Расчет конвективного пучка котла

 

Расчет конвективных поверхностей котельного агрегата производим в нижеприведенной последовательности.

По техническим характеристикам котлоагрегата определим конструктивные характеристики газохода котла:

· значение площади поверхности нагрева одного конвективного пучка Н=203,4 м²;

· поперечный шаг труб,S₁ = 64 мм;

· продольный шаг труб,S₂ = 40 мм;

· число труб в ряду,z₁ = 45 шт.;

· число рядов труб по ходу продуктов сгорания,z₂ = 15 шт.;

· наружный диаметр, толщина стенки трубы,

· площадь сечения для прохода продуктов сгорания, F = 1,93 м².

· Рассчитываем относительный шаг:

· поперечный

· продольный

Принимаем предварительную величину температуры продуктов сгорания после газохода:

Определяем теплоту, которая отдана продуктами сгорания, используя уравнение теплового баланса(40):

 

, кДж/м³ (40)

 

где – коэффициент сохранности теплоты;

Н'– значение энтальпии продуктов сгорания перед поверхностью нагрева,

 

принимается из расчета топочной камеры Н'=Н_т"= 19913,71кДж/м³ при

=1131,79^оС;

Н"– значение энтальпии продуктов сгорания после конвективного пучка,

принимается из таблицы 3 при = 155 ^оС Н₁" = 2511,98 кДж/м³;

, присос воздуха в конвективном пучке;

Н^о_пр.в. – значение энтальпии присосанного воздуха при t_в = 35 ^оС,

Н^о_пр.в. = Н^о_х.в. = 381,28 кДж/ м³;

 

кДж/м³

 

Значение расчетной температуры продуктов сгорания в конвективном газоходе определяется по выражению(41):

 

, ^оС (41)

 

^оС

 

Определим температурный напор(42):

 

^оС (42)

 

где t_к– значение температуры охлаждающей среды – для исследуемого

водогрейного котельного агрегата – t_к=110 ^оС

 

 

Посчитаем значение средней скорости продуктов сгорания в поверхности нагрева(43):

 

, м/с (43)

 

м/с

Определим величину коэффициента теплоотдачи конвекцией от продуктов сгорания к поверхности нагрева в случае поперечного омывания коридорных пучков, используя следующее выражение (44):

 

, Вт/(м²К) (44)

 

где – коэффициент теплоотдачи – определяется с помощью номограммы[1];

= 115 Вт/м²К;

с_z– значение поправки на число рядов труб, определяется с помощью

номограммы [1], с_z = 1;

с_s– значение поправки на компоновку пучка, определяется с помощью

номограммы [1],

с_s = 1,02;

с_ф– коэффициент, который учитывает влияние параметров потока,

определяется с помощью номограммы [1]:

 

Вт/(м²К)

 

Далее вычисляется величина черноты газового потока (а). При этом необходимо вычислить суммарную оптическую толщину(45):

 

, (45)

 

где s – значение толщины излучающего слоя – для гладкотрубных пучков

определяется с помощью выражения(46):

 

, м (46)

 

 

где к_зл. – значение коэффициента ослабления лучей золовыми частицами,

принимается к_зл. = 0 (при сжигании газового топлива);

– концентрация золовых частиц, принимается ;

р – давление в газоходе, принимается для котельных агрегатов без надува

0,1МПа;

к_г – значение коэффициента ослабления лучей трехатомными газами,

определяется с помощью выражения(47):

 

, (47)

 

, (48)

 

 

,

 

Определяется величина коэффициента теплоотдачи , который учитывает передачу теплоты через излучение(49):

 

,Вт/м²К (49)

 

где – значение коэффициента теплоотдачи, определяется по номограмме [1],

Вт/м²К;

а – величина черноты продуктов сгорания, которая определяется с помощью

номограммы[1], ;

с_г – значение коэффициента, который учитывает температуру стенки,

определяется с помощью номограммы.

С целью определения и с_г рассчитаем температурузагрязненной стенки(50):

, ^оС (50)

 

где t – температура окружающей среды,t = 85^оС;

– при сжигании газа принимается равной, 25^оС;

^оС,

 

 

Вт/м²К.

 

Рассчитаем значение суммарного коэффициента теплоотдачи от продуктов сгорания относительно поверхности нагрева(51):

, Вт/м²К (51)

 

где – значение коэффициента использования, который учитывает уменьшение

тепловосприятия поверхности нагрева, принимается [1]

 

Вт/м²К,

 

Определяется коэффициент теплопередачи(52):

 

, Вт/м²К (52)

 

где – значение коэффициента тепловой эффективности: ;

 

Вт/м²К,

 

Определяется величина теплоты, которая воспринята поверхностью(53):

 

,кДж/м³ (53)

 

 

кДж/м³,