Расчет конвективных поверхностей нагрева

где - коэффициент теплоотдачи [3];

- поправка на число рядов  труб по ходу продуктов сгорания [3];

- поправка на компоновку пучка  [3];

- коэффициент, учитывающий влияние  изменения физических параметров  потока [3];

Для температуры 300˚С после конвективной поверхности нагрева:

Для температуры 900˚С после конвективной поверхности нагрева:

Определяем  степень черноты газового потока

                                   (8.8)

где – коэффициент ослабления лучей трехатомными газами, (м·Мпа)^-1;

- суммарная объемная доля  трёхатомных газов

р=0,4Мпа – давление в газоходе

s – толщина излучающего слоя, м.

где - парциальное давление трёхатомных газов, Мпа (для агрегатов, работающих без наддува )

                                     (8.9)

Для температуры 300˚С после конвективной поверхности нагрева:

Для температуры 900˚С после конвективной поверхности нагрева:

Определяем  коэффициент теплоотдачи, учитывающий  передачу теплоты излучением в конвективных поверхностях нагрева

                                               (8.10)

где - коэффициент теплоотдачи [3], Вт/м²·К

а – степень черноты.

                                 (8.11)

 

 

Для определения  вычисляется температура загрязненной стенки

                                           (8.12)

где t – средняя температура окружающей среды (температура насыщения при давлении в котле Р=1,3 Мпа), ˚С;

˚С – при сжигании твердых топлив

Для температуры 300˚С после конвективной поверхности нагрева:

Для температуры 900˚С после конвективной поверхности нагрева:

Определяем  суммарный коэффициент теплоотдачи  от продуктов сгорания к поверхности  нагрева

                                 (8.13)

где - коэффициент использования, учитывающий уменьшение тепловосприятия поверхности нагрева вследствие неравномерного омывания её продуктами сгорания, частичного протекания продуктов сгорания мимо неё и образования застойных зон; для поперечного омывания пучков принимается .

Для температуры 300˚С после конвективной поверхности нагрева:

Для температуры 900˚С после конвективной поверхности нагрева:

Определяем  коэффициент теплопередачи

                                     (8.14)

где - коэффициент тепловой эффективности.

Для температуры 300˚С после конвективной поверхности нагрева:

Для температуры 900˚С после конвективной поверхности нагрева:

Определяем  количество теплоты, воспринятое поверхностью нагрева, на 1 кг топлива 

                                  (8.15)

Для температуры 300˚С после конвективной поверхности нагрева:

                                      (8.16)

Для температуры 900˚С после конвективной поверхности нагрева:

По принятым двум значениям температуры  и полученным двум значениям Q_б и Q_Т производится графическая интерполяция для определения температуры продуктов сгорания после поверхности нагрева.

Рисунок 8.1 – Графическое определение расчётной температуры

 

Так как  значение не более чем на 50˚С меньше или больше предварительно принятых температур, поэтому определяем только , сохранив прежний коэффициент теплопередачи.

 

Составляем  сводную таблицу.

Таблица 8.2

Теплотехнические  характеристики первого газохода

Наименование величины	Услов. Обоз-нач.	Расчёт-ная форму-ла	Результаты при
			300˚С	900˚С
Температура дымовых газов перед 1-м газоходом, ˚С		принято	1000	1000
Теплосодержание дымовых газов перед 1-м газоходом, кДж/кг		Таб. 4.1	14722,59	14722,59
Температура дымовых газов за первым газоходом, ˚С		принято	300	900
Теплосодержание дымовых газов за   1-м газоходом, кДж/кг		Таб. 4.1	4055,929	13108,86
Теплота, отданная продуктам сгорания, кДж/кг	Qб	(8.2)	9594	1446
Расчётная температура потока продуктов  сгорания в конвективном газоходе, ˚С		(8.4)	650	950
Температурный напор, ˚С	Δt	(8.5)	456	756

 

Продолжение таблицы 8.2

Средняя скорость продуктов сгорания в поверхности нагрева, м/с		(8.6)	8	10,6
Коэффициент теплоотдачи конвекцией от продуктов сгорания к поверхности  нагрева, Вт/м2·К		(8.7)	69,27	74,66
Толщина излучающего слоя, м	s	(8.9)	0,201	0,201
Коэффициент ослабления лучей трёхатомными газами, (м·Мпа)-1	кГ	(6.8)	7,88	10,61
Суммарная сила поглощения газовым потоком, м-ата	крs	(8.8)	0,1	0,14
Степень черноты газового потока	a	(8.11)	0,1	0,13
Коэффициент теплоотдачи излучением не запыленного потока, Вт/м2·К		[3]	3,1	7,02
Температура загрязненной стенки, ˚С	tз	(8.12)	254	254
Суммарный коэффициент теплоотдачи  от продуктов сгорания к поверхности  нагрева, Вт/м2·К		(8.12)	47	53,09

 

 

8.2 Тепловой расчёт второго газохода

По чертежу  определяются конструктивные характеристики второго конвективного  газохода: площадь  поверхности нагрева, шаг  труб и рядов (расстояния между осями  труб), диаметр труб, число труб в ряду, число рядов труб и площадь живого сечения для  прохода  продуктов сгорания (таблица 9). Для данной конструкции котла ширина газохода а=1,4 м, а высота b=2 м.

