Тепловой расчёт топки

Объём топки, V_т в м³

Полная лучевоспринимающая поверхность, H_л в м²

Диаметр экранных труб, d_н в мм

Шаг труб боковых экранов, S_б.э в мм

Относительный шаг труб боковых экранов, S_б.э/ d_н

15,6

21,4

51×2,5

80

1,57

Наименование величин

Условные обозначения

Расчётные формулы или основания

Расчётные данные

Результаты

Объём топочного пространства в м³

V_т

Табл.3

-

15,6

Общая площадь ограждающих поверхностей в м³

H_ст

Табл.

-

109

Эффективная толщина излучающего слоя в м

S

0,52

Лучевоспринимающая поверхность нагрева в м²

H_л

Табл.3

-

21,4

Степень экранирования топки

ψ

0,196

Положение максимума температур

χ

0,26

Значение коэффициента

m

-

0

Суммарная поглощательная способность трёхатомных газов в м·ата

P_пS

r_пS

по диаграмме

-

0,6

Температура газов на выходе из топки в ⁰С

Принимается с последующим уточнением – 900

-

-

Значение коэффициента ослабления лучей трёхатомными газами

k_г

Рис.

-

0,42

Значение коэффициента ослабления лучей топочной средой

k

0,42×0,271

0,114

Сила поглощения запылённым потоком газов

kpS

0,114×0,6

0,068

Степень черноты несветящейся части пламени

a_ис

номограмма

-

0,32

Степень черноты факела

a_ф

0,32(1-0)

0,32

Значение условного коэффициента загрязнения лучевоспринимающей поверхности нагрева

ζ

-

-

0,8

Произведение

ψζ

ψζ

0,196×0,8

0,157

Тепловыделение в топке на 1 м² ограждающих её поверхностей в ккал/м²·ч

-

32025

Постоянные величины расчётного коэффициента M

А, В

-

-

Значение расчётного коэффициента M

М

0,52-0,3·0,26

0,44

Температура дымовых газов на выходе из топки , ⁰С

-

номограмма

-

900

Теплосодержание дымовых газов на выходе из топки в ккал/м³

диаграмма

-

4455

Тепло, переданное излучением в топке, в ккал/м³

Q_л

0,97(8137-4455)

3572

Тепловое напряжение топочного объёма в ккал/м³·ч

245850

Наименование величин

Условные обозначения

Расчётные формулы

Результаты

Общий вид

Числовые значения

Поверхность нагрева в м²

H₁

По чертежам

116,9

Число рядов труб:

вдоль оси котла

поперёк

z₁

z₂

-

-

-

-

9

20

Диаметр труб в мм

d_н

-

-

51×2,5

Расчётные шаги труб в мм:

продольный

поперечный

S₁

S₂

-

-

-

-

110

100

Сечение для прохода газов в м²

F₁

ab-z₁bd_н

(1,6×2,1-9×2,1×0,051)

2,4

Эффективная толщина излучающего слоя в м

S_I

0,1836

Наименование величин

Условные обозначения

Расчётные формулы

Результаты при

Общий вид

Числовые значения

500⁰C

300⁰C

Температура дымовых газов перед первым газоходом в ⁰C

Из расчёта топки

Табл.5

900

900

Теплосодержание дымовых газов перед первым газоходом в ккал/м³

Диаграмма I-

-

4455

4455

Температура дымовых газов за первым газоходом в ⁰C

Задаёмся

-

500

300

Теплосодержание дымовых газов за первым газоходом в ⁰C

-

Используем I- -диаграмму

Рис.1

2100

700

Тепловосприятие первого газохода по уравнению теплового баланса в ккал/ч

Q_б

0,97×429×(4455-2100+0)

0,97×429×(4455-700+0)

0,98×10⁶

-

-

1,56×10⁶

Средний температурный напор в ⁰C

Δt_ср

478,5

316,5

Средняя температура дымовых газов в ⁰C

_ср

700

600

Средняя скорость дымовых газов в м/сек

ω_ср

1,72

1,285

Значение коэффициента теплоотдачи конвекцией в ккал/м²×ч×град

α_к

номограмма

c_zc_фα_н

1×1,06×16,2

1×1,09×9

17,2

-

-

9,8

Суммарная поглощательная способность трехатомных газов в м-ата

P_пS

r_пS

(табл.4)

-

0,6

0,6

Значение коэффициента ослабления лучей трёхатомными газами

k_г

номограмма

-

0,89

0,96

Суммарная сила поглощения газовым потоком в м-ата

kpS

0,89×0,6

0,96×0,6

0,53

-

-

0,58

Степень черноты газового потока

α

диаграмма

0,34

0,39

Значение коэффициента загрязнения поверхности нагрева в ккал/м²·ч·град

ε

Табл.

