Дополнительные поверхности

Поверхность нагрева стенного пароперегревателя, м² Н
Тепловосприятие стенного пароперегревателя, кДж/кг 71·177(631-280)/ /74397=59
Поверхность нагрева экранов, м² H
Тепловосприятие экранов, кДж/кг 94·177(631-280)/ /74397=78

При расчёте экономайзера можно оценить его балансовое тепло­вос­при­я­тие , кДж/кг (кДж/м3), по уравнению

(4.16)

где – количество тепла, воспринимаемое на 1 кг (1м3) горючего лучевоспринимающими поверхностями топки, также конвективное тепло (без Дополнительные поверхности излучения из топки), воспринятое фестоном (либо навесноыми трубами), котельными пучками, перегревателями (подставляются величины, приобретенные из балансовых уравнений (4.1) и (4.5)).

По (4.5) определяется при помощи табл. 1.5 при соответственном (по значению ).

Температура воды на выходе их экономайзера определяется по значению энтальпии воды на выходе и давлению в барабане.

При использовании поверхностного Дополнительные поверхности пароохладителя, включаемого до экономайзера, энтальпия воды на входе в экономайзер, кДж/кг,

(4.17)

где – расход продувочной воды, кг/ч, устанавливаемый зависимо от свойства питательной воды .

Если принимается и находится массовая толика пара на выходе из экономайзера:

. (4.18)

Энтальпия газов за 2-ой ступенью экономайзера при двухступенчатой сборке может быть оценена из условия обеспечения надёжной Дополнительные поверхности работы верхней трубной доски 2-ой ступени воздухоподогревателя ( . По известной из расчёта предшествующей поверхности температуре газов на входе в экономайзер и отысканной температуре газов на выходе при помощи (4.5) определяется тепловосприятие 2-ой ступени экономайзера.

1-ая ступень экономайзера рассчитывается по значению энтальпии газов и энтальпии воды на входе в ступень. Гидравлическое сопротивление Дополнительные поверхности экономайзеров котлов среднего давления принимается менее 8 % давления в барабане.

При поверочном расчёте воздухоподогревателя известны входные энтальпии газов и воздуха . Тепловосприятие воздухоподогревателя может быть оценено при помощи формул (4.3) либо (4.5) по за ранее принятым значениям температуры жаркого воздуха либо по величине энтальпии уходящих газов Расчёт осуществляется способом поочередных Дополнительные поверхности приближений, что позволяет уточнить ранее принятые температуры уходящих газов и жаркого воздуха .

В случае двухступенчатой сборки расчёт 2-ой ступени делают по известной температуре газов на входе и температуре воздуха на выходе . Можно оценить тепловосприятие этой ступени исходя из того, что температура нагретого воздуха после первой ступени либо после всего воздухоподогревателя:

(4.19)

Такая Дополнительные поверхности оценка позволяет более точно принять при помощи (4.5) значение температуры газов за 2-ой ступенью воздухоподогревателя .

При расчёте первой ступени известны температура газов на входе и температура воздуха на входе. Расчёт промежной температуры нагретого воздуха (4.19) и тепловосприятия (4.3) упрощает подготовительную оценку неведомой температуры газов на выходе .

Расчёт тепловосприятия регенеративного вращающегося воздухоподогревателя (РВП) осуществляется Дополнительные поверхности также с внедрением формул (4.3) и (4.5).

После окончания расчётной оценки тепловосприятия теплообменных поверхностей и неведомых температур сред производится расчёт термообмена в поверхностях (последовательность расчёта соответствует расположению поверхностей по ходу газа). При всем этом уточняются тепловосприятия поверхностей и температуры сред. Для расчёта употребляется уравнение термообмена

(4.20)

где – тепло, воспринятое рассчитываемой поверхностью от Дополнительные поверхности омывающих газов за счёт конвективного и лучистого термообмена, отнесённое к 1 кг либо 1 м3 горючего, кДж/кг (кДж/м3); – расчётная поверхность нагрева, м2; k – коэффициент теплопередачи, отнесённый к расчётной поверхности, кДж/( );
– усреднённый по всей теплообменной поверхности температурный на­пор, ; – расчётный расход горючего, кг/ч [1, форм. 10–35].

