3.2Определение поверхности нагрева паро­перегревателя

Правильность расчета Н_п.п и температуры продуктов сгорания за пароперегревателем должна подтверждаться расхождением расчетной по­верхности нагрева H_п.п и приведенной в технической характеристи­ке типового парогенератора Н_у (принятой для определения t_ст) не более чем на 2%. Если расхождение больше, необходимо расчет уточнить.

4Тепловой расчет хвостовых поверхностей нагрева

В работе необходимо определить температуры продуктов сгорания в газоходах между поверхностями, температуры воды и воздуха, на холодном и горячем концах поверхности.

Изучив по чертежам котельного агрегата конструкцию хвостовых поверхностей нагрева, необходимо составить расчетную схему, на ко­торой нужно указать температуры и энтальпии продуктов сгорания, во­ды, а также температуру воздуха и их направления движения. Эти па­раметры разделяют на две группы: известные до начала расчета и те, которые следует определить в процессе расчета.

Наиболее сложной компоновкой хвостовых поверхностей нагрева является двухступенчатая («в рассечку»).

Рисунок 4.1 – Схема компоновки хвостовых поверхностей «в рассечку».

Нумерацию ступеней следует производить по ходу движения воды и воздуха.

Расчет хвостовых поверхностей нагрева удобнее выполнять про­тив движения продуктов сгорания.

4.1Расчет первой ступени воздухоподогревателя

Для расчета воды, воздуха известны _ух и t_х.в или t_вн (если перед поступлением воздуха в первую ступень воздухоподогрева­теля он подогревается вне котельного агрегата).

Приступая к расчету, задаются значением температуры воздуха после первой ступени ; оптимальная температура воздуха в за­висимости от температуры воды и уходящих продуктов сгорания ориен­тировочно определяется по формуле:

.

Количество тепла, воспринятого первой ступенью воздухоподогре­вателя Q_вп1, кВт определяется по уравнению

,

где и – энтальпия теоретического объема, воздуха при температуре подогретого воздуха и холодного воздуха t_х.в.

Из уравнения теплового баланса-

,

определяют энтальпию продуктов сгорания, кДж/кг (кДж/м³), перед ступенью

.

Зная I₁ по I – диаграмме (используя линию для ), опреде­ляют температуру продуктов сгорания ₁ перед ступенью. Найденная таким образом температура должна быть ₁  t_п.в + 30 ^оС, где t_п.в – температура питательной воды на входе в экономайзер.

Расчет первой ступени воздухоподогревателя ведется методом последовательных приближений, поэтому по уравнению теплопередачи для расчетной поверхности нагрева Н_вп1, м² первой ступени воз­духоподогревателя

(4.1)

проверяют, правильно ли задана температура .

В формуле (3.1) – температурный напор, определяемый как в пп. 2 и 3. Трубчатые воздухоподогреватели компонуются, как правило, по противоточной схеме.

На графике температур для рассчитываемой поверхности необхо­димо указать температуры потоков (рисунок 4.2).

Рисунок 4.2 – Температурный режим работы первой ступени воздухоподогрева­теля

Коэффициент теплопередачи воздухоподогревателей k, Вт/(м К), рассчитывается с учетом коэффициента использования по формуле

, (4.2)

где  – коэффициент использования трубчатых воздухоподогревателей, определяемый по таблице 3.1.

Таблица 4.1 – Значения коэффициентов использования трубчатых воздухо­подогревателей (при движении продуктов сгорания в трубах)

Вид топлива	Коэффициент использования различных воздухоподогревателей 
	Трубчатых без промежуточных трубных досок		Пластинчатых	Чугунных ребристых
	Нижние ступени	Верхние ступени
АТ, фрезерный торф	0,8	0,75	0,85	0,75
Мазут и древесное топливо	0,8	0,85	0,7	0,7
Все остальные виды топлива	0,85	0,85	0,85	0,8

Примечания: 1. Для трубных воздухоподогревателей с промежуточными трубными досками между отдельными ходами коэффициент использования снижается на 0,1 при одной доске (в двух- и трехходовых ступенях) и на 0,15 – при двух (в трех-, четырех- и пятиходовых ступенях).

2. Приведенные выше значения коэффициентов использо­вания воздухоподогревателей всех типов при сжигании мазутов даны для случая, когда в нижней ступени нет влажных отложений (т.е. температура воздуха на входе в воздухоподогреватель не ниже 80 ^оС).

При сжигании мазута с коэффициентам избытка воздуха и температуре воздуха перед воздухоподогревателями ниже 80^оС коэффи­циент использования снижается на 0,1.

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

,

где – коэффициент теплоотдачи конвекцией, определяется по номограмме (рис. 3.3) в зависимости от скорости и тем­пературы потока, физических свойств омывающей среды и определяющего линейного размера;

– коэффициент теплоотдачи излучением продуктов сгорания, рассчитывается только для вторых ступеней воздухопо­догревателей.

Следовательно, для первой ступени .

При продольном омывании труб охлаждающимися продуктами сгорания

Расчетная скорость продуктов сгорания

,

где V_г – объем продуктов сгорания, м³/кг (м³/м³), при ;

F_г – площадь живого сечения для прохода газов, определяется по формуле

.

где _ср – средняя температура газов в ступени, ;

z – число параллельно включенных труб;

d_вн – внутренний диаметр труб, м.

При течении в круглой трубе ее эквивалентный диаметр равен внутреннему т.е. d_э=d_вн.

С_l – поправка на относительную длину вводится в случае прямого входа в трубу без закругления при значениях l/d<50/. При l/d>50, C_l=1,

где l – длина труб ступени воздухоподогревателя, м.

Коэффициент теплоотдачи от стенки к воздуху определяется по номограммам (см. рисунок 2.3; 2.4) в зависимости от скорости и температуры потока, расположения труб (₁ и ₂), фи­зических свойств омывающей среды и числа рядов труб в направлении движения потока.

Расчетная скорость воздуха W_в, м/с

,

где t_cp – средняя температура воздуха;

V^o – теоретический объем воздуха, м³/м³;

F_в – площадь живого сечения для прохода воздуха, м²,

.

Где l – высота труб между двумя трубными досками, м;

b – ширина воздухоподогревателя в свету, м;

z' – число труб в ряду в плоскости, куда входит воздух.

Определив все величины, входящие в формулу (4.2), вычисляют значение коэффициента теплопередачи k.

Далее по уравнению теплопередачи (4.1) рассчитывают поверх­ность нагрева первой ступени воздухоподогревателя.

Если расхождение между значениями поверхности нагрева, опре­деленной в котельном агрегате, не превышает 2%, расчет не уточня­ется. При больших расхождениях расчет следует повторить, приняв новое значение .