 

Таблица 8.3

Конструктивные  характеристики второго газохода

Наименование величин	Условные обозначения	Результаты
Поверхность нагрева, м2	Н	235
Число рядов труб:
вдоль оси котла	z1	9
поперек оси котла	z2	10
Диаметр труб, мм	dн	51х2,5
Расчётные шаги труб в мм.
Продольный	S1	100
поперечный	S2	110

 

Площадь живого сечения для прохода продуктов  сгорания (8.3)

                                     (8.3)

Предварительно  принимаем два значения температуры  продуктов сгорания после рассчитанного  газохода и

Определяем  тепло, отданное продуктам сгорания (8.2), кДж/кг:

Для температуры 300˚С после конвективной поверхности нагрева:

Для температуры 600˚С после конвективной поверхности нагрева:

Определяем  расчётную температуру потока продуктов  сгорания в конвективном газоходе (8.4):

Для температуры 300˚С после конвективной поверхности нагрева:

Для температуры 600˚С после конвективной поверхности нагрева:

Определяем  температурный напор (8.34)

Для температуры 300˚С после конвективной поверхности нагрева:

Для температуры 600˚С после конвективной поверхности нагрева:

Определяем  среднюю скорость продуктов сгорания в поверхности нагрева (8.356

Для температуры 300˚С после конвективной поверхности нагрева:

Для температуры 600˚С после конвективной поверхности нагрева:

Определяем  коэффициент теплоотдачи конвекцией от продуктов сгорания к поверхности  нагрева (8.7)

Для температуры 300˚С после конвективной поверхности нагрева:

Для температуры 600˚С после конвективной поверхности нагрева:

Определяем  степень черноты газового потока (8.8),

Для температуры 300˚С после конвективной поверхности нагрева:

Для температуры 600˚С после конвективной поверхности нагрева:

Определяем  коэффициент теплоотдачи, учитывающий  передачу теплоты излучением в конвективных поверхностях нагрева (8.10), (8.11)

Для температуры 300˚С после конвективной поверхности нагрева:

Для температуры 600˚С после конвективной поверхности нагрева:

Определяем  суммарный коэффициент теплоотдачи  от продуктов сгорания к поверхности  нагрев (8.13)

Для температуры 300˚С после конвективной поверхности нагрева:

Для температуры 600˚С после конвективной поверхности нагрева:

Определяем  коэффициент теплопередачи (8.13)

где - коэффициент тепловой эффективности для конвективных поверхностей нагрева при сжигании каменного угля.

Для температуры 300˚С после конвективной поверхности нагрева:

Для температуры 600˚С после конвективной поверхности нагрева:

Определяем  количество теплоты, воспринятое поверхностью нагрева, на 1 кг топлива (8.15), (8.16)

Для температуры 300˚С после конвективной поверхности нагрева:

Для температуры 600˚С после конвективной поверхности нагрева:

По принятым двум значениям температуры  и полученным двум значениям Q_б и Q_Т производится графическая интерполяция для определения температуры продуктов сгорания после поверхности нагрева.

Так как  не более чем на 50˚С меньше или больше одной из предварительно принятых температур, то определяем Q_T

 

Рисунок 8.2 – Графическое определение расчётной температуры

Составляем  сводную таблицу.

Таблица 8.4

Теплотехнические  характеристики второго газохода

Наименование величины	Условное обозначение	Расчёт-ная форму-ла		Результаты при
				300˚С	600˚С
Температура дымовых газов перед 2-м газоходом, ˚С		принято		650	650
Теплосодержание дымовых газов перед 2-м газоходом, кДж/кг		Таб. 8.3		10363,02	10363,02
Температура дымовых газов за вторым газоходом, ˚С		принято		300	600
Теплосодержание дымовых газов за   2-м газоходом, кДж/кг		Таб. 4.1		4341,32	90,15,25
Теплота, отданная продуктам сгорания, кДж/кг	Qб	(8.2)		5425,87	1219,33
Расчётная температура потока продуктов  сгорания в конвективном газоходе, ˚С		(8.4)		475	625
Температурный напор, ˚С	Δt	(8.5)		281	431
Средняя скорость продуктов сгорания в поверхности нагрева, м/с		(8.6)		3,76	4,52
Коэффициент теплоотдачи конвекцией от продуктов сгорания к поверхности  нагрева, Вт/м2·К		(8.8)		37,69	40,88
Толщина излучающего слоя, м	s		(8.9)	0,201		0,201
Коэффициент ослабления лучей трёхатомными газами, (м·Мпа)-1	кГ		(6.8)	59		67,52
Суммарная сила поглощения газовым потоком, м-ата	крs		(8.8)	0,74		0,85
Степень черноты газового потока	a		(8.11)	0,52		0,57
Коэффициент теплоотдачи излучением не запыленного потока, Вт/м2·К			[3]	19,24		24,51
Температура загрязненной стенки, ˚С	tз		(8.12)	254		254
Суммарный коэффициент теплоотдачи  от продуктов сгорания к поверхности  нагрева, Вт/м2·К			(8.13)	56,93		65,39
Коэффициент теплопередачи, Вт/м2·К	К		(8.14)	37		42,5
Температурный напор, ˚С	Δt		(8.15)	171		187
Количество теплоты, воспринятое  поверхностью нагрева, кДж/кг	QТ		(816)	4373		5493