Расчётная поверхность для Дополнительные поверхности кипятильных пучков, фестона, навесных труб, пароперегревателей и экономайзеров определяется как полная внешняя поверхность, м2:

(4.21)

где – число труб в ряду и число рядов по ходу газов; l – длина труб, м.

Для трубчатого воздухоподогревателя расчётная поверхность, м2, рассчитывается по среднему поперечнику :

(4.22)

где z – полное число труб в воздухоподогревателе.

Для РВВ расчётной поверхностью является Дополнительные поверхности двухсторонняя поверхность набивки.

Расчёт коэффициентов теплопередачи k для конвективных поверхностей нагрева следует вести по формулам, приведённым в табл. 4.20. Там же приведены формулы и номограммы, нужные для расчёта значений коэффициентов теплопотери , коэффициентов загрязнения , и некие другие данные, применяемые для расчёта коэффициентов теплопередачи.

В случае смешанного поперечно – продольного омывания гладкотрубных пучков труб Дополнительные поверхности коэффициент теплопередачи определяется раздельно для каждого участка по средним скоростям. Продольно омываемая часть рассчитывается при помощи коэффициента термический эффективности.

Общий коэффициент теплопередачи находится по формуле

. (4.23)

Для определения коэффициента теплопотери конвекцией нужны значения скоростей сред, омывающих теплообменную поверхность, температуры потоков, их физические характеристики, геометрические характеристики теплообменных поверхностей и нрав их омывания Дополнительные поверхности, а в отдельных случаях и температуры стены поверхности.





Расчётная скорость дымовых газов, м/с,

(4.24)

Расчётная скорость воздуха, м/с,

, (4.25)

где – см. табл. 1.3;

, (4.26)

где – см. (2.8).

Расчётная скорость воды и пара, м/с,

, (4.27)

где D и – расход среды, кг/ч, и её удельный объём, м3/кг.

Площади живого сечения для Дополнительные поверхности прохода сред могут быть приняты по конструктивным чертам рассчитываемых котлоагрегатов либо найдены расчётным оковём.

Для поперечно омываемых гладкотрубных пучков

, (4.28)

где a и b – размеры газохода в расчётном сечении, м; z1 – число труб в ряду трубного пучка; d – внешний поперечник труб, м; l – длина труб, м (при наличии изогнутых Дополнительные поверхности труб – проекция труб на плоскость, перпендикулярную направлению движения газов).

При течении среды снутри труб

, (4.29)

где z – число параллельно включённых труб; dвн – внутренний поперечник труб, м.

При течении среды меж трубами

, (4.30)

где z – число труб в пучке.

Для газохода с переменным живым сечением и неизменяющимся нравом омывания в расчёт вводится средняя площадь Дополнительные поверхности живого сечения:

(4.31)

При различных входном и выходном сечениях пучка в случае плавного конфигурации сечения усреднение делается по формуле

(4.32)

При наличии газовых коридоров , шунтирующих газоход трубного пакета , среднее проходное сечение подсчитывается по их сечениям:

(4.33)

где – коэффициенты сопротивления газоходов; – средние температуры газов в их, .

При расхождении площадей сечений менее чем на 25 % можно создавать Дополнительные поверхности арифметическое усреднение сечений.

Расчётная температура ( ) определяется как полусумма температур входа и выхода из поверхности нагрева. Так, к примеру, для температуры газов

(4.34)

Но при охлаждении газов в поверхности более чем на 300

(4.35)

где t – средняя температура обогреваемой среды, ; – усреднённый по поверхности температурный напор, .

При расчёте по приведённым в табл. 4.20 формулам и использовании Дополнительные поверхности номограмм нужно, не считая значений , знать:

а) поперечный и продольный относительные шаги

(4.36)

, (4.37)

где S1, S2 – поперечный и продольный шаги труб в пучке, м;

б) объёмные толики водяных паров (см. табл. 1.3).

