2.3. Тепловий розрахунок газоходів котла

В більшості котлів ДКВР розташовано два газоходи, яких ще називають котельними пучками. Для кожного газохода визначаємо основні конструктивні характеристики, необхідні для розрахунку та представлені їх у вигляді таблиць (табл. 2.7.)

Таблиця 2.7. - Конструктивні характеристики першого газохода

Ширина газохода а = , висота в = м

Наіменування величин	Обозначение	Ед. измерения	Числовые значения
Діаметр і товщина труб Середня довжина труб Число рядів труб вздовж осі котла Число рядів труб поперек осі котла Розташування труб (шахове, коридорне) Шаг труб: Повздовжній Поперечний Характер омивання Перетин для проходу газів ав-z1bdн Ефективна товщина шару випромінювання Поверхня нагріву nπdнl (n-кількість труб, які входять до газоходу)	dн×S l z1 z1 S1 S1 F1 S1k H1	мм м шт шт мм мм м2 м м2

Така ж таблиця складається і для другого газоходу. (таб. 2.8)

Методика теплового розрахунку як першого, так і другого газоходів однакова. В першу чергу за кресленнями котла необхідно визначити ширину а для кожного із газоходів та його висоту в . Для розрахунку газоходу слід орієнтирно задатись двома значеннями температур на виході з газоходу (але більш низькими, чим температура газів на вході в даний газохід) і по цим значенням виконуються два паралельних розрахунки. Якщо розрахунок збалансується при одній з даних температур, тоді ця температура і буде той температурою газів , які залишають розрахунковий газохід. Якщо при обох узятих температурах балансу рівняння Q_T = Q_б не відбудеться, тоді в цьому випадку потрібну температуру слід знаходити графоаналітично.

Для цього, на осі абсцис (мал.5.5) відкладають в масштабі температуру газів, які залишають газохід, а по осі координат ( в другому масштабі) - числові значення Q_T і Q_б, підраховані при цих температурах. Отримані точки дають можливість побудувати дві прямі ( пряму зміни Q_б і пряму зміни Q_T); точка перетину цих прямих при переносі її на ось абсцис і дає необхідну температуру υ , яка використовується в подальших розрахунках.

Всі формули, розрахункові операції та результати розрахунків кожного із газоходів повинні розташовуватися у таблицях. Кожний із газоходів розраховується при своєму значенні коефіцієнта надлишку повітря.

Розрахунок першого газоходу представлений в таблиці 2.9. Аналогічна таблиця повинна бути складена і для другого газоходу. (таб. 2.10)

Основні рівняння при розрахунку конвективного теплообміну в газоходах наступні: рівняння теплопередачі

Q_T = K₁H₁Δt_{ср ,}кВт (2.18)

І рівняння кількості тепла, переданого поверхні нагріву в результаті зміни ентальпій газів на вході в газохід і на виході з нього

, кВт (2.19)

Розрахунок вважається завершеним, якщо виконується рівняння

K₁H₁Δt_{ср =} (2.20)

де В_р – витрата палива, кг/с (м³/с);

φ- коефіцієнт збереження тепла;

I₁ та I₁ - ентальпія газів до і після газоходу, визначувана по I-υ діаграмі, кДж/кг;

ΔI_х.п. = Δα₁V(Сt)_х.п.- ентальпія повітря, що поступило в газохід за рахунок присоса з навколишнього середовища, кДж/кг

Δα₁ – величина присосу повітря;

Н₁ – поверхня нагріву першого газоходу (табл. 2.7.), м²;

К₁ – коефіцієнт теплопередачі, Вт/м²к;

Δt_ср - середня - логарифмічна різниця температур гріючої і що нагрівається середовищ, інакше звана температурним натиском і рівна

(2.21)

υ₁ і υ₁' - температури димових газів на вході в газохід і на виході з нього, °С;

t_н - температура насичення пари, °С.

Поверхня нагріву газоходу визначається по формулі

H₁ = nπdl (2.22)

|де n - число труб, що входять в газохід, кіл;

d - зовнішній діаметр труб, м;

l- довжина труби, відповідна довжині або висоті газоходу, м.

Зі всіх величин, що входять в рівність (2.20), найбільш важко визначити коефіцієнт теплопередачі від газів до води який залежить від схеми взаємного руху теплообмінюючихся середовищ.

Для котельних газоходів величину розрахункового коефіцієнта теплопередачі слід визначати по формулі

(2.23)

де ω- коефіцієнт обмивання або ступінь заповнення газоходу, для більшості існуючих конструкцій 0,9-1;

ε - коефіцієнт забруднення поверхні нагріву, що приймається по таблиці 2.11;

α_к - коефіцієнт тепловіддачі конвекцією від газів до стінки Вт/См2.к);

α_л - коефіцієнт тепловіддачі випромінюванням продуктів згорання Вт/(м2.к).

Таблиця 2.11. Значення коефіцієнта ε

Паливо	Гладкотрубні пучки	Чавунні економайзери
Тверде паливо	0,015-0,02	0,03
Мазут	0,015	0,025
Природний газ	0,005	0,01

Коефіцієнт тепловіддачі конвекцією при коридорному омиванні гладко трубних пучків визначається за формулою (2.9.) і уточнюється по номограмі на мал.2.2, середня швидкість димових газів знаходиться за формулою:

(2.24)

F₁- площа поперечного перетину для проходу газів в газоході, м2 знаходиться за допомогою виразу

F₁ = ab-z₁dl

a і b - розміри газоходу в світлі, м;

z - число труб в одному ряду, шт;

d - зовнішній діаметр труб, м;

l - довжина омиваних газами труб.

Об'ємна частка трьохатомних газів, що містяться в димових газах r_П береться з таблиці 2.2 при відповідному для газоходу, що розраховується, коефіцієнті надлишку повітря.

Коефіцієнт ослаблення променів трьохатомними газами К_Г- , сумарна поглинальна здатність газового потоку К_несв*S_1к ступінь чорноти газового потоку а_несв і коефіцієнт тепловіддачі випромінюванням α_л знаходяться також, як і при розрахунку пароперегрівача. При користуванні номограмами необхідно брати середню температуру димових газів υ_ср.

Нев'язність розрахунку

%

Не повинна перевищувати 2%. В іншому випадку необхідно повторити розрахунок при інших значеннях температур υ (υ ±50°С) на вході до газоходу який розраховується

Після розрахунків обох газоходів необхідно на окремому аркуші представити графіки змін температур димових газів і води вздовж поверхні нагріву в кожному із розраховуємих газоходів с вказаними конкретними значеннями температур середовищ на вході в газохід і на виході з нього.