Дипломный проект. Модернизация котла ПТВМ - 100 (укр) / ПТВМ-100 / 3.1 Розрахунок першого конвективного пакету

3 РОЗРАХУНОК КОНВЕКТИВНОЇ ЧАСТИНИ КОТЛА

3.1 Розрахунок першого конвективного пакету

Перший конвективний пакет котла виповнений с шахматним розташуванням труб. Состоїть з труб диаметром 32мм и товщиною стінки 4мм, з продольним кроком 126мм та поперченим кроком 29мм. Ширина газохода а=6230мм глубина b=6230мм. Для підвищення теплообміну між трубами в вертикальній площині вварені металеві полоси. Труби першого конвективного пакету виповнені зі сталі 20.

1) геометричний розрахунок

Площа для прохода газів м² :

, (3.1)

де - кількість рядів труб по ширині газоходу;

- наружний диаметр труби;

l – довжина труби в газоході, приймаемо l=b.

.

Відносний поперечний крок труб:

, (3.2)

де - поперечний крок труб.

.

Відносний продольний крок труб:

, (3.3)

де - продольний крок труб:

.

Товщина випромінюючого шару, м:

, (3.4)

.

Площа поверхні нагріву ,м² [4]:

, (3.5)

де - площа поверхні труби;

- площа поверхні ребра.

, (3.6)

де - кількість змеєвіків в пакеті;

- довжина змеєвика;

- довжина ребра;

- кількість ребер;

- товщина ребра.

, (3.7)

де - висота ребра.

.

.

2) тепловий розрахунок

Загальне рівняння теплового балансу, ккал/ м³ (кДж / м³) [3]:

Рівняння балансу по рабочому тілу:

, (3.8)

де -ккал/ м³, ентальпія рабочого тіла на вході в поверхню;

=115,7ккал/ м³, ентальпія рабочого тіла на виході з поверхні;

, температура рабочого тіла на вході в поверхню;

=115 , температура рабочого тіла на виході з поверхні.

.

З вихідних даних нам відомо:

ккал/м³, ентальпія газов на вході в поверхню;

, температура газів на вході в поверхню;

ккал/м³, ентальпія газів на виході з поверхні;

, температура газів на виході з поверхні.

Середня температура газів,:

, (3.9)

.

Середня температура среди:

, (3.10)

.

Для визначення температурного напору знаходимо и - більшу та меньшу різницю температур газів та среди,.

,

.

Так як = 4,44, то єсть >1,7 , температурний напор знаходимо по формулі, :

, (3.11)

.

Скорость газов, м/с:

, (3.12)

.

Приведений коефіцієнт тепловіддачі з наружної сторони,[4]:

, (3.13)

де - відношення коефіцієнта тепловіддачі по трубі к середньому в пучці;

- відношення коефіцієнта тепловіддачі по ребру к середньому в пучці;

При шахматному розташуванні пучків труб, [4]:

, (3.14)

.

, (3.15)

.

Коефіцієнт тепловіддачи від газів до стінки труб конвекцією, :

, (3.16)

де поправка на число рядів по ходу газів, приймаємо >10;

коефіцієнт, який залежить від та .

Так як >1,7 и >3 то:

, (3.17)

, (3.18)

.

.

По таблиці IV[3] знаходимо фізичні характеристики газів при температурі 717°С:

;

;

;

Поправки для пересчёта физических характеристик дымовых газов находим по рис.3-1[3].

; ; .

, (3.19)

,

, (3.20)

,

, (3.21)

.

Коефіцієнт тепловіддачі від газів до стінок труб випромінюванням, :

, (3.22)

де Т - середняя температура газів, К;

Т_з - температура забрудненої стінки, К;

а_з=0,8 ступінь чорноти забрудненої стінки;

а - ступінь чорноти потока газів;

При спалюванні коксового газу температура забрудненої стінки дорівнює, К:

, (3.23)

,

,

,

, (3.24)

.

Ступінь чорноти потока газів:

, (3.25)

, (3.26)

де s – ефективна товщина випромінюючого шару.

, (3.27)

Коефіцієнт послаблення промінів трьохатомними газами ,:

, (3.28)

де r_п – суммарна об’ємна доля трьохатомних газів.

Суммарний парціальний тиск газів, кгс/см²:

, (3.29)

.

,

,

.

Коефіцієнт ефективності ребра, [4]:

, (3.30)

де m – парметр, 1/м.

, (3.31)

де - коефіцієнт теплопроводності ребра.

визначаєтся за допомогою температури ребра, яка визначаєтся за допомогою формули, [4]:

, (3.32)

.

.

.

,

.

.

.

Площа перетину для прохода теплоносія, м²:

, (3.33)

.

Швидкість теплоносія, м/с:

, (3.34)

где ν =0,00107 м³/кг  удільний об’єм пари;

.

По таблицам V,VI,VII[3] знаходимо фізичні характеристики пари :

;

;

;

; (3.35)

C_t=1[3 п 7-27];

C_d=1[3 п 7-27];

C_l=1[3 п 7-27];

.

Коефіцієнт теплопередачи,ккал/ м² ч °С, [4]:

, (3.36)

де - коефіцієнт тепловой эфективності, при спалюванні коксового газу і температурі вище 400 по рекомендациям [3] принимаем равным 0,85.

- внутрення поверхність теплообміну.

.

Рівнення теплопередачі:

, (3.37)

кДж/кг.

Погрішність:

; (3.38)

Погрішність складає меньш, ніж два відсотки, тому разрахунок можно закінчити.