-

0,005

0,005

Температура наружной поверхности загрязнённой стенки в град

t_ст

917

1349

Значение коэффициента теплоотдачи излучением незапылённого потока в ккал/м²·ч·град

α_л

номограмма

α_нαс_г

112×0,34×0,97

107×0,39×0,97

36,9

-

-

40,5

Значение коэффициента омывания газохода дымовыми газами

ω

-

-

0,9

0,9

Значение коэффициента теплопередачи в первом газоходе в ккал/м²·ч·град

K_I

-

41,5

39,6

Тепловосприятие первого газохода по уравнению теплопередачи в ккал/ч

Q_т

K_IH_IΔt_ср

41,5×116,9×478,5

39,6×116,9×316,5

2,3×10⁶

-

-

1,47×10⁶

Наименование величин

Условные обозначения

Расчётные формулы

Результаты

Общий вид

Числовые значения

Поверхность нагрева в м²

H_II

По чертежам

116,9

Число рядов труб:

вдоль оси котла

поперёк

z₁

z₂

-

-

-

-

7

20

Диаметр труб в мм

d_н

-

-

51×2,5

Расчётные шаги труб в мм:

продольный

поперечный

S₁

S₂

-

-

-

-

110

100

Сечение для прохода газов в м²

F_II

ab-z₁bd_н

(1,075×2,1-7×2,1×0,051)

1,51

Эффективная толщина излучающего слоя в м

S_II

0,1836

Наименование величин

Условные обозначения

Расчётные формулы

Результаты при

Общий вид

Числовые значения

300⁰C

200⁰C

Температура дымовых газов перед вторым газоходом в ⁰C

Из расчёта первого газохода

-

330

330

Теплосодержание дымовых газов перед вторым газоходом в ккал/м³

Диаграмма I-

-

1900

1900

Температура дымовых газов после второго газохода в ⁰C

Задаёмся

-

300

200

Теплосодержание дымовых газов после второго газохода в ⁰C

Используем I- -диаграмму

Рис.1

1520

600

Тепловосприятие второго газохода по уравнению теплового баланса в ккал/ч

Q_б

0,97×429×(1900-1520+60,8)

0,97×429×(1900-600+60,8)

183430

-

-

566270

Средний температурный напор в ⁰C

Δt_ср

120,4

41,7

Средняя температура дымовых газов в ⁰C

_ср

315

265

Средняя скорость дымовых газов в м/сек

ω_ср

1,81

1,43

Значение коэффициента теплоотдачи конвекцией в ккал/м²×ч×град

α_к

номограмма

c_zc_срα_н

1×1,06×21

1×1,07×20

22,3

-

-

21,4

Суммарная поглощательная способность трехатомных газов в м-ата

P_пS

r_пS

(табл.4)

-

0,6

0,6

Значение коэффициента ослабления лучей трёхатомными газами

k_г

номограмма

-

1,6

1,71

Суммарная сила поглощения газовым потоком в м-ата

kpS

1,6×0,6

1,71×0,6

0,96

-

-

1,03

Степень черноты газового потока

α

диаграмма

0,6

0,64

Значение коэффициента загрязнения поверхности нагрева в ккал/м²·ч·град

ε

Табл.

-

0,005

0,005

Температура наружной поверхности загрязнённой стенки в град

t_ст

273

436

Значение коэффициента теплоотдачи излучением незапылённого потока в ккал/м²·ч·град

α_л

номограмма

α_нαс_г

53×0,6×0,93

50×0,64×0,92

29,6

-

-

29,4

Значение коэффициента омывания газохода дымовыми газами

ω

-

-

0,9

0,9

Значение коэффициента теплопередачи во втором газоходе в ккал/м²·ч·град

K_II

-

39,8

39,1

Тепловосприятие второго газохода по уравнению теплопередачи в ккал/ч

Q_т

K_IIH_IIΔt_ср

39,8×116,9×120,4

39,1×116,9×41,7

560175

-

-

190602

Наименование характеристик

Обозначение

Размерность

Числовое значение

Диаметр труб

d_н/d_в

мм

76/60

Поперечный шаг

Продольный шаг

S₁

S₂

мм

мм

150

150

Относительный поперечный шаг

S₁/ d_н

-

1,97

Относительный продольный шаг

S₂/ d_н

-

1,97

Средняя длина одной трубы

l_ср

м

2000

Число труб в ряду колонки

z₁

шт.

