курсач дымовая труба / Мой курсач де 25-14 / 6 Расчёт конвективных пучков мой курсачь (2)

6 Расчет конвективных пучков

6.1 Расчет первого конвективного пучка

Конструктивные данные:

Расположение труб шахматное; [табл.2.9,2]

Продольный шаг труб 110мм; [табл.2.9,2]

Поперечный шаг труб 90мм; [табл.2.9,2]

Диаметр труб 512,5мм; [табл.2.9,2]

Площадь живого сечения для прохода продуктов сгорания 1,245 м² ; [табл.2.9,2]

При расчете конвективной поверхности нагрева используем уравнение теплопередачи и уравнение теплового баланса. Расчет выполняем для 1 м³ сжигаемого газа при нормальных условиях.

Расчет конвективного пучка производим по формулам в соответствии с источником [2, стр.69].

Общая площадь поверхности нагрева газоходов находим из таблицы 2.9 [2, стр.33], м².

H=212,4 (39)

Количество труб в первом пучке – 12, а во втором – 60, следовательно площадь нагрева первого пучка, м².

H₁=(212,4*12)/72=35,4

Предварительно принимаем два значения температур после рассчитываемого пучка υ″=900⁰С и υ″=800⁰С. Далее весь расчет ведем для двух принятых температур.

Определяем теплоту Q_б ,кДж/м³, отданную продуктами сгорания

Q_б = φ (H^′–H^″+ΔαH⁰_прс), (40)

где φ – коэффициент сохранения теплоты;

H′ – энтальпия продуктов сгорания на входе в поверхность нагрева, кДж/м³, определяется по таблице 4 при температуре и коэффициенте избытка воздуха после топочной камеры;

H^″ – энтальпия продуктов сгорания после рассчитываемой поверхности нагрева, кДж/м³;

Δα– присос воздуха в поверхность нагрева,в шахматном пучке Δα=0;

H⁰_прс–энтальпия присасываемого в конвективную поверхность нагрева воздуха, при температуре воздуха 30⁰С, кДж/м³.

Q_б1 = 0,98(24410,6–20455,04)= 3876,44

Q_б2 = 0,98(24410,6–17956,13) =6325,38

Определяем расчётную температуру потока υ, ⁰С, продуктов сгорания в конвективной поверхности

_, (41)

где υ′ – температура продуктов сгорания на входе в поверхность нагрева, ⁰С;

υ^″ – температура продуктов сгорания на выходе из поверхности нагрева ⁰С.

Определяем температурный напор, ⁰С.

, (42)

где t_к – температура окружающей среды, для парового котла принимается равной температуре кипения воды при давлении в котле

.

.

Определяем среднюю скорость ω_г, м/с, продуктов сгорания в поверхности нагрева

, (43)

где В_р – расчетный расход топлива, кг/с;

F – площадь живого сечения для прохода продуктов сгорания, м²;

V_г – объем продуктов сгорания на 1 м³ газообразного топлива, м³/м³;

υ – средняя расчетная температура продуктов сгорания, ⁰С.

.

.

Определяем коэффициент теплоотдачи конвекцией α_к, Вт/(м²·К), от продуктов сгорания к поверхности нагрева; при поперечном омывании коридорных пучков

α_к = α_н с_zс_sс_ф, (44)

где α_н – коэффициент теплоотдачи, определяемый по номограмме рис.6.2 [2, стр.74] при поперечном омывании шахматных пучков, Вт/(м²·К);

α_н1=112

α_н2=108.

с_z – поправка на число рядов труб по ходу продуктов сгорания; определяется по номограмме рис.6.2 [2, стр.74] при поперечном омывании шахматных пучков;

с_z= 1.

с_s – поправка на компоновку пучка; определяется по номограмме рис.6.2 [2, стр.75] при поперечном омывании шахматных пучков;

с_s=0,96.

с_ф – коэффициент, учитывающий влияние изменения физических параметров потока; определяется по номограмме рис.6.2 [2, стр.75] при поперечном омывании шахматных пучков.

с_ф1= 1,02.

с_ф2= 1,025.

α_к1=112*1*0,96*1,02 = 109,67.

α_к2=108*1*0,96*1,025 = 106,27.

Определяем степень черноты газового потока а по номограмме рис.5.6 [2, стр.64]. Для определения степени черноты по номограмме вычисляем суммарную оптическую толщину kps

kрs = k_г*r_п*p*s, (45)

где р – давление в газоходе, МПа; для котлов без наддува принимаем равным 0,1;

s − толщина излучающего слоя для гладкотрубных пучков, м;

(46)

.

k_г – коэффициент ослабления лучей трехатомными газами, .

, (47)

.

Kрs₁= 36,44*0,24*0,1*0,177 = 0,154 .

Kрs₂= 33,33*0,24*0,1*0,177 = 0,141.

а ₁ = 0,142.

а ₂ = 0,131.

