РАСЧЕТ ПАРООБРАЗУЮЩИХ ПОВЕРХНОСТЕЙ НАГРЕВА

Тепловой расчет конвективных парообразующих поверхностей нагрева котла сводится к совместному решению уравнения теплового баланса и уравнения теплопередачи.

Уравнение теплового баланса:

,

где – количество теплоты, отдаваемое продуктами сгорания, кВт;

– энтальпия газов на входе в газоход, кДж/кг;

– энтальпия газов на выходе из газохода, кДж/кг.

Уравнение теплопередачи:

,

где – количество теплоты, воспринятое поверхностью нагрева Н, кВт;

k – коэффициент теплопередачи в парообразующем пучке, Вт/(м2·К);

– среднелогарифмический температурный напор, ºС.

,

где α1 – суммарный коэффициент теплоотдачи и теплопередачи, Вт/(м2·К);

ε – коэффициент загрязнений, ε = 8·10-3 м2·К/Вт.

,

где αК – коэффициент теплоотдачи конвекцией при поперечном омывании потоком газов шахматных гладкотрубных пучков, Вт/(м2·К);

ωП – коэффициент полноты смывания поверхности нагрева;

αЛ – коэффициент теплоотдачи излучением в пучке, Вт/(м2·К).

,

где λ – теплопроводность продуктов сгорания при их средней температуре, Вт/(м·К);

– средняя скорость газов в парообразующем пучке, м/с;

Pr – число Прандтля для продуктов сгорания при их средней температуре;

СZ – поправка на число рядов труб;

CS – поправка на относительные поперечные и продольные шаги труб;

ν – кинематическая вязкость продуктов сгорания при их средней температуре, мм2/с.

,

где ТП – средняя температура газов в пучке, К;

fГ – живое сечение для прохода газов, м2.

.

Значение температуры газов на выходе из пучка снимается с диаграммы «IГ - tГ» (прил. 2) по значению I1.

Энтальпия газов на выходе из пучка, кДж/кг:

,

где QП – тепловая мощность парообразующего пучка, кВт.

t1 = 600ºС (см. прил. 2).

ТП = tП + 273 = 792 + 273 = 1065    К.

λ = 9,15·10-2 Вт/(м·К); Pr = 0,6; ν = 131,8·10-6 м2/с;

,

где l1 – средняя длина труб в пучке, м;

Z1 – число труб в одном ряду пучка.

Средняя длина труб снимается с компоновочного эскиза (см. прил. 4), l1 = 3,2 м.

,

где S1 – поперечный шаг труб, мм.

Число рядов труб в пучке: Z2 = 6.

Относительный поперечный шаг труб:

.

При Z2 < 10 и σ1 < 3,0

.

,

где – относительный диагональный шаг труб.

,

где σ2 – относительный продольный шаг труб.

,

где S2 – продольный шаг труб, мм.

σ2 = 1,5.

.

.

При 0,1 < φб ≤ 1,7 .

,

где lАКТ – активно омываемая длина труб, lАКТ = 2,75 м, снимается с компоновочного эскиза котла (прил. 4);

lР – расчетная длина труб между коллекторами, lР = 3,25 м, снимается с компоновочного эскиза котла (прил. 4);

.

,

где – степень черноты трехатомных газов в пучке;

ТЗАГР – температура поверхности загрязняющего слоя, К.

,

где – коэффициент ослабления лучей трехатомными газами, 1/(м·МПа);

SП – эффективная толщина излучающего слоя газов в межтрубном пространстве, м.

.

м.

.

,

где qП – принятая напряженность пучка, qП = 30·103 Вт/м2.

ºС.

ТЗАГР = tЗАГР + 273 = 400 + 273 = 673 К.

Вт/(м2·К).

Вт/(м2·К).

Вт/(м2·К).

,

где t′ – температура газов на входе в пучок, t′ = 964 ºС;

t″ – температура газов на выходе из пучка, t″ = 600 ºС.

ºС.

Расчетное число рядов труб в пучке:

,

где – расчетная поверхность нагрева парообразующего пучка, м2;

– поверхность нагрева одного ряда, м2.

м2.

м2.

.

Принятое число рядов труб в парообразующем пучке Z2 = 3.

Действительная поверхность нагрева пучка, м2:

м2.

Температуру на входе во второй пучок определяют по тепловому балансу пароперегревателя:

Энтальпия газов на выходе из пароперегревателя и на входе во второй пучок(парообразующий) :

t1 = 6000 C

t2 = 4550 C