9. Расчет конвективных поверхностей нагрева.

Первый конвективный пучок.

По чертежу определяются конструктивные характеристики рассчитываемого газохода.

Площадь поверхности нагрева, расположенная в рассчитываемом газоходе (м²):

,

где d – наружный диаметр труб, м; l-длина труб, расположенных в газоходе, м; n – общее количество труб, расположенных в газоходе.

Из чертежа котлоагрегата определяется:

S₁=0,1м – поперечный шаг труб;

S₂=0,1м – продольный шаг труб;

Z₁=22 – число труб в ряду;

Z₂=14 – число рядов труб по ходу продуктов сгорания;

d_н=51x2,5 –наружный диаметр кипятильных труб;

n – число конвективных труб;

H=3,14*0,051*2,63*221=93 м²;

=0,1/0,051=1,96 – относительный поперечный шаг;

=0,1/0,051=1,96 - относительный продольный шаг.

Площадь живого сечения газохода для прохода продуктов сгорания:

,

z-число труб в пучке.

Предварительно принимаются два значения температуры продуктов сгорания после рассматриваемого газохода: .

Определяется теплота, отданная продуктами сгорания:

=0,985 – коэффициент сохранения теплоты

I^/ и I^// - энтальпия продуктов сгорания до и после поверхности нагрева, кДж/кг.

.

- присос воздуха в газоход конвективной поверхности нагрева.

- энтальпия присосанного в конвективную поверхность воздуха при температуре воздуха t_в=30 ⁰С, определяется по формуле 4.5 с.45 [7].

.

1. Вычисляется средняя температура продуктов сгорания в конвективном газоходе (⁰С):

,

Где - температура продуктов сгорания на входе в поверхность и на выходе из нее.

= 602,5°С

= 752,5°С

Определяется температурный напор (⁰С):

- температура охлаждающей среды, для парового котла принимается равной температуре кипения воды при давлении в барабане.

.

Подсчитывается средняя скорость продуктов сгорания в поверхности нагрева:

- расчетный расход топлива, кг/с; F – площадь живого сечения для прохода продуктов сгорания, м²(п.1) ; V_г – объем продуктов сгорания на 1 кг твердого топлива; - средняя расчетная температура продуктов сгорания.

Определяется коэффициент теплоотдачи конвекцией от продуктов сгорания к поверхности нагрева при поперечном омывании коридорных пучков:

- коэффициент теплоотдачи, определяемый по номограмме 6.1[7].

с_ф – коэффициент учитывающий влияние изменения физических параметров потока, определяется по рис.6.1[7];

c_z – поправка на число рядов труб по ходу продуктов сгорания, рис.6.1[7];

с_s – поправка на компоновку пучка, определяется по рис. 6.1 [7].

, ( , , , ,

, ( , , , ,

Вычисляем степень черноты газового потока по номограмме рис. 5.6 [7]. При этом необходимо вычислить суммарную оптическую толщину: ,

где - коэффициент ослабления лучей трехатомными газами, определяется по рис. 5.4 с.163[7].

р – давление в газоходе, для котлоагрегатов без наддува принимается 0,1 МПа.

Толщина излучающего слоя для гладкотрубных пучков вычисляется:

, - соответственно, поперечный и продольный шаг труб в пучке, м.

,

,

а=0,13,

,

,

а=0,125.

Определяется коэффициент теплоотдачи , учитывающий передачу теплоты излучением в конвективных поверхностях нагрева, Вт/м²К. Для запыленного потока :

где - коэффициент теплоотдачи, определяется по номограмме рис.6.4 с.78 [7];

а – степень черноты.

Для определения необходимо рассчитать температуру загрязненной стенки (⁰С): ,

t – средняя температура окружающей среды, для паровых котлов принимается равной температуре насыщении при давлении в котле;

- для твердых топлив принимается равной 60⁰С[7].

,

.

Подсчитываем суммарный коэффициент теплоотдачи от продуктов сгорания к поверхности нагрева, Вт/м²К:

,

где - коэффициент использования, учитывающий уменьшение тепловосприятия поверхности нагрева вследствие неравномерного омывания ее продуктами сгорания мимо нее и образования застойных зон; для поперечно-омываемых пучков принимается равной 1.

Вт/м²К

Вт/м²К.

Вычисляется коэффициент теплопередачи К, Вт/м²К:

,

где - коэффициент тепловой эффективности, определяемый из табл. 6.1c.79 [7].

Вт/м²К

Вт/м²К.

2. Определяется по уравнению теплопередачи количество теплоты, воспринятое поверхностью нагрева, на 1 кг сжигаемого твердого топлива(кДж/кг):

- тепловой напор для испарительной поверхности нагрева.

.

кДж/кг,

кДж/кг.

3. По принятым 2-м значениям температуры и полученным значениям Q_б и Q_т производится графическая интерполяция для определения температуры продуктов сгорания после поверхности нагрева(рис. ). По графику находим значение =485 ⁰С.