Расчет конвективных поверхностей нагрева

 

При расчете конвективных поверхностей используют:

 

а) уравнение теплового баланса, в которых приравнивается тепло, отданное газами, с одной стороны:

(45)

 = 29693,4 кДж/кг

По диаграмме  дымовых газов определяют величину  по температуре . Зависимость представлена на Рисунке 2.

  кДж/кг

  кДж/кг

  кДж/кг

 

б) уравнение теплопередачи:

(46)

 

Коэффициент теплопередачи рассчитывают по формулам:

(47)

 - коэффициент теплоотдачи от дымовых газов к стенке

 Н – площадь конвективных поверхностей

- температурный напор

 - коэффициент теплоотдачи от дымовых газов к стенке, , определяется как:

(48)

 - коэффициент теплоотдачи конвекцией

 - коэффициент омывания труб. Как правило, для парообразующих притопочных пучков водотрубных вертикальных котлов, пучков, находящихся на резких поворотах газового потока .

 

При поперечном омывании шахматных гладкотрубных пучков труб газом или воздухом коэффициент теплоотдачи конвекцией  рассчитывают по формуле:

 - коэффициент теплопроводности, ;

- наружный диаметр трубы, м;

W- скорость газового потока, ;        

 - критерий Прандтля;

- поправка на число рядов труб;

- поправка на компоновку;

 - кинематическая вязкость для продуктов сгорания;

 

Физические параметры , ,  для воздуха и продуктов сгорания среднего состава принимают по средней температуре потока из таблицы. [5]

(50)

 

921,8	151	10,18	0,58
971,8	161	10,62	0,58
1021,8	172	11,05	0,57

Таблица 2

 

Скорость потока газов при поперечном омывании пучка труб – W рассчитывают по следующей формуле:

(51)

- площадь живого сечения при поперечном омывании пучка труб:

(52)

- средняя длина проекции активно работающей, в рассматриваемом пучке, трубы

(без учета застойных зон) на плоскость, перпендикулярную направлению потока;

- ширина газохода;

- число труб в ряду;

- наружный диаметр.

(52)

 

Значения , , ,  определяем по чертежу

 м

=11

=0,029 м

 м

м/с

м/с

м/с

Поправка на компоновку , определяемая в зависимости от относительных поперечного  и продольного  шагов рассчитывают по формуле (55):

                                                                         (53)

                                                                    (54)

(55)

Поправку на число рядов труб  определяют по следующей формуле:

- число рядов труб по направлению потока.

Коэффициент теплоотдачи излучением  определяют по формуле:

(57)

 - степень черноты газового потока при его средней температуре

(58)

 

(59)

 - коэффициент ослабления лучей трехатомными газами.

(60)

- суммарная объемная доля трехатомных газов в газоходе;

- давление в топке, Мпа;

S - эффективная толщина излучающего слоя газов в межтрубном пространстве для

гладкотрубных пучков определяют по формуле:

(61)

 

 

 

Температура наружной поверхности стенки труб определяют по формуле:

(62)

 - средняя температура обогреваемой среды, . Для кипящей жидкости её принимают равной температуре насыщения. t = 164,96    

         

- коэффициенты загрязнения. Зависит от скорости движения газов. [5]

 (м²·К/Вт)     

Н - испарительная конвективная поверхность нагрева. Определяется из прототипа котла.

Н = 57,9  

 

 

                

 

 

 

 

При поперечном омывании шахматных гладкотрубных пучков труб

a = 0.45

b = 1.72

z = 11*20 = 220

м/с

м/с

м/с

- коэффициенты загрязнения. Зависит от скорости движения газов. [5]

 (м²·К/Вт)     

 

 

 

                

                

 

Найдём среднее значение  коэффициента теплоотдачи

 

                                   

Температурный напор  есть усредненная по всей поверхности нагрева разность температур греющей (газов) о обогреваемой среды. Для противотока и прямотока  определяется по формуле:

(64)

 - разность температур между теплоносителями в том конце поверхности нагрева, где она больше;

 =      (65)

- разность температур на другом конце поверхности, где она меньше.

(66)

 

 

 

 

 

	кВт			W м/с			Q  кВт
800	1018	183,53	17,65	24,16	1194,815	517,96	2654,2
900	819,55	188,82	18,5	25,17	1244,815	498,4	2950,3
1000	616,56	191,96	19,4	26,18	1294,815	480,87	3242,4

Таблица 3

Рисунок 3

Из графика Q = f(t^’’) в точке пересечения находим истинные значения

Q_ист = 1730(кВт) и t_ист = 445 ºС которые следует принять при расчете.