Определяем коэффициент теплоотдачи α_л, Вт/(м²·К), учитывающий передачу теплоты излучением в конвективных поверхностях нагрева

α_л =α_н*а*с_г, (48)

где α_н – коэффициент теплоотдачи, Вт/(м²·К), определяем по номограмме на рис.6.4 [2, стр.78];

а – степень черноты;

с_г – коэффициент, определяемый по рис.6.4 [2, стр.78].

Для определения α_н и коэффициента с_г вычисляем температуру загрязненной стенки t_з, ⁰С

t_з = t + ∆t, (49)

где t – средняя температура окружающей среды, ⁰С; для паровых котлов принимаем равной температуре насыщения при давлении в котле;

∆t – при сжигании газа принимаем равной 25 ⁰С.

t_з = 194,1 + 25 = 219,1.

_н1 = 113.

_н2 = 110,

с_г1 = 0,99.

с_г2 = 0,97.

α_л1 = 113*0,142*0,99 = 15,88.

α_л2 = 110*0,131*0,97 = 13,97.

Определяем суммарный коэффициент теплоотдачи α₁, Вт/(м²·К), от продуктов сгорания к поверхности нагрева.

α₁ = ξ *(α_к+ α_л), (50)

где ξ – коэффициент использования, учитывающий уменьшение тепло-восприятия поверхности нагрева вследствие неравномерного омывания ее продуктами сгорания, частичного протекания продуктов сгорания мимо нее и образования застойных зон; для поперечно омываемых пучков принимаем равным 1.

α₁⁹⁰⁰ =1(109,76+15,88)=125,64.

α₁⁸⁰⁰ =1(106,27+13,97)=112,79.

Определяем коэффициент теплопередачи К, Вт/(м²·К)

К = α₁*ψ, (51)

где ψ – коэффициент тепловой эффективности, определяемый из табл.6.2 [2, стр.79] в зависимости от вида сжигаемого топлива; принимаем равным 0,9.

К₁ = 125,64*0,9=113,076.

К₂ = 112,79*0,9=101,511.

Определяем количество теплоты Q_т, кДж/м³, воспринятое поверхностью нагрева, на 1 м³ сжигаемого газа

, (52)

.

.

По принятым двум значениям температуры υ′ и υ^″ полученным двум значениям Q_б и Q_т производим графическую интерполяцию для определения температуры продуктов сгорания после поверхности нагрева. Температура υ^″ на выходе из первого конвективного пучка равна ⁰С.

6.2 Расчет второго конвективного пучка

Конструктивные данные:

Расположение труб коридорное; [табл.2.9,2]

Продольный шаг труб 110мм; [табл.2.9 ,2]

Поперечный шаг труб 90мм; [табл.2.9,2 ]

Диаметр труб 512,5мм; [табл.2.9,2 ]

Площадь живого сечения для прохода продуктов сгорания 0,851 м²; [табл.2.9,2]

При расчете конвективной поверхности нагрева используем уравнение теплопередачи и уравнение теплового баланса. Расчет выполняем для 1 м³ сжигаемого газа при нормальных условиях.

Расчет конвективного пучка производим по формулам в соответствии с источником [2, стр.69].

Общая площадь поверхности нагрева газоходов находим из таблицы 2.9 [2, стр.33], м².

H=212,4

Количество труб в первом пучке – 12, а во втором – 60, следовательно площадь нагрева второго газохода, м².

H₁=(212,4*60)/72=177 (53)

Предварительно принимаем два значения температур после рассчитываемого газохода υ″=400⁰С и υ″=300⁰С. Далее весь расчет ведем для двух принятых температур.

Определяем теплоту Q_б ,кДж/м³, отданную продуктами сгорания по формуле

Q_б = φ (H^′– H^″+ Δα_к  H⁰_прс), (54)

где φ – коэффициент сохранения теплоты;

H′ – энтальпия продуктов сгорания на входе в поверхность нагрева, кДж/м³, определяется по таблице 2 при температуре и коэффициенте избытка воздуха после топочной камеры;

H^″ – энтальпия продуктов сгорания после рассчитываемой поверхности нагрева, кДж/м³;

Δα_к – присос воздуха в поверхность нагрева;

H⁰_прс–энтальпия присасываемого в конвективную поверхность нагрева воздуха, при температуре воздуха 30⁰С, кДж/м³.

Q_б1 = 0,98(18206,021–9140,98+0,1442,9)=8927,14.

Q_б2 = 0,98(18206,021–6768,70+0,1442,9) =11480,72.

Определяем расчётную температуру потока υ, ⁰С, продуктов сгорания в конвективной поверхности по формуле

_, (55)

где υ′ – температура продуктов сгорания на входе в поверхность нагрева, ⁰С;

υ^″ – температура продуктов сгорания на выходе из поверхности нагрева ⁰С.

_.

_.

Определяем температурный напор, ⁰С.

, (56)

где t_к – температура окружающей среды, для парового котла принимается равной температуре кипения воды при давлении в котле

.

