Конвективные поверхности нагрева паровых и водогрейных котлов играют важную роль в процессе получения пара или горячей воды, а также использования теплоты продуктов сгорания, покидающих топочную камеру. Эффективность работы конвективных поверхностей в значительной мере зависит от интенсивности передачи теплоты продуктами сгорания воде и пару. Котельный пучок производственно − отопительных котлов является основной парообразующей поверхностью нагрева. На основе опыта эксплуатации котлов выработана относительно рациональная схема компоновки котельных пучков. Диаметр и шаги труб менять значительно по сравнению с существующими конструкциями при проектировании не следует, т.к. они определялись тоже опытом эксплуатации. Поверхность нагрева существенно менять также нельзя, т.к. она является основной парообразующей поверхностью котла. Поэтому тепловой расчёт котельного пучка приходится производить чаще всего поверочный, пользуясь соответствующими чертежами. При расчёте конвективных поверхностей нагрева используется уравнение теплопередачи и уравнение теплового баланса.
Количество теплоты (Qб), отданное продуктами сгорания, приравнивается к теплоте, воспринятой водой или паром. Для расчёта задаются температурой продуктов сгорания после рассчитываемой поверхности нагрева и затем уточняют её путём последовательных приближений.
1.Температура газов перед пучком θ/к.п, 
определяется из предыдущей поверхности нагрева, например из поворотной камеры: 
2. Энтальпия газов перед пучком, кДж/кг (кДж/м3), определялась ранее:
| (92) |
3. По чертежу или по таблицам характеристик котлоагрегатов таб.8.13.-8.25 [12] определяются конструктивные характеристики газохода:
|
|
H - площадь поверхности нагрева, м2;
S1 - поперечный шаг труб, м;
z1- число труб в ряду, шт.
z2 – число рядов труб по ходу продуктов сгорания, шт.
S2 - поперечный шаг труб, м
dH - наружный диаметр труб, м;
l – длина труб, расположенных в газоходе.
4. По конструктивным данным относительный поперечный S1 и продольный S2 шаги определяются по формулам:
 
| (93) |
5.Площадь живого сечения для прохода продуктов сгорания определяется по формулам:
- при поперечноF1, м2, и продольно F2, м2, омываемых гладких труб
F1 = aв-z1 
| (94) |
F2= aв-z1  ,
| (95) |
где а, в – размеры газохода в расчётных сечениях, м;
z1 – число труб в пучке
6. Задаются температурой дымовых газов за котельным пучком: 
оС (по справочнику)
7. Энтальпия газов за котельным пучком определяется по І-θ диаграмме по 
кДж/кг (кДж/м3)
8. Тепло, отданное газами в пучке Qб, кДж/кг (кДж/м3),определяется по формуле:
| (96) |
9. Тепло, отданное газами в пучке в 1с Q, кВт, определяется по формуле:
| (97) |
10. Средняя температура газов 
,0С, определяется по формуле
| (98) |
11. Температура кипения в барабане tнас,0С (для паровых котлов) или температура горячей воды; 
- для водогрейных котлов определяется по табл.3.1 [12]
12.Большая разность температур 
,0С, определяется по формуле:
| (99) |
13. Меньшая разность температур 
, 0С, определяется по формуле:
| (100) |
14. Средний температурный напор 
, 0С, определяется по формуле:
| (101) |
если 
то 
, оС
15. По таблице 1 расчёта определяем: объём газовV д.г, объёмную долю водяных паров 
, объёмную долю трёхатомных газов r 
, концентрацию золы µ для котельного пучка
|
|
16. Секундный расход газов Vс, м3/сек, определяется по формуле:
| (102) |
17. Средняя скорость газов 
, м/сек, определяется по формуле:
 м/сек
| (103) |
18. Коэффициент теплопередачи конвекцией от продуктов сгорания к поверхности нагрева αк, 
, определяется по формулам:
- при поперечном омывании коридорных и шахматных пучков, рис.6.1[15].
| (104) |
- при продольном омывании этих же пучков:
| (105) |
19. Температура наружных загрязнений труб tз,0С, определяется по формуле:
| (106) |
t - средняя температура окружающей среды; для паровых котлов принимается равной температуре насыщения при давлении в котле, а для водогрейных – полусумме температур воды на входе в поверхность нагрева и на выходе из неё, оС
- при сжигании твёрдых и жидких топлив принимается 600С, при сжигании газа -25оС
20. Эффективная толщина излучающего слоя газа S, м, определяется по формуле:
| (107) |
21. Суммарная поглощательная способность газа определяется по формуле:
| (108) |
где r 
- общая объёмная доля трёхатомных газов и водяных паров, принимается по таблице 1 расчёта
22. Коэффициент теплопередачи αл, , учитывающий передачу теплоты излучением в конвективных поверхностях нагрева, определяется по формулам:
- для запылённого потока (при сжигании твёрдого топлива)
| (109) |
- для незапыленного потока (при сжигании жидкого и газообразного топлива)
| (110) |
где αн- коэффициент теплоотдачи определяется по номограмме рис.6.4 [15]
а - степень черноты рис.5.6 Л1.
с г - коэффициент рис. 6.4 Л1.
Для определения степени черноты находится суммарная оптическая толщина крs
крs=  ,
| (111) |
Где 
коэффициент ослабления лучей трёхатомными газами, рис 5.4 [15]
|
|
к зл - коэффициент ослабления лучей золовыми частицами при сжигании твёрдого топлива в пылеугольных топках, рис 5.5 [15] При сжигании газа, жидкого и твёрдого топлива в слоевых и факельно- слоевых топках принимается к зл =0.
- концентрация золовых частиц, берётся из таблицы 1 расчёта.
р – давление в газоходе, для котельных агрегатов без наддува принимается равным 0,1МПа.
23. Суммарный коэффициент теплоотдачи от продуктов сгорания к поверхности нагрева α1, , определяется по формуле:
| (112) |
где ξ - коэффициент использования: для поперечно и сложно омываемых пучков принимается равным 
24. Коэффициент теплопередачи « к », , определяется по формуле:
 ,
| (113) |
где 
коэффициент тепловой эффективности, определяемый по таблицам 6.1 и 6.2 [15] в зависимости от вида сжигаемого топлива
25. Количество теплоты, воспринятое поверхностью нагрева, на 1кг или 1м3 топлива Q т, кВт, определяется по формуле:
| (114) |
26. Энтальпия газов за пучком 
, кДж/кг (кДж/м3), определяется по формуле:
 ,
| (115) |
27. Температура газов за пучком 
, 0С определяется из І-θ диаграммы по 