2.2Расчет среднего температурного напора

Температура пароводяной смеси в трубах фестона (котельного пуч­ка) находится по таблицам [2] с учетом того, что она равна температуре насыщения t_s при давлении в барабане парогенератора (см. рис. 2.1). Если выполняется неравенство , то температурный напор определяется как среднеарифметический

. (2.2)

Если неравенство не выполняется, то температурный напор определяет­ся как среднелогарифмический

. (2.3)

Расчетная температура продуктов сгорания принимается равной полусумме

, (2.4)

где ' и " – величины температур газового потока соответ­ственно до и после поверхности.

2.3Расчет коэффициента теплопередачи

Коэффициент теплопередачи для испарительных поверхностей рас­считывается:

в шахматных пучках при сжигании твердых топлив с учетом коэффи­циента загрязнения ,

; (2.5)

в коридорных пучках при сжигании твердых топлив, во всех пучках (шахматных и коридорных) при сжигании газа и мазута, а также для развитых котельных пучков парогенераторов малой мощности и фесто­нов парогенераторов большой мощности с учетом коэффициента тепло­вой эффективности ,

(2.6)

Коэффициент загрязнения  рассчитывается по формуле

, (2.7)

где – исходный коэффициент загрязнения, определяемый по гра­фику на рис. 1.2;

– поправка на диаметр труб, определяется по графику (рис. 1.2);

– поправка на фракционный состав золы (для углей ; для торфа );

– поправка, рекомендуемые значения которой следующие:

для фестонов, испарительных пучков и перегревателей ;

для вторых ступеней экономайзеров и одноступенчатых экономайзеров (при  > 400 ^оС) ;

для первых ступеней экономайзеров и одноступенчатых экономайзеров (при   400 ^оС) .

Рисунок 2.2 – Графики для определения коэффициентов загрязнения шахматных гладкотрубных пучков при сжигании твердых топлив: а – исходный коэффициент загрязнения ; б – поправка на диаметр труб .

Значения коэффициента тепловой эффективности  определяются по табл. 8 приложение А.

Коэффициент теплоотдачи от продуктов сгорания к стен­ке, Вт/(м²К), определяется по формуле

, (2.8)

где – коэффициент теплоотдачи конвекцией, Вт/(м²К);

– коэффициент теплоотдачи излучением, Вт/(м²К);

– коэффициент использования, учитывающий уменьшение тепловосприятия поверхности нагрева вследствие неравномер­ного омывания ее газами и частичного перетекания газов мимо пучка.

Для поперечно омываемых пучков труб парогенераторов с П – образной компо­новкой коэффициент . Для сложноомываемых (смешанно-омываемых) пучков . Для пучков с движением газов в горизонтальной плоскости (ДКВР, КЕ, ДЕ) .

Коэффициент теплоотдачи конвекцией зависит от ско­рости и температуры потока, расположения труб в пучке, вида поверх­ности (гладкая или ребристая), характера ее омывания (продольное, поперечное), физических свойств газового потока и определяется по формуле

(2.9)

с использованием номограмм на рис. 2.3 и 2.4.

В формуле (2.9) и на номограммах приняты следующие обозначения:

– номинальный коэффициент теплоотдачи, определяемый в зависи­мости от скорости газового потока W_г и от диаметра труб пучка, Вт/(м²К);

– поправка на количество рядов труб по ходу газа;

– поправка на геометрию пучка, зависящая от относительных поперечного и продольного шагов;

– поправка на физические характеристики потока (температуру  ^oС и состава потока).

Расчетная скорость продуктов сгорания W_г, м/с, определяется по формуле

, (2.10)

Рисунок 2.3. – Номограмма для определения коэффициента теплоотдачи конвекцией при поперечном смывании шах­матных гладкотрубных пучков ( )

Рисунок 2.4 – Номограмма для определения коэффициента тепло­отдачи конвекцией при поперечном омывании коридор­ных гладкотрубных пучков ( )

где – объем продуктов сгорания, определяемый по коэффициенту избытка воздуха в рассчитываемом газоходе, м³/кг (м³/ м³);

F – площадь живого селения, м².

