способ нахождения температуры газов на выходе из котельного пучка. Задаются первой температурой на выходе (например, 200⁰С) и определяют теплоту по уравнению баланса и теплоту по уравнению теплообмена . Затем задаются второй температурой газов на выходе из пучка (например, 300⁰С) и определяют теплоты и по соответствующим уравнениям. Если пренебречь изменением физических параметров газов в диапазоне 200-300⁰С, то необходимые нам температуру газов на выходе из котельного пучка и количество усвоенного в пучке тепла найдем на пересечении показанных на рис.1 прямых.

Тепловой расчёт котла

Рис.1 Нахождение величин на выходе из котельного пучка

1. Температура газов на входе в пучок (из расчета топки):

= 950 ⁰С

2. Энтальпия газов перед пучком (из расчета топки):

= 10228,36 кДж/кг(м³)

2. Конвективная поверхность нагрева (из приложения 1):

= 214 м²

2. Диаметр труб (из приложения 1):

= 0,051 мм

2. Шаг труб поперек потолка газов (из приложения 1 с учетом направления потока газов):

= 0,110 мм

2. Шаг труб вдоль потолка газов (из приложения 1 с учетом направления потока газов):

= 0,090 мм

2. Живое сечение пучка для прохода газов (из приложения 1:

= 1,25 м²

2. Температура газов за пучком (принимается с последующим уточнением):

= 300 ⁰С

2. Энтальпия газов за пучком (по - диаграммы при ):

= 3002,41 кДж/кг(м³)

2. Тепло, отданное газами по уравнению баланса:

=

=0,994*(10228,36-3002,41+0,05*125,9) = 7189,3 кДж/кг(м³)

2. Температура насыщения воды, кипящей в трубах пучка, при давлении 1,4 МПа:

= 194,13 ⁰С

2. Большая разность температур:

= 950-194,13 = 755,87 ⁰С

Тепловой расчёт котла

2. Меньшая разность температур:

= 300-194,13 = 105,87 ⁰С

2. Средний температурный напор:

= = 331,05 ⁰С

2. Средняя температура газов:

= = 655 ⁰С

2. Средняя скорость газов:

= 6,62 м/с

2. Коэффициент теплоотдачи конвекцией от газов к стенке:

=

=0,2*1*0,9957*(5,7*10^-2/0,051)*(6,62*0,051/47,4*10^-6) *0,6475 =

= 61,552 Вт/(м^{2 0}С)

где - коэффициент учитывающий число рядов труб z по ходу газов; при z3, =1;

- коэффициент учитывающий геометрическую компоновку пучка труб (если расчет дает отрицательное значение то принять =1)

= = 0,9957

, Вт/(м*К), - коэффициент теплопроводности газов при средней температуре потока;

, м²/с, - коэффициент кинематической вязкости газа при средней температуре потока;

- число Прандтля при средней температуре потока газа.

18. Коэффициент теплоотдачи излучением:

=

= = 10,6598 Вт/(м² К),

где - степень черноты загрязненной лучевоспринимающей поверхности;

- степень черноты потока газов при средней температуре газов в котельном пучке

Тепловой расчёт котла

= 625+273 = 898 ⁰С

=0,1369

коэффициент ослабления излучения при средней температуре потока (формулы смотри в разделе расчета топки):

= 8,247+ 0,085 = 8,33 (м МПа)^-1,

давление в потоке газов МПа,

оптическая толщина слоя газа:

= = 0,1766 м

температура загрязненной стенки (при сжигании мазута и твердого топлива ):

= 273+194,13+60 = 527,13 К

п – показатель степени; для запыленного потока (мазут, твердое топливо) п=4.

19. Коэффициент теплоотдачи от газов к стенке:

=1*(61,552+10,6598) = 72,21 Вт/(м² К)

где коэффициент омывания, зависящий от угла между направлением потока газов и осью труб; при угле 90 ^о .

20. Коэффициент тепловой эффективности поверхности нагрева (смотри [2]: с.47, табл.7-1; с.48, табл.7-3; с.48, пункт 7-55):

= 0,6

21. Коэффициент теплопередачи:

= 0,6*72,21 = 43,33 Вт/(м^{2 .} К)

21. Тепло, воспринятое поверхностью нагрева по уравнению теплопередачи:

= = 7971,9 кДж/кг(м³)

Если при расчете методом последовательных приближений в первом приближении расхождение между и превосходит 2%, то следует сделать следующее приближение. Если имеются результаты расчета теплот в двух приближениях, можно прибегнуть к расчетно-графическому методу определения параметров на выходе из пучка.

Расхождения между и получились равными 1,72 %.

Тепловой расчёт котла