.

Определяем среднюю скорость ω_г, м/с, продуктов сгорания в поверхности нагрева по формуле

, (57)

где В_р – расчетный расход топлива, кг/с;

F – площадь живого сечения для прохода продуктов сгорания, м²;

V_г – объем продуктов сгорания на 1 м³ газообразного топлива, м³/м³;

υ – средняя расчетная температура продуктов сгорания, ⁰С.

.

.

Определяем коэффициент теплоотдачи конвекцией α_к, Вт/(м²·К), от продуктов сгорания к поверхности нагрева; при поперечном омывании коридорных пучков по формуле

α_к = α_н с_zс_sс_ф, (58)

где α_н – коэффициент теплоотдачи, определяемый по номограмме рис.6.1 [2, стр.71] при поперечном омывании коридорных пучков, Вт/(м²·К);

α_н1=68.

α_н2=66.

с_z – поправка на число рядов труб по ходу продуктов сгорания; определяется по номограмме рис.6.1 [2, стр.71] при поперечном омывании коридорных пучков;

с_z= 1.

с_s – поправка на компоновку пучка; определяется по номограмме рис.6.1 [2, стр.71] при поперечном омывании коридорных пучков;

с_s= 1.

с_ф – коэффициент, учитывающий влияние изменения физических параметров потока; определяется по номограмме рис.6.1 [2, стр.71] при поперечном омывании коридорных пучков.

с_ф1= 1,02.

с_ф2= 1,1.

α³⁰⁰_к=68*1*1*1,02=69,36.

α ⁴⁰⁰_к=66*1*1*1,1=67,32.

Определяем степень черноты газового потока а по номограмме рис.5.6 [2, стр.64]. Для определения степени черноты по номограмме вычисляем суммарную оптическую толщину kps по формуле

kрs = k_г*r_п*p*s, (59)

где р – давление в газоходе, МПа; для котлов без наддува принимаем равным 0,1;

s − толщина излучающего слоя для гладкотрубных пучков, м, по формуле

, (60)

.

k_г – коэффициент ослабления лучей трехатомными газами, , по формуле

(61)

.

.

kрs₁=36*0,2622*0,1*0,177 = 0,1671.

kрs₂=37,78*0,2622*0,1*0,177 = 0,1753.

а₁ = 0,14.

а ₂ = 0,152.

Определяем коэффициент теплоотдачи α_л, Вт/(м²·К), учитывающий передачу теплоты излучением в конвективных поверхностях нагрева по формуле

α_л =α_н*а*с_г, (62)

где α_н – коэффициент теплоотдачи, Вт/(м²·К), определяем по номограмме на рис.6.4 [2];

а – степень черноты;

с_г – коэффициент, определяемый по рис.6.4 [2, стр.78].

Для определения α_н и коэффициента с_г вычисляем температуру загрязненной стенки t_з, ⁰С, по формуле

t_з = t + ∆t, (63)

где t – средняя температура окружающей среды, ⁰С; для паровых котлов принимаем равной температуре насыщения при давлении в котле;

∆t – при сжигании газа принимаем равной 25 ⁰С.

t_з = 194,1 + 25 = 219,1.

_н1 = 41.

_н2 = 31.

с_г1 = 0,96.

с_г2 = 0,94.

α_л1 = 41*0,14*0,96 = 5,510.

α_л2 = 31*0,152*0,94 = 4,429.

Определяем суммарный коэффициент теплоотдачи α₁, Вт/(м²·К), от продуктов сгорания к поверхности нагрева по формуле

α₁ = ξ *(α_к+ α_л), (64)

где ξ – коэффициент использования, учитывающий уменьшение тепловосприятия поверхности нагрева вследствие неравномерного омывания ее продуктами сгорания, частичного протекания продуктов сгорания мимо нее и образования застойных зон; для поперечно омываемых пучков принимаем равным 1.

α₁⁴⁰⁰ =1(69,36+5,510)=74,87.

α₁³⁰⁰ =1(72,62+4,429)=77,02.

Определяем коэффициент теплопередачи К, Вт/(м²·К), по формуле

К = α₁*ψ, (65)

где ψ – коэффициент тепловой эффективности, определяемый из табл.6.2 [2, стр.80] в зависимости от вида сжигаемого топлива; принимаем равным 0,9.

К₁ = 0,9*74,87=67,383.

К₂= 0,9*77,02=69,318.

Определяем количество теплоты Q_т, кДж/м³, воспринятое поверхностью нагрева, на 1 м³ сжигаемого газа по формуле

, (66)

.

.

По принятым двум значениям температуры υ′ и υ^″ полученным двум значениям Q_б и Q_т производим графическую интерполяцию для определения температуры продуктов сгорания после поверхности нагрева. Температура υ^″ на выходе из второго конвективного пучка равна 310 ⁰С.

Изм Лист № докум. Подп. Дата

БККП. 038505.000 ПЗ

Лист