Дипломный проект. Модернизация котла ПТВМ - 100 (укр) / ПТВМ-100 / 3.2 Розрахунок другого конвективного пакету

3.2 Розрахунок другого конвективного пакету

Другий конвективний пакет котла виповнений з шахматним розташуванням труб. Складається 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 смуги. Труби другого конвективного пакету виповнені зі сталі 20.

1) геометричний розрахунок

Площа для прохода газів м² :

, (3.39)

де - кількість рядів труб по ширині газоходу;

- наружний диаметр труби;

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

.

Відносний поперечний крок труб:

, (3.40)

де - поперечний крок труб.

.

Відносний продольний крок труб:

, (3.41)

де - продольний крок труб:

.

Товщина випромінюючого шару, м:

, (3.42)

.

Площа поверхні нагріву ,м²,[4]:

, (3.43)

де - площа поверхні труби;

- площа поверхні ребра.

, (3.44)

де - кількість змеєвіків в пакеті;

- довжина змеєвика;

- довжина ребра;

- кількість ребер;

- товщина ребра.

, (3.45)

де - висота ребра.

.

.

2) тепловий розрахунок

Загальне рівняння теплового балансу, ккал/ м³ (кДж / м³) ,[4]:

Рівняння балансу по рабочому тілу:

, (3.46)

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

=117,8,6ккал/ м³, ентальпія рабочого тіла на виході з поверхні;

, температура рабочого тіла на вході в поверхню;

=117 , 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,:

, (3.47)

.

Середня температура среди,:

, (3.48)

.

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

,

.

Так як = 2,72, то єсть >1,7 , температурний напор знаходимо по формулі, :

, (3.49)

.

Скорость газов, м/с:

, (3.50)

.

Приведений коефіцієнт тепловіддачі з наружної сторони,[4]:

, (3.51)

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]:

, (3.52)

.

, (3.53)

.

Коефіцієнт тепловіддачи від газів до стінки труб конвекцією, :

, (3.54)

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

коефіцієнт, який залежить від та .

Так як >1,7 и >3 то:

, (3.55)

, (3.56)

.

.

По таблиці IV[3] знаходимо фізичні характеристики газів при температурі 246,5°С:

;

;

;

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

; ; .

, (3.57)

,

, (3.58)

,

, (3.59)

.

Коефіцієнт тепловіддачі від газів до стінок труб випромінюванням, :

, (3.60)

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:

, (3.61)

,

,

,

, (3.62)

.

Ступінь чорноти потока газів:

, (3.63)

, (3.64)

де s – ефективна товщина випромінюючого шару.

, (3.65)

Коефіцієнт послаблення промінів трьохатомними газами ,[3]:

, (3.66)

де r_п – суммарна об’ємна доля трьохатомних газів.

Суммарний парціальний тиск газів, кгс/см²:

, (3.67)

.

.

,

.

Коефіцієнт ефективності ребра, [4]:

, (3.68)

де m – парметр, 1/м.

, (3.69)

де - коефіцієнт теплопроводності ребра.

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

, (3.70)

.

.

,

.

.

.

Площа перетину для прохода теплоносія, м²:

, (3.71)

.

Швидкість теплоносія, м/с:

, (3.72)

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

.

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

;

;

;

; (3.73)

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]:

, (3.74)

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

- внутрення поверхність теплообміну.

.

Рівнення теплопередачі, кДж/кг:

, (3.75)

.

Погрішність:

; (3.76)

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