Если пучок состоит из участков, отличающихся шагами либо поперечниками труб, то определяют усреднённый по поверхности шаг либо поперечник:

(4.38)

(4.39)

Если Дополнительные поверхности участки с шахматным (коридорным) расположением труб превосходят 85 % всей поверхности, коэффициент теплопотери рассчитывается как для шахматного (коридорного) пучка. В общем случае рассчитывается раздельно для каждой части (при средних значениях температуры и скорости в пучке), и приобретенные значения усредняются по формуле

(4.40)

Для пучка, отчасти омываемого продольным и отчасти поперечным током, коэффициент теплопотери Дополнительные поверхности рассчитывается оковём усреднения величин, приобретенных для участков по средней для всей поверхности температуре и по средним скоростям на участках:

(4.41)

При включении в поверхность нескольких идиентично омываемых участков с различными живыми сечениями усредняется живое сечение по поверхности нагрева (4.31).

При косом омывании пучков расчётная скорость газов рассчитывается по сечению, проходящему через оси труб. Если Дополнительные поверхности при всем этом угол меж осями труб и направлением потока меньше 80 , то к величине коэффициента теплопотери, рассчитанного по формуле для поперечного омывания коридорных пучков, вводится поправка в виде коэффициента, равного 1,07. Для шахматных пучков этот коэффициент равен единице.

Эквивалентный поперечник dэ при течении снутри труб равен внутреннему поперечнику. При продольном Дополнительные поверхности омывании пучков труб эквивалентный поперечник определяется из соотношения

(4.42)

где F – площадь живого сечения канала, м2, см. формулу (4.30); u – полный периметр омываемых поверхностей, м.

Для газохода прямоугольного сечения, заполненного трубами, которые нацелены повдоль потока (конвективные пучки):

(4.43)

где a, b – поперечные размеры газохода в свету, м; z – количество труб в газоходе Дополнительные поверхности; d – внешний поперечник труб, м.

Для регенеративных воздухоподогревателей эквивалентный поперечник принимается равным: для интенсифицированной набивки 9,6∙10–3м; для неинтенсифицированной 7,8∙10–3м; для гладких листов прохладной ступени 9,8∙10–3м.

Температура стены поверхности нагрева при течении воды, пара равна температуре протекающих сред; для воздухоподогревателя – средней арифметической температуре сред:

. (4.44)

Для регенеративного воздухоподогревателя

(4.45)

где – толики поверхностей нагрева либо Дополнительные поверхности живого сечения, омываемых соответственно газами и воздухом.

При эмалировании листов набивки прохладной ступени регенеративного воздухоподогревателя значение коэффициента cнижается на 5 %.

При определении коэффициента теплопотери излучением товаров сгорания степень черноты потока газов определяется по (3.16), зачем подсчитывается суммарная оптическая толщина товаров сгорания kps. Расчёт коэффициента ослабления лучей газовой средой k ведут по Дополнительные поверхности (3.18), при всем этом .

Для незапылённого потока газов (продукты сгорания водянистых и газообразных топлив) можно не учесть при соевом и факельно-слоевом сжигании твёрдых топлив.

Действенная толщина излучающего слоя s при излучении для гладкотрубных пучков

. (4.46)

Для вторых (верхних) ступеней воздухоподогревателя

(4.47)

Температура стены при расчёте конвективных пароперегревателей при сжигании твёрдого и водянистого горючего Дополнительные поверхности принимается равной температуре внешнего слоя золовых отложений на трубах

, (4.48)

где – средняя температура среды, ; – коэффициент загрязнения, . При сжигании твёрдого горючего для пароперегревателей с шахматным пучком рассчитывается по формуле из табл. 4.20, для коридорных пучков . При сжигании мазута для коридорных и шахматных пучков ; -коэффициент теплопотери от стены к пару Дополнительные поверхности, кДж / ( ); – тепловосприятие поверхности нагрева от газов, кДж/кг (кДж/м3), см. формулы (4.1), (4.5); – тепло, воспринятое поверхностью нагрева излучением из топки либо из объёма перед поверхностью нагрева, кДж/кг (кДж/м3), см. формулы (4.6), (4.7), (4.11); – расчётная поверхность нагрева, м2, см. формулы (4.21)–(4.22).

