10 Совместный расчет второго и третьего котельного пучка

Задачей расчета второго и третьего котельного пучка является определение температуры газов за ним, его тепловосприятия.

10.1 Конструктивные характеристики второго и третьего котельного пучка:

расположение труб – коридорное;

количество рядов труб z₂=27;

количество труб в ряду z₁=18

диаметр труб d = 51 мм;

толщина стенки трубы =2,5 мм;

глубина газохода a =2,350м;

высота газохода h=1,925 м;

поперечный шаг труб S₁= 110 мм;

продольный шаг труб S₂=95 мм;

относительный поперечный шаг труб ;

относительный продольный шаг труб ;

средняя длина труб в пучке:l_ср=2,150м;

Площадь живого сечения для прохода дымовых газов:

F_кп2+кп3=а·h-l_ср·d·z₁=2,350·1,925-2,150·0,051·18=2,55 м².

10.2 Температура на входе во второй и третий котельный пучок равна температуре на выходе из первого котельного пучка =588ºC (T'_кп2+кп3 = 861 K), при которой энтальпия газов на входе во второй и третий котельный пучок по табл. 3.1 равна Н' _кп2+кп3 = 9682,7 кДж/кг.

Температуру на выходе из второго и третьего котельного пучка принимаем равной = 401ºC (T" _кп2+кп3 = 674K), при которой энтальпия газов на выходе из второго и третьего котельного пучка по табл. 3.1 равна Н" _кп2+кп3 = 7149,9 кДж/кг.

Средняя температура газов во втором и третьем котельном пучке [1, п.7-17]:

ºС, (Т_кп2+кп3 = 767,5 К).

10.3 Поверочный расчет второго и третьего котельного пучка выполняется на основании уравнений теплового баланса и теплообмена по известным температуре и энтальпии газов перед вторым и третьим котельным пучком, конструктивным характеристикам поверхности нагрева [1, п.7-02]:

Q_б^кп2+кп3 = φ∙( H' _кп2+кп3 - H" _кп2+кп3 + Δα∙Н_0.прс) , кДж/кг;

, кДж/кг,

где

Н_2кп+3кп – расчетная поверхность второго и третьего котельного пучка, м²;

z – число труб второго и третьего котельного пучка;

d – диаметр труб второго и третьего котельного пучка, м;

ℓ - длина труб второго и третьего котельного пучка, м;

k - коэффициент теплопередачи, Вт/(м²∙К);

Δt - температурный напор, ºС.

10.3.1 Тепло, отданное газами второму и третьему котельному пучку:

Q_б^кп2+кп3 = φ∙( H' _кп2+кп3 - H" _кп2+кп3) = 0,985∙(9682,7-7149,9) = 2104,7 кДж/кг.

10.3.2 Определим тепловосприятие второго и третьего котельного пучка по уравнению теплопередачи.

10.3.2.1 Расчетную поверхность второго и третьего котельного пучка определяем по [3, стр.98]:

Н _кп2+кп3 = z₁∙z₂∙π∙d∙ℓ_ср;

Н _кп2+кп3 = 27∙18∙3,14∙0,051∙2,150 = 167,33 м².

10.3.2.2 Температурный напор:

При P_б=1,4 МПа, t_н=195,05 ºС;

Δt= - t_н, где

Δt=401-195,05=205,95 ºС.

10.3.2.3 Коэффициент теплоотдачи конвекцией зависит от скорости и температуры потока, диаметра и расположения труб в пучке, вида поверхности (гладкая или оребренная) и характера ее омывания (поперечное, продольное или косое), физических свойств омывающей среды.

Расчетная скорость дымовых газов [1, п. 7-15]:

, м/с,

где V_г^н – объем продуктов сгорания 1 кг топлива; определяем по табл. 1;

В_р – расчетный расход топлива, кг/с;

F_г – площадь живого сечения для прохода газов, м².

Тогда

м/с.

Конвективное излучение для второго и третьего котельного пучка:

Коэффициент теплоотдачи конвекцией при поперечном омывании коридорных гладкотрубных пучков определяется по [2, стр.178, ф.(11.28)]:

α_к = α_н∙C_z∙C_s∙C_ф , Вт/(м²∙К) ,

где

C_z – поправка на число рядов труб по ходу газа, [1,стр.221, номограмма 7]; C_z = 1;

C_s – поправка на геометрическую компоновку пучка, [1,стр.221, номограмма 7]; C_s = 1;

C_ф – поправка, учитывающая влияние изменения физических характеристик, [1,стр.221, номограмма 7]; C_ф = 1,01;

α_н – номограммный коэффициент теплоотдачи, [1,стр.220, номограмма 7]; α_н = 53 Вт/(м²∙К).

α_к = 53∙1∙1∙1,01 = 53,53 Вт/(м²∙К);

Коэффициент теплопередачи равен:

k=ψ∙α_к=0,68∙53,53=36,4 Вт/(м²∙К).

Таким образом, величина тепловосприятия второго и третьего котельного пучка, рассчитываемая по уравнению теплообмена, будет равна:

кДж/кг.

10.3.3 Расхождение между значением тепловосприятия и значением тепловосприятия составляет [3, п.7.3]:

%.

Полученное расхождение тепловосприятий не превышает допустимое (2 %), поэтому нет необходимости делать второе приближение и расчетной температурой после прохождения второго и третьего котельного пучка является = 401ºC.