2.3 Расчёт конвективных пучков котла

Последовательность расчёта приведена ниже.

1) По чертежу определяются конструктивные характеристики рассчитываемого конвективного газохода: площадь поверхности нагрева, шаг труб и рядов (расстояние между осями труб), диаметр труб, число труб в ряду, число рядов труб и площадь живого сечения для прохода продуктов сгорания.

Площадь поверхности нагрева, расположенная в рассчитываемом газоходе определяется по формуле:

, (6.36)

где Н – площадь поверхности нагрева, м²;

d – наружный диаметр труб, м;

ℓ - длина труб, расположенных в газоходе (при изогнутых трубах – длина проекции труб), м;

n – общее число труб, расположенных в газоходе.

=3.14 ·0.051·2.5·50 = 20.12 м²

Из чертежа котлоагрегата определяются:

а) S₁ – поперечный шаг труб (в поперечном направлении по отношению к потоку) определяется по рисунку 6.8, м;

б) S₂ – продольный шаг труб (в продольном направлении по отношению к потоку), м;

в) z₁ – число труб в ряду;

г) z₂ – число рядов труб по ходу продуктов сгорания.

По конструктивным данным подсчитываются:

а) - относительный поперечный шаг;

б) - относительный продольный шаг.

Площадь живого сечения для прохода продуктов сгорания:

- при продольном омывании гладких труб

= (6.38)

где и b – размеры газохода в расчётных сечениях, м;

z – число труб в пучке.

4) Вычисляется расчётная температура потока продуктов сгорания в конвективном газоходе:

, (6.39)

где - расчётная температура продуктов сгорания, ºС;

и - температура продуктов сгорания на входе в поверхность и выходе из неё, ºС.

, ºС

5) Определяется температурный напор:

=492.5-250=242.5 ºС (6.40)

где t_К – температура охлаждающей среды; для парового котла принимается равной температуре кипения воды при давлении в котле, а для водогрейного – равной полусумме температур на входе в поверхность нагрева и выходе из неё, ºС.

6) Подсчитывается средняя скорость продуктов сгорания в поверхности нагрева:

, (6.41)

где w_Г – средняя скорость продуктов сгорания в поверхности нагрева, м/с;

В_Р – расчётный расход топлива определяется по формулам (5.34) и (5.35), кг/с или м³/с;

υ – объём продуктов сгорания на 1 кг твёрдого и жидкого топлива или на 1 м³ газа определяется из расчётных таблиц 5.2 и 5.3 при соответствующем коэффициенте избытка воздуха.

= м/с;

8) Вычисляется степень черноты газового потока по номограмме на рисунке 6.6. При этом необходимо вычислить суммарную оптическую толщину:

=3.85 (6.44)

где k_Г – коэффициент ослабления лучей трёхатомными газами, определяется по формуле (6.12);

k_{ЗЛ -} коэффициент ослабления лучей золовыми частицами, определяется по рисунку 5.5 при сжигании твёрдого топлива в пылеугольных топках, а при сжигании газа, жидкого и твёрдого топлива в слоевых и факльно-слоевых топках принимается k_ЗЛ = 0;

μ – концентрация золовых частиц;

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

Толщина излучающего слоя для гладкотрубных пучков:

(6.45)

9) Определяется коэффициент теплоотдачи, учитывающий передачу теплоты излучением в конвективных поверхностях нагрева:

- для не запылённого потока (при сжигании жидкого и газообразного топлива

= 29 Вт/(м²·К); (6.47)

где α _Л – коэффициент теплоотдачи, учитывающий передачу теплоты излучением в конвективных поверхностях нагрева, Вт/(м²·К);

α _Н – коэффициент теплоотдачи, определяется по номограмме на рисунке 6.11;

- степень черноты;

с_Г – коэффициент, определяется по рисунку 6.11.

11) Вычисляется коэффициент теплопередачи:

К = Ψ · α₁= 58.97 Вт/(м²·К); (6.50)

где К – коэффициент теплопередачи, Вт/(м²·К);

Ψ – коэффициент тепловой эффективности, определяемый из таблиц 6.5 и 6.6 в зависимости от вида сжигаемого топлива.

12) Определяется количество теплоты, воспринятое поверхностью нагрева, на 1 кг сжигаемого твёрдого и жидкого топлива или на 1 м³ газа:

= 1368.09 кДж/м³; (6.51)

где Q_Т – количество теплоты, воспринятое поверхностью нагрева, на 1 кг сжигаемого твёрдого и жидкого топлива или на 1 м³ газа, кДж/кг или кДж/м³;

∆t – температурный напор, определяется:

- для прямотока, противотока, перекрёстного тока с числом ходов более четырёх при постоянной температуре одной из сред (испарительные поверхности нагрева) и соотношении как среднеарифметическое разностей температур

= 442.6 ºС (6.54)