3

Число рядов труб по ходу газов

z₂

шт.

15

Живое сечение для проходов газов

F_г

м²

5,4

Поверхность нагрева

H_вэ

м²

132,8

Наименование величин

Условные обозначения

Расчётные формулы

Результат

Общий вид

Числовые значения

Температура дымовых газов перед экономайзером в ⁰C

245

Теплосодержание дымовых газов перед экономайзером в ккал/м³

Диаграмма I-

-

1100

Температура дымовых газов после экономайзера в ⁰C

Была принята

-

140

Теплосодержание дымовых газов после экономайзера в ⁰C

Используем I- -диаграмму

-

700

Тепловосприятие в водяном экономайзере в ккал/ч

Q_э

0,97×429×(1100-700+0,1×10×0,32×190)

191753

Количество питательной воды, проходящей через экономайзер в л/ч

D_э

6252

Температура питательной воды перед экономайзером в ⁰C

По заданию

-

100

Температура питательной воды на выходе из экономайзера в ⁰C

131

Перепад температур между температурой насыщения и температурой воды на выходе из экономайзера

в ⁰C

-

194-131

63

Средний температурный напор в ⁰C

Δt_ср

77

Средняя температура дымовых газов в ⁰C

_ср

193

Средняя скорость дымовых газов в экономайзере в м/сек

ω_ср

0,55

Коэффициент теплопередачи в ккал/м²·ч·град

k_э

номограмма

5,5·1,02

5,61

Расчётная поверхность нагрева экономайзера в м²

H_э

444

Число труб в ряду в шт.

m

было принято

-

15

Число горизонтальных рядов в шт.

n

12

Наименование характеристик

Обозначение

Размерность

Числовое значение

Диаметр труб

d_н/d_в

мм

51/48

Поперечный шаг

S₁

мм

58

Продольный шаг

S₂

мм

38

Относительный поперечный шаг

S₁/ d_н

-

1,14

Относительный продольный шаг

S₂/ d_н

-

0,745

Средняя длина одной трубы

l_ср

м

3800

Число труб в ряду

z₁

шт.

10

Число рядов труб

z₂

шт.

22

Живое сечение для проходов газов

F_г

м²

0,47

Живое сечение для прохода воздуха

F_в

м²

0,48

Поверхность нагрева

H_вэ

м²

132

Количество труб

z

шт.

232

Количество секций

n

шт.

1

Наименование величин

Условные обозначения

Расчётные формулы

Результат

Общий вид

Числовые значения

Температура воздуха перед воздухоподогревателем в ⁰C

Задаёмся

-

50

Температура воздуха после воздухоподогревателя в ⁰C

По заданию

-

190

Тепловосприятие в воздухоподогревателе в ккал/ч

Q_воз

(1,1-0,1)·10·0,32·429·(190-50)

192192

Температура дымовых газов перед воздухоподогревателем в ⁰C

Задаёмся

-

500

Теплосодержание дымовых газов перед воздухоподогревателем в ккал/м³

Диаграмма I-

-

2800

Теплосодержание дымовых газов после воздухоподогревателя в ккал/м³

2399

Температура дымовых газов перед воздухоподогревателем в ⁰C

Диаграмма I-

-

425

Средний температурный напор в ⁰C

Δt_ср

342,5

Средняя скорость дымовых газов в воздухоподогревателе в м/сек

ω_ср

Задаёмся

-

10

Значение коэффициента теплоотдачи конвекцией в ккал/м²×ч×град

α_к

номограмма

c_zc_фα_н

1,2×1,04×22,5

28

Значение коэффициента теплоотдачи от стенки к воздуху в ккал/м²×ч×град

α₂

номограмма

c_zc_s c_фα_н

1·1,02·0,92·42,5

52

Коэффициент теплопередачи в ккал/м²·ч·град

K_воз

12,7

Температура стенки воздухоподогревателя в град

t_ст

291,3