Для фестонов и экономайзеров температура загрязнённой стены рассчитывается по формуле

. (4.49)

Для фестонов, расположенных Дополнительные поверхности на выходе из топки, . Для одноступенчатых экономайзеров при , вторых ступеней экономайзеров при сжигании твёрдых и водянистых топлив, также древесной породы, при шахматном и коридорном расположении труб .

Для первых ступеней двухступенчатых экономайзеров и одноступенчатых при , для шахматных и коридорных пучков при сжигании всех твёрдых и водянистых топлив . При сжигании газа Дополнительные поверхности для всех поверхностей нагрева .

Для вторых ступеней воздухоподогревателя температура стены принимается равной полусумме температур газов и воздуха.

Тепло, излучаемое газовым объёмом на стенные поверхности, пучки труб либо раздельно стоящий ряд труб, определяется как

(4.50)

где – коэффициент теплопотери излучением, определяемый по табл. 4.20 при средних значениях температуры газов в объёме , объёмной толики водяных паров , суммарной объёмной Дополнительные поверхности толики трёхатомных газов и концентрации золовых частиц ; – лучевоспринимающая поверхность, ; b – расстояние меж осями последних труб, м; l – освещённая длина экранов, м. При определении исключаются не закрытые трубами участки стенок – площади сопл, лючков, клапанов и др.

Излучение газовых объёмов, расположенных перед конвективными пучками либо меж ними, может Дополнительные поверхности учитываться приближённо оковём роста расчётного коэффициента теплопотери излучением пучка по последующей формуле:

(4.51)

где и – глубина по ходу газового пучка и газового объёма, м; – температура газов в объёме камеры (перед пакетом), К; А – коэффициент, равный
0,3 – при сжигании газа и мазута, 0,4 – каменного угля и антрацитового штыба, 0,5 – бурого угля, сланцев и фрезерного торфа Дополнительные поверхности.

Тепло, переданное трубному пучку излучением газового объёма, размещенного за пучком, может не учитываться.

Коэффициент загрязнения для шахматных пучков гладких труб при сжигании твёрдых топлив рассчитывается по приведённой в табл. 4.20 формуле; значение поправки принимается по табл. 4.21. Другие случаи использования коэффициента загрязнения приведены в пояснении к формуле (4.48).

При сжигании консистенции Дополнительные поверхности топлив коэффициент загрязнения принимается по более загрязнённому горючему (табл. 4.22).

При поперечно-продольном омывании гладкотрубных пучков коэффициент загрязнения определяется раздельно для поперечно и продольно омываемых участков по средним скоростям газов в каждом из их. Коэффициент загрязнения продольно омываемых участков, также температура стены принимаются по этим же данным, что и при поперечном омывании Дополнительные поверхности.

Конвективные пароперегреватели и экономайзеры с коридорным расположением труб, фестоны и развитые котельные пучки при сжигании всех видов топлив рассчитываются с учётом коэффициентов термический эффективности; их значения для твёрдого горючего приведены в табл. 4.23.

Таблица 4.21

Поправка , к величине коэффициента загрязнения

Наименование поверхности нагрева Горючее, дающее сыпучие отложения (в том числе АШ Дополнительные поверхности при ) Антрацитовый штыб Канско-ачинские угли*, сланцы** и фрезерный торф***
с дробечисткой без дробечистки
Шахматные пучки пароперегревателей 0,003 0,003 0,005 0,004***
2-ые ступени экономайзеров, одноступенчатые экономайзеры при 0,002 0,002 0,005 0,003***
1-ые ступени экономайзеров, одноступенчатый экономайзер и другие поверхности при 0,002

* – с дробеочисткой

** – без дробеочистки

*** – при сжигании Ирша-Бородиких углей с полуразомкнутой либо разомкнутой системой пылеприготовления понижают на 0,002.

Таблица Дополнительные поверхности 4.22

Коэффициенты термический эффективности при сжигании твёрдых топлив

Марка горючего Необходимость чистки Коэффициент термический эффективности
АШ и тощие угли требуется 0,60
Каменные бурые угли (не считая Канско-ачинских), промпродукты каменных углей - 0,65
Подмосковный уголь не требуется 0,70
Бурые угли Канско-Ачинского месторождения, фрезерный торф и древесное горючее требуется 0,60*
Сланцы (северо-западные, Кашпирские) - 0,50

* Огромные значения соответствуют наименьшим Дополнительные поверхности скоростям газов.