Площадь живого сечения для прохода продуктов сгорания в газо­ходах рассчитывается по сечению, проходящему через оси поперечного ряда труб, как разность между площадью поперечного сечения газо­хода в свету и частью этой площади, занятой трубами. В указанном сечении площадь для прохода газов получается наименьшей по сравнению с любым другим параллельным сечением.

Для поперечно-омываемых гладкотрубных пучков

, (2.11)

где a и b – поперечные размеры газохода (между внутренни­ми его стенами), м;

z₁ – количество труб в одном ряду (для многорядных фестонов z₁ , находится отношением числа труб заднего экрана к числу рядов);

l и d_н – длина и наружный диаметр труб, м

При изогнутых трубах за l принимается проекция труб (рис. 2.5). Коэффициент тепло­отдачи излучением продуктов сго­рания определяется при темпе­ратуре газового потока выше 350°С. В расчет принимают из­лучение трехатомных газов, а при камерном сжигании твердых топлив – и взвешенных в потоке газов частиц золы.

Коэффициент теплоотдачи излучением определяется по номограмме (рис. 2.6) с помо­щью следующих формул:

для запыленного потока (при пылевидном сжигании твердых топлив):

, (2.12)

д ля незапыленного потока (при сжигании газа, мазута и слоевом сжигании твердого топлива):

. (2.13)

В формулах (2.12) и (2.13)

– номинальная величина коэф­фициента теплоотдачи излучением, Вт/(м²К), зависящая от средней температуры газового потока и от температуры стенки трубы ;

Рисунок 2.5 – К определению сечения газохода

а – степень черноты излучающей среды;

– поправка, вводимая в случае отсутствия золовых частиц в продуктах сгорания.

При определении по номограмме температура стенки труб принимается равной температуре осевших на трубе загрязнений. Среднюю температуру загрязненной стенки рассчитывают по формуле

, (2.14)

где – средняя температура среда, ^оС, протекающей в трубах (для испарительных поверхностей равна температуре на­сыщения при давлении в барабане).

Для фестонов при сжигании твердых и жидких топлив t =80 ^оС;

для испарительных котельных пучков t =60 ^оС;

для .сжигании газа для всех поверхностей нагрева t =25 ^оС.

Рисунок 2.6 – Номограмма для определения коэффициента теплоотдачи излучением:

Для запыленного потока ;

Для незапыленного потока .

Степень черноты излучающей среды а при средней температуре потока определяется по формуле

, (2.15)

где КРS – суммарная - оптическая толщина газового потока;

К – коэффициент ослабления лучей излучающей средой, 1/м (МПа);

Р – давление среды (для агрегатов, работающих без над­дува, Р =0,1 МПа);

S – эффективная толщина излучающего слоя, м, для гладко-трубных пучков, определяемая по формуле:

. (2.16)

Здесь S₁, S₂ – поперечный и продольный шаги труб, м;

d – их диаметр, м.

Коэффициент ослабления лучей К определяется по формуле:

. (2.17)

В формуле (2.17) приняты те же обозначения, что и в формулах [1, (1.2)] и [1, (1.3)].

– коэффициент ослабления лучей трехатомными газами определя­ется по формуле [1, (1.2)] в зависимости от суммарной объемной доли трех­атомных газов и средней температуры газово­го потока в рассчи­тываемом пучке при соответствую­щем α;

– коэффициент ослабления лучей эоловыми частицами определя­ется по формуле [1, (1.3)] с учетом и в данном газоходе.

Для незапыленного потока (при сжигании газа, мазута и слое­вом сжигании твердого топлива) принимают равным нулю. Та­ким образом, определив все величины, входящие в формулы (2.5) и (2.6), вычисляют значение коэффициента теплопередачи .