Расчет конвективных пучков котельного агрегата

Конвективные поверхности нагрева парового котла играют важную роль в процессе получения пара, а также использования теплоты продуктов сгорания, покидающих топочную камеру.

При расчете конвективных поверхностей нагрева используются уравнение теплопередачи и уравнение теплового баланса. Для расчета задаемся температурой продуктов сгорания после рассчитываемой поверхности нагрева и затем уточняем ее путем последовательных приближений. В связи с этим расчет ведем для двух значений температуры продуктов сгорания после рассчитываемого газохода. Расчет производим для 1м³ сжигаемого газа при нормальных условиях.

Расчет конвективных поверхностей котла ведем в следующей последовательности.

По чертежу котлоагрегата определяем следующие конструктивные характеристики газохода:

- площадь поверхности нагрева Н=110 м²;

- поперечный шаг труб S₁ = 110 мм;

- продольный шаг труб S₂ = 90 мм;

- число труб в ряду z₁ = 5 шт.;

- число рядов труб по ходу продуктов сгорания z₂ = 84 шт.;

- наружный диаметр и толщина стенки трубы

- площадь живого сечения для прохода продуктов сгорания F = 0,402 м².

Подсчитываем относительный шаг:

- поперечный (2.3.25) [1]

- продольный (2.3.26) [1]

Предварительно принимаем два значения температуры продуктов сгорания после рассчитываемого газохода:

Весь дальнейший расчет ведем для двух предварительно принятых

температур.

Определяем теплоту, отданную продуктами сгорания по уравнению теплового баланса, кДж/м³:

, (2.3.27) [1]

где - коэффициент сохранения теплоты;

Н' – энтальпия продуктов сгорания перед поверхностью нагрева; принимаем из расчета топочной камеры Н' = Н_т" = 22892,68 кДж/м³,

при О_т"= 1249 ^оС;

Н" – энтальпия продуктов сгорания после конвективного пучка, принимаем из таблицы 2.3 при: О₁" = 500 ^оС Н₁" = 8740,25 кДж/м³,

О₂" = 250 ^оС Н₂" = 4244,01 кДж/м³;

- присос воздуха в конвективном пучке;

Н^о_пр.в. – энтальпия присосанного воздуха при t_в = 30 ^оС,

Н^о_пр.в. = Н^о_х.в. = 379,8 кДж/м³;

кДж/м³,

кДж/м³.

Расчетную температуру потока продуктов сгорания в конвективном газоходе определяем по формуле, ^оС:

, (2.3.28) [1]

,

Определяем температурный напор, ^оС:

(2.3.29) [1]

где t_к – температура охлаждающей среды, принимаем для парового котла рав ной t₁ = 194,1 ^оС при Р₁ = 1,4 МПа;

Подсчитываем среднюю скорость продуктов сгорания в поверхности нагрева, м/с:

, (2.3.30) [1]

,

.

Определяем коэффициент теплоотдачи конвекцией от продуктов сгорания к поверхности нагрева при поперечном омывании коридорных пучков по формуле, Вт/(м²К):

, (2.3.31) [1]

где - коэффициент теплоотдачи определяемый по номограмме [1, рис.18-3],

= 105 Вт/м²К;

с_z – поправка на число рядов труб по ходу продуктов сгорания, определяем по номограмме [1, рис.18-3], с_z = 1,0;

с_s – поправка на компоновку пучка, определяем по номограмме

[1, рис.18-3],

с_s = 1,0;

с_ф–коэффициент, учитывающий влияние физических параметров потока, определяем по номограмме [1, рис.18-3], ;

,

.

Вычисляем степень черноты газового потока (а). При этом предварительно вычисляем суммарную оптическую толщину:

, (2.3.32) [1]

где s – толщина излучающего слоя, для гладкотрубных пучков определяем по формуле, м:

, (2.3.33) [1]

к_зл. – коэффициент ослабления лучей золовыми частицами, принимаем при сжигании газа к_зл. = 0;

- концентрация золовых частиц, принимаем ;

р – давление в газоходе, принимаем для котлов без надува равным 0,1МПа;

к_г – коэффициент ослабления лучей трехатомными газами, определяем по формуле:

,

где ; ;

,

,

,

.

Определяем коэффициент теплоотдачи , учитывающий передачу теплоты излучением, Вт/м²К:

, (2.3.34) [1]

где - коэффициент теплоотдачи, определяем по номограмме 18-3 [1], Вт/м²К;

а – степень черноты продуктов сгорания, определяем по номограмме 18-3 [1],: ;

с_г – коэффициент, учитывающий температуру стенки, определяем по номограмме 6.4 [3].

Для определения и с_г вычисляем температуру загрязненной стенки, ^оС:

, (2.3.35) [1]

где t – средняя температура окружающей среды, принимаем для паровых котлов равной температуре насыщения t₁ = 194,1^оС при Р = 1,4Мпа;

- при сжигании газа принимаем равной 25^оС;

^оС,

= 0,97.

Вт/м²К,

Вт/м²К.

Подсчитываем суммарный коэффициент теплоотдачи от продуктов сгорания к поверхности нагрева, Вт/м²К:

, (2.3.36) [1]

где - коэффициент использования, учитывающий уменьшение тепловосприятия поверхности нагрева, принимаем (1,ст.179)

Вт/м²К,

Вт/м²К.

Определяем коэффициент теплопередачи, Вт/м²К:

, (2.3.37) [1]

где - коэффициент тепловой эффективности, определяем по таблице (1,ст.179)

;

Вт/м²К,

Вт/м²К.

Определяем количество теплоты, воспринятое поверхность

нагрева, кДж/м³:

, (2.3.38) [1]

где - температурный напор для конвективной поверхности нагрева, определяем по формуле, ^оС:

, (2.3.39) [1]

где t_кип = t₁ = 194,1 ^оС при Р₁ = 1,4Мпа;

^оС,

^оС,

кДж/м³,

кДж/м³.

По принятым двум значениям температуры и и полученным двум значениям Q_б и Q_т строим график зависимости Q = f (О").

, ^оС

- Q_б

- Q_т

Рис.2.2 Графическое определение расчетной температуры

Так как при построении графика интерполяции ^оС, то принимаем ^оС и пересчет не производим.

Дата добавления: 2015-07-10