Таблица 4.23

Коэффициент термический эффективности при сжигании мазута и газа

Наименование поверхности нагрева Скорость газов, м/с Коэффициент термический эффективности
При сжигании мазута
Пароперегреватели в конвективной шахте при чистке дробью; коридорные поверхности в горизонтальном газоходе без чистки. Котельные пучки котлоагрегатов малой мощности, фестоны 4–12 12–20 0,65–0,6 0,6
1-ые и 2-ые ступени экономайзеров с чисткой Дополнительные поверхности дробью 4–12 12–20 0,7–0,65 0,65–0,6
Экономайзеры котлов малой мощности (при температуре воды на входе 100 и ниже) 4–12 0,55–0,5
При сжигании газа
Пароперегреватели, 2-ые ступени экономайзеров и другие поверхности нагрева при Для всех скоростей 6–14 0,85
1-ые ступени экономайзеров, одноступенчатые экономайзеры при Для всех скоростей 6–14 0,9

При работе котлоагрегатов на мазуте с коэффициент термический эффективности принимается по Дополнительные поверхности табл. 4.23; при сжигании мазута с и чисткой поверхности нагрева дробью коэффициент термический эффективности для всех поверхностей нагрева возрастает против данных табл. 4.23 на 0,05; с без дробевой чистки коэффициент термический эффективности принимается также по табл. 4.23.

При вводе в мазут твёрдых присадок коэффициенты эффективности вторых ступеней экономайзеров и пароперегревателей в связи с Дополнительные поверхности ростом загрязнений понижаются на 0,05. При вводе же водянистых присадок коэффициент эффективности для поверхностей нагрева, приведённых в табл. 4.23, не меняется; исключение составляют экономайзеры котлоагрегатов малой мощности, для которых коэффициент эффективности возрастает на 0,05.

При сжигании газа после мазута коэффициент термический эффективности принимается средним меж значениями для газа и мазута; при сжигании газа после Дополнительные поверхности твёрдого горючего (без остановки котлоагрегата на чистку) – по твёрдому горючему.

При поперечно-продольном омывании гладкотрубного пучка коэффициент термический эффективности определяют раздельно для поперечно и продольно омываемых участков по средним скоростям газов в каждом из участков. Коэффициент термический эффективности продольно омываемых участков, также температура стены принимаются по этим же данным Дополнительные поверхности, что и при поперечном омывании.

Коэффициент использования воздухоподогревателей приведён в табл. 4.24.

Таблица 4.24

Коэффициент использования воздухоподогревателей

Вид горючего Тип воздухоподогревателя
Трубчатый без промежных трубных досок Регенеративный крутящийся Стеклянный
нижняя ступень верхняя ступень при при
АШ, фрезерный торф 0,80 0,75 0,80 0,90 0,70
Мазут, древесное горючее 0,80 0,85 0,80 0,90 0,70
Все другие горючего 0,85 0,85 0,80 0,90 0,70

Для трубчатых воздухоподогревателей с промежными Дополнительные поверхности трубными досками меж отдельными ходами коэффициент использования понижается на 0,1 при одной доске (в двух- и трёхходовых ступенях) и на 0,15 при 2-ух досках
(в трёх-, четырёх- и пятиходовых ступенях).

Приведённые значения коэффициентов использования воздухоподогревателей всех типов при сжигании мазута даны для варианта, когда в нижних их ступенях нет мокроватых отложений Дополнительные поверхности ( в трубчатом и не ниже 60 в регенеративном). При сжигании мазута с при для трубчатого и для РВВ коэффициент использования понижается на 0,1. При смешанном омывании пучков котлоагрегатов малой мощности

Усреднённая по всей поверхности нагрева разность температур, участвующих в термообмене сред, т. е. температурный напор, находится в зависимости от обоюдного направления Дополнительные поверхности движения сред и от их температур.

