6.4. Розрахунок температурного натиску

У ЗМІЄВИКОВИХ ПОВЕРХНЯХ НАГРІВУ

Основними видами взаємного руху середовищ в конвективних змієвикових поверхнях нагріву є протитечія,прямотік, змішаний струм. Температурний натиск —середняпо поверхні нагріву різниця температур між теплообмінюючими середовищами знаходиться по формулі

= (6.25)

де і t_м— більший і менший перепади температурміж середовищами на кінцях поверхні нагріву, ⁰C. Оскільки масова теплоємність робочого середовища, як правило,більше масової теплоємності продуктів згорання, змінатемператури газів при проходженні поверхні відбуваєтьсяв більшій мірі, ніж робочого середовища. Тільки при пропуску через поверхню нагріву частини витрати робочого середовища можливе однакове або зворотне співвідношення в зміні температур газів і робочого середовища.У тих випадках, коли / t_м 1,7 температурний на тиск як при прямотоці, так і при протитечії можна з достатньою точністю визначати по спрощеній формулі яксередньоарифметичну різницю температур

t = -t, (6.26)

де і t — середні температури гріючих середовищ і того що обігрівається в межах поверхні нагріву, ⁰С^.

При змішаному струмі, коли у взаємному русі середовищв межах поверхні нагріву є протитечія і прямотік, температурний натиск визначається по формулі

t = t_прт, (6.27)

де t_прт, — температурний натиск, визначуваний для всієї поверхні по (6.25), як для протитечії, ⁰C^; — поправочний коефіцієнт перерахунку від протитечійної до змішаноїсхеми взаємного руху.

У тих випадках, коли t_прт,близько по значенню до натиску при прямотоці t_прм,), тобто у випадку t_прм/ t_прт,, 0,92, температурний натиск в поверхні з достатньою точністюможе бути визначений по формулі

t= ( t_прм,+ t_прт,)0,5. (6.28)

Розрізняють два види змішаних схем: послідовно -змішані і паралельно-змішані. На мал. П9 і мал. П10котлі ці схеми і номограми, по яких слідвизначати поправочні коефіцієнти перерахунку .У схемі з послідовно змішаним струмом (див. мал. П9)поверхня складається з двох ділянок, що включаються по обохсередовищах послідовно, але при переході з однієї ділянки в другу міняється взаємний рух середовищ. Коефіцієнт для цихсхем визначається по номограмі (див. мал. П9), при користуванніякої необхідно обчислити три безрозмірні параметри:

A=-F_npм/F; p = ₂ /( -t'); R = ₁/ ₂(6.29)

де F_npм, F - поверхні нагріву прямоточного ділянки і загальна поверхня, м²; ₁ і _2—перепади температур(вхід-вихід) по кожному середовищу, ⁰С.

У схемах з паралельно-змішаним струмом передбачається включення ділянок поверхні нагріву послідовнопо робочому середовищу, але по відношенню до газового потокуділянки поверхні включені паралельно (верхнє поле мал.П10 додатки). Визначення поправочного коефіцієнтадля таких схем виконується по нижньому полю мал.П10.Тут _б— повний перепад температур того середовища, де він більше, ⁰C^; _м — повний перепад температур другого середовища, ⁰С.При використовуванні номограми мал. П10 додаткунеобхідно витримати два положення: по-перше, повнеперемішування середовища в кожному ходу і, по-друге, поверхнінагріву окремих ходів повинні мало розрізнятися, тобто коли 0,77 1,5 де F_npт і F_npм— поверхні нагріву відповідно протитечійній і прямотесійній частин, м.

У решті випадків температурний натиск вважається окремодля кожної з частин. Будь-які складні схеми можуть бути розбитіна частини з схемою включення на протитечії і з визначеннямA_t для кожної з цих частин. Середній температурний натиск длятакої поверхні нагріву визначається по формулі

t_ср== (6.30)

Для визначення t на кожній ділянці потрібно задатисяпроміжними значеннями температури робочого середовища.

Правильність їх значень перевіряється співвідношенням

Q₁/Q₂= t₁F₁/( t₂F₂).

Схема з перехресним рухом середовищ (див. мал. П11додатку) передбачає взаємне пересікання обох потоків в межах поверхні з числомходів одного з середовищ не більш чотири. При числі перехреснихходів більше чотирьох схема руху розглядається як протитечійна або прямотечійна.

Коефіцієнт для цих схем при загальному проти точному напрямі потоків визначається по мал. П11 додатку(нижня частина). Для користування номограмою обчислюютьсябезрозмірні параметри

Р= і R= . (6.31)

Номограма мал. П11 додатку придатна для розрахункусхем при загальному протитечійному взаємному напрямі потоків.

При загальному протитечійному напрямі потоків по знайдених параметрах Р і R розраховуєтьсяпараметр P₁:

P₁= (6.32)

де п—число ходів поверхні, що розраховується. В цьому випадкукоефіцієнт визначають по параметрах R і P₁за допомогоюкривої 1 (мал. П11 додатку). Номограмою можна користуватися і у разі відмінності теплообмінних поверхонь окремих ходів (не більше ніж на 20%) при значенні для всієїповерхні 0,9. Інакше розрахунок температурногонатиску слід вести окремо по ділянках.

Розрахунок t _в поверхнях нагріву, в яких теплоємністьодного з середовищ значно міняється або змінюється агрегатнийстан середовища в межах поверхні,виробляється длякожної ділянки із стабільними значеннями параметрів в подальшим усереднюванням цих натисків в цілому поповерхні:

t== (6.33)

Для конкретних випадків роботи поверхонь паровогокотла можна застосувати наступні спрощення:для «киплячих» економайзерів температура води на виході умовно приймається рівною

.

де t_кип—температура киплячої води при тиску на виходіз економайзера, ⁰С; h_пар = h^"_эк- h_кип-кількість теплоти,витраченої на пароутворення, кДж/кг; h_кип—ентальпіякиплячої води при тиску на виході з економайзера,кДж/кг; h^"_эк— ентальпія пароводяної суміші за економайзером,кДж/кг.

Таке спрощення допустиме при паровмісту на виходіх 0,3, температурі води на вході в поверхню більше180° С, температурному натиску на вході в ступінь економайзерабільше 80° С і при тиску вище 1,4 МПа;при високій початковій вологості пари, якщо параметр <0,12, допускається використовувати звичні формули дляоднофазного середовища. Тут (1-х) — вологість пари яка надходить;

r, h_n.n_, h_х- відповідно теплотапаротворення і ентальпія перегрітого на виході і вологої пари на вході, кДж/кг.Якщо умова не дотримується, то необхідно вести розрахунок по ділянках і потім усереднювати t (6.33).

ПРИКЛАДИ

Приклад 6.28. Визначити температурний натиск в поверхнінагріву пароперегрівача при температурі продуктів згоранняна вході ' = 1070°С, на виході " = 956°С і при температуріпари на вході t'= 470⁰С і на виході t"= 519°С. Пароперегрівникмаєпрямотечійну схему рухусередовищ. Знайтипохибку у визначенні t при використовуванні спрощеної формули.

Розв’язання. 1. Визначаємо більший і менший перепадитемператур між середовищами:

t ₆ = '-t'=1080-470 = 610°С ;

t_M = "-t" = 956-519 = 437⁰ С.