2 Расчет конвективных поверхностей нагрева

2.1 Расчет конвективных пучков котла

Площадь поверхности нагрева, расположенная в рассчитываемом газоходе, принимается по [2] м².

Площадь живого сечения, м², для прохода продуктов сгорания при поперечном омывании гладких труб

, (2.1.1)

где и– размеры газохода в расчетных сечениях, м, по [2];

– длина труб (при изогнутых трубах – длина проекции труб), м, по [2];

– наружный диаметр труб, м, по [2];

– число труб в ряду, по [2];

м².

Предварительно принимаем два значения температуры продуктов сгорания после конвективной поверхности нагрева: и. В дальнейшем весь расчет ведем для двух предварительно принятых температур.

Определяется теплота, отданная продуктами сгорания (кДж/кг или кДж/м³),

, (2.1.2)

где – коэффициент сохранения теплоты;

– энтальпия продуктов сгорания перед поверхностью нагрева, определяется по таблице 2.5 расчетной работы №1 при температуре и коэффициенте избытка воздуха после поверхности нагрева, предшествующей рассчитываемой поверхности;– энтальпия продуктов сгорания после рассчитываемой поверхности нагрева, определяется по таблице 2.5 расчетной работы №1 при двух предварительно принятых температурах после конвективной поверхности нагрева;

– присос воздуха в конвективную поверхность нагрева;

– энтальпия присосанного в конвективную поверхность нагрева воздуха, при температуре воздуха°С.

Для

кДж/м³.

Для

кДж/м³.

Вычисляем расчетную температуру потока продуктов сгорания, °С, в конвективном газоходе

, (2.1.3)

где и– температура продуктов сгорания на входе в поверхность и на выходе из нее.

Для

°С.

Для

°С.

Определяем температурный напор, °С,

, (2.1.4)

где – температура охлаждающей среды, для парового котла принимается равной температуре кипения воды при давлении в котле, °С.

Для

°С.

Для

°С.

Подсчитывается средняя скорость продуктов сгорания в поверхности нагрева, м/с,

, (2.1.5)

где – расчетный расход топлива, м³/с;

– площадь живого сечения для прохода продуктов сгорания (п. 1), м²;

– объем продуктов сгорания по таблице 2.3 расчетной работы №1, м³/м³.

Для

м/с.

Для

м/с.

Определяем коэффициент теплоотдачи конвекцией от продуктов сгорания к поверхности нагрева при поперечном омывании коридорных пучков, Вт/(м²К),

, (2.1.6)

где – коэффициент теплоотдачи, Вт/(м²К), определяемый по номограмме 5.1 [1] при поперечном омывании коридорных пучков;

– поправка на число рядов труб по ходу продуктов сгорания, определяется по номограмме 5.1 [1] при поперечном омывании коридорных пучков;

– поправка на компоновку пучка, определяется по номограмме 5.1 [1] при поперечном омывании коридорных пучков;

– коэффициент, учитывающий влияние изменения физических параметров потока, определяется по номограмме 5.1 [1] при поперечном омывании коридорных пучков.

По [2] определяем поперечный шаг труб м (в поперечном направлении по отношению к потоку); продольный шаг трубм (в продольном направлении по отношению к потоку); относительный поперечный шаги относительный продольный шаг.

Для

Вт/(м²К).

Для

Вт/(м²К).

Вычисляем степень черноты газового потока по номограмме 4.5 [1]. При этом необходимо вычислить суммарную оптическую толщину

, (2.1.7)

где – коэффициент ослабления лучей трехатомными газами, определяется по (1.2.6);

– коэффициент ослабления лучей золовыми частицами, при сжигании жидкого топлива и газа принимается;

– концентрация золовых частиц;

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

Толщина излучающего слоя для гладкотрубных пучков, м,

. (2.1.8)

м.

Для

(мМПа)^-1.

.

Степень черноты газового потока .

Для

(мМПа)^-1.

.

Степень черноты газового потока .

Определяем коэффициент теплоотдачи, учитывающий передачу теплоты излучением в конвективных поверхностях нагрева, Вт/(м²К). Для незапыленного потока (при сжигании жидкого и газообразного топлива)

, (2.1.9)

где – коэффициент теплоотдачи, определяется по номограмме 5.4 [1];

– степень черноты газового потока;

– коэффициент, определяется по рисунку 5.4 [1].

Для определения и коэффициентавычисляем температуру загрязненной стенки, °С,

, (2.1.10)

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

– при сжигании жидких топлив принимается равной 60°С, при сжигании газа 25°С.

°С.

Для

Вт/(м²К).

Для

Вт/(м²К).

Подсчитываем суммарный коэффициент теплоотдачи от продуктов сгорания к поверхности нагрева, Вт/(м²К),

, (2.1.11)

где – коэффициент использования, учитывающей уменьшение тепловосприятия поверхности нагрева вследствие неравномерного омывания ее продуктами сгорания, частичного протекания продуктов сгорания мимо нее и образования застойных зон; для поперечно омываемых пучков принимается.

Для

Вт/(м²К).

Для

Вт/(м²К).

Вычисляется коэффициент теплопередачи, Вт/(м²К),

, (2.1.12)

где – коэффициент тепловой эффективности, определяемый из таблицы 5.1 [1] в зависимости от вида сжигаемого топлива.

Для

Вт/(м²К).

Для

Вт/(м²К).

Определяем температурный напор для испарительной конвективной поверхности нагрева, °С, по формуле

, (2.1.13)

где – температура насыщения при давлении в паровом котле, определяется из таблиц для насыщенных водяных паров, °С.

Для

°С.

Для

°С.

Определяем количество теплоты, воспринятое поверхностью нагрева на, кДж/м³, по формуле

. (2.1.14)

Для

кДж/м³.

Для

кДж/м³.

Действительная температура на выходе из конвективной поверхности нагрева, °С, определяется по формуле

. (2.1.15)

°С.