6. Розрахунок конвективного теплообміну.

6.1. Площа поперечного перетину утилізаційного котла для проходження газів

F_Г= ( - )-d*l_сп , м²

F_Г= (0,71²-0,224²)-0,029∙9,093=0,093 м².

6.2. Швидкість газів в теплообмінному пучку.

W_г= , м/c;

W_г= =23,18 м/c.

6.3. Теплофізичні характеристики газів для розрахунку тепловіддачі:

— Коефіцієнт теплопровідності газів λ₂ з урахуванням поправки М_λ

= λ₂∙М_λ, ;

= 4,768∙1∙10^-2= 4,768∙10^-2 ;

— Коефіцієнт кінематичної в’язкості газів з урахуванням поправки М_v

= v₂∙М_v, м²/c;

= 42,67∙1,01∙10^-6=43,1∙10^-6 м²/c.

— Критерій Прандтля газів Pr з урахуванням поправки М_Pr

Pr^м= 0,652∙1,01=0,66

М_λ; М_v; М_Pr – поправки теплофізичних величин по таб.№6.2 в залежності від числового значення об’ємної долі водяної пари.

6.4. Розрахунок коефіцієнта тепловіддачі від газів до стінки теплообмінної труби при поперечному омиванні гладких труб розміщених у шамотному порядку.

α_k = ∙ ∙( Pr^м)⁰³³∙C_z∙C_s, ;

α_k = ∙ (0,66)^0,33∙0,752∙0,314 = 97,3 ;

де: C_z – поправка на число рядів, z₂;

C_z= f(z₂,σ₁), C_z= 3,12∙ - 2,5=3,12∙2^0,06-2,5=0,752;

z₂ – число рядів змієвика;

С_s – поправка на компоновку;

C_s= f(ϕ_σ,σ₂), C_s= 0,34∙ =0,34 ∙ 0,454^0,1=0,314;

σ₁ – відносний поперечний шаг спіралі;

σ₁= = = 1,517

ϕ_σ= = = 0,454

→ σ₂= = = 2,138

= = = 0,062

Після визначення теплофізичних величин поправок розраховується числове значення α_k по раніше наведеній залежності.

7. Розрахунок коефіцієнта тепловіддачі від газів до стінки труби випромінюванням

7.1. Коефіцієнт тепловіддачі випромінювання трьохатомними газами

α_л=5∙10^-8∙α_г∙ ∙ , ;

α_л=5∙10^-8∙1∙565,5³∙ = 26,97 ,

де: t₃- температура забрудненої стінки теплообмінної труби

t₃= t_н+60=151,9+60=211,9⁰С Т₃= t_н+60+273=151,9+60+273=484,9⁰К

середня температура газів в утилізаційному котлі

Т_г= + 273= 565,5⁰К

7.2. α_г – ступінь чорноти факелу, що умовно складається тільки з трьохатомних газів

α_г=1 -

α_г=1 – =1

де: = 2,718

Р_г – атмосферний тиск 0,098

7.3. Ефективна товщина випромінюючого слою газів

S=0,9∙d = 0,05 м

7.4. Коефіцієнт послаблення променів трьохатомними газами

К_г= -1,02∙ ∙r_п;

К_г= – 1,02∙ ∙0,132=110,939

де: Р_п – тиск трьохатомних газів

Р_п=r_п∙Р_Г=0,132∙0,1=0,0132

Р_Г – тиск газів в газоходах котла;

Т_Г – середня температура газів, ⁰К.

7.5. Враховуючи, що поверхня труб покрита накипом, та має зовнішнє забруднення встановлюється коефіцієнт теплової ефективності теплообмінної поверхні Ψ, таблиця 6.1.

8. Коефіцієнт теплопередачі;

К=Ψ∙(α_к+α_л)=0,72∙(97,3+26,97)=89,5 Вт/м2∙К

9. Температурний напір;

∆t= = = 97,6 ⁰С;

10. Розрахункова площа нагріву теплообмінного пучка;

F_п= = = 65,5 м².

10.1. Розрахункова кількість змієвиків

Z= = = 4 шт,

приймаємо Z – ціле число.

10.2. Фактична площа поверхні нагріву утилізаційного котла буде дорівнювати

= ∙ = 1,656∙4=6,59

11. Перевірочний розрахунок паро утворюючого теплообмінного пучка

утилізаційного котла.

Перевірочний розрахунок виконується не менш ніж для трьох значень температури відхідних газів із котла, t_{ух .} Значення температури необхідно приймати відносно раніше прийнятого значення .

1. Задаються температурою відхідних газів , більшою і меншою відносно тієї, яка використовувалась при розрахунках.

2. Для кожного значення температури по діаграмі H-t знаходиться ентальпія.

3. Для трьох температур розраховується температурний напір ∆t.

4. Коефіцієнт теплопередачі К залишається без змін (розрахунковий).

5. Розраховується потужність теплообмінного пучка по газовій стороні по трьох значеннях .

6. Розраховується потужність теплообмінного пучка на підставі рівняння теплопередачі для трьох значень ∆t.

7. Значення визначених потужностей наносяться на графік Q= ).

Перетин кривих потужностей на підставі балансу по газовій стороні і визначений на підставі рівняння теплопередачі дає уточнене числове значення потужності пучка Q_п і температури відхідних газів котла.

Розрахунки в табличному вигляді. Таблиця № 2

Перевіряєма величина		Розрахункова залежність або обґрунтування	Температура, tух 0С
			=140	=150	=160
Ентальпія відхідних (уходящих) газів		Н’’=f(tух)	5773	6191	6609
Температурний напір		∆t=	91,2	97,6	103,8
Коефіцієнт теплопередачі,		K= Ψ∙(αк+αл)	Приймається розрахунковий без змін
Потужність пучка, кВт	Qп	Qп=ϕ∙(	589,1	572,4	555,64
	Розрахунок по рівню теплопередачі для різних ∆t	Qп=K∙F∙∆t∙10-3	534,6	572,2	608,5
	Уточнене значення	Знаходиться по графіку рис. 2 по точці перетину двох кривих	572,3
Температура газів на виході з пучка		Знаходиться по точці перетину значень двох кривих	150
Паропродуктивність утилізаційного котла		Д= ,	0,35

Для знаходження фактичної температури газів на виході з паро утворюючого пучка необхідно побудувати графік залежності Q_п=f(t_ух), при значенні Q_п по газовій стороні і розрахунку по рівнянню теплопередачі.