Расчет конвективного пучка котла

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 1 м³ 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=376 м2;

поперечный шаг труб S1 = 120 мм;

продольный шаг труб S2 = 120 мм;

число труб в ряду z1 = 132 шт.;

число рядов труб по ходу продуктов сгорания z2 = 10 шт.;

наружный диаметр и толщина стенки трубы.

площадь живого сечения для прохода продуктов сгорания F = 2,9 м².

Подсчитываем относительный шаг:

— поперечный.

продольный.

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 (2.3.3.1).

где — коэффициент сохранения теплоты;

Н'- энтальпия продуктов сгорания перед поверхностью нагрева; принимаем из расчета топочной камеры Н' = Нт" = 22 292,83 кДж/м3 при От" = 1260 оС;

Н" - энтальпия продуктов сгорания после конвективного пучка, принимаем из таблицы 2.2.1 при: О1″ = 500 оС Н1″ = 8436,49 кДж/м3,.

О2″ = 250 оС Н2″ = 4094,166 кДж/м3;

— присос воздуха в конвективном пучке;

Нопр.в.- энтальпия присосанного воздуха при tв = 30оС, Нопр.в. = Нох.в. = 380,93 кДж/м3;

кДж/м3.

кДж/м3.

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

оС (2.3.3.2).

Определяем температурный напор:

оС (2.3.3.3).

где tктемпература охлаждающей среды: tк=198,1 оС.

Подсчитываем среднюю скорость продуктов сгорания в поверхности нагрева:

м/с (2.3.3.4).

Определяем коэффициент теплоотдачи конвекцией от продуктов сгорания к поверхности нагрева при поперечном омывании коридорных пучков по формуле:

Вт/(м2К) (2.3.3.5).

где — коэффициент теплоотдачи: = 105 Вт/м2К [1];

сzпоправка на число рядов труб по ходу продуктов сгорания:

сz = 1,0 [1];

сsпоправка на компоновку пучка: сs = 1,0 [1];

сфкоэффициент, учитывающий влияние физических параметров потока: [1];

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

(2.3.3.6).

где sтолщина излучающего слоя: для гладкотрубных пучков определяем по формуле:

м (2.3.3.7).

кзл.- коэффициент ослабления лучей золовыми частицами: принимаем при сжигании газа кзл. = 0;

— концентрация золовых частиц, принимаем ;

рдавление в газоходе: принимаем для котлов без надува равным 0,1МПа;

кгкоэффициент ослабления лучей трехатомными газами, определяем по формуле:

(2.3.3.8).

где ;

;

Определяем коэффициент теплоотдачи, учитывающий передачу теплоты излучением:

Вт/м2К (2.3.3.9).

где — коэффициент теплоотдачи, Вт/м2К [1];

а — степень черноты продуктов сгорания: [1];

сг — коэффициент, учитывающий температуру стенки [1].

Для определения и сг вычисляем температуру загрязненной стенки, оС:

оС (2.3.3.10).

где tсредняя температура окружающей среды, принимаем для паровых котлов равной температуре насыщения t1 = 198,1оС при Р = 1,4Мпа;

— при сжигании газа принимаем равной 25оС [1];

оС Тогда Вт/м2К,.

Вт/м2К,.

Вт/м2К.

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

Вт/м2К (2.3.3.11).

где — коэффициент использования, учитывающий уменьшение тепловосприятия поверхности нагрева, принимаем [1].

Вт/м2К.

Вт/м2К Определяем коэффициент теплопередачи:

Вт/м2К (2.3.3.12).

где — коэффициент тепловой эффективности: [1].

Вт/м2К.

Вт/м2К Определяем количество теплоты, воспринятое поверхностью нагрева:

кДж/м3 (2.3.3.13).

где — температурный напор для конвективной поверхности нагрева, определяем по формуле:

оС (2.3.3.14).

где tкип = t1 = 198,1оС при Р1 = 1,4Мпа;

оС оС.

кДж/м3.

кДж/м3.

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

Рис. 2.3.3.1. Графическое определение расчетной температуры

Так как полученное значение =281,2оС отличается от одного из принятых предварительно значений не более чем на 50оС, то пересчёт не производим.

кДж/м3.