При движении обогревающей и обогреваемой сред в границах поверхности нагрева параллельно нагреву друг дружке (противоточная схема), в одном направлении (прямоточная), с обоюдным перекрещиванием направлений потоков обеих сред (перекрёстный ток) с числом ходов более четырёх, также для случаев, когда температура одной из сред неизменная, температурный Дополнительные поверхности напор определяется как среднелогарифмическая разность температур:

, (4.52)

где – большая и наименьшая разности температур 2-ух сред на границах поверхности, .

В случае, когда , температурный напор может быть определён как среднеарифметическая разность температур (при всем этом ошибка в расчёте не превосходит 4 %):

(4.53)

где средние температуры сред в границах поверхности, .

В современных котлоагрегатах схемы включения Дополнительные поверхности теплообменных поверхностей труднее, чем незапятнанный противоток либо прямоток. Встречаются схемы с параллельным (поочередно и параллельно смешанные) и перекрёстным (с числом ходов четыре и наименее) током.

Температурные напоры для хоть какой сложной схемы, если , определяются как среднеарифметические значения:

(4.54)

где – средние температурные напоры, рассчитанные по конечным температурам сред для всей поверхности при Дополнительные поверхности выполнении её по прямотоку и противотоку.

Если температурные напоры, рассчитанные как для прямотока и противотока, существенно различаются ( ), то средний температурный напор поверхности определяется по формуле

, (4.55)

где – коэффициент перехода от противоточной схемы к сложной, определяемый зависимо от схемы включения и температуры сред.

5. Уточнение термического баланса

Приобретенное из уравнения термообмена Дополнительные поверхности (4.20) значение тепловосприятия сравнивается с величиной тепловосприятия , определённой по уравнениям баланса (4.1)–(4.5):

. (5.1)

Расчёт поверхности считается законченным, если (для фестона и отводящих труб ), при всем этом окончательными числятся температуры и тепловосприятия, вошедшие в уравнение баланса. При нужно выполнить 2-ое приближение. Если в первом приближении тепловосприятие поверхности, приобретенное по уравнению термообмена, превосходит тепловосприятие, рассчитанное Дополнительные поверхности по балансу, т. е. , то для второго приближения следует прирастить остывание газов при прохождении поверхности ( . Если во 2-м приближении температура газов за поверхностью по сопоставлению с той же величиной первого приближения поменялась менее чем на , т. е. , то во 2-м приближении следует перечесть только температурный напор и тепловосприятие Дополнительные поверхности поверхности излучением , а коэффициент теплопередачи k, не пересчитывая, можно принять по первому приближению.

Расчёт котлоагрегата в целом считается законченным, если температура уходящих газов , приобретенная расчётом, отличается от принятого сначала расчёта значения (при определении ) менее чем на , а температура жаркого воздуха менее чем . В неприятном случае расчёт повторяется.

. (5.2)

При уточняют температуры газов Дополнительные поверхности, температурные напоры
и тепловосприятия, коэффициенты теплопередачи не пересчитываются.

В конце расчёта определяется невязка термического баланса:

(5.3)

При верно выполненном расчёте . При двухступенчатой сборке хвостовых поверхностей нагрева расчёт считается законченным, если и невязка меж промежными значениями температур воздуха и воды , определяемые из расчёта обеих ступеней воздухоподогревателя и экономайзера, не превосходит Дополнительные поверхности . Если , но при либо , нужно повторить расчёт экономайзера и воздухоподогревателя. При всем этом в отличие от предшествующего расчёта 2-ые ступени экономайзера и воздухоподогревателя рассчитываются по принятым температурам воды и воздуха на входе, которые принимаются равными температурам на выходе из первых ступеней, определённым при первом приближении.

Если , то повторяется расчёт Дополнительные поверхности всего котлоагрегата. При всем этом следует принять равной значению, которое вышло бы при первом приближении, если к температуре воздуха на выходе первой ступени прибавить расчётный перепад температур воздуха во 2-ой ступени.

Табл. 5.1–5.3 нужны для дизайна термического расчета курсовой работы студента.

Таблица 5.1

II ступень ВЗП


dopolnitelnij-modul-tracking-analyst.html
dopolnitelnij-rasskaz-billa.html
dopolnitelnij-uchebnij-material.html