Расчет первого 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 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=106,2 м²;

- поперечный шаг труб S₁ = 110 мм;

- продольный шаг труб S₂ = 110 мм;

- число рядов труб по ходу продуктов сгорания z₂ = 24 шт.;

- наружный диаметр и толщина стенки трубы

- площадь живого сечения для прохода продуктов сгорания F = 1,245 м².

Подсчитываем относительный шаг:

- поперечный (2.36)

- продольный (2.37)

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[1]:

, (2.38)

где - коэффициент сохранения теплоты;

Н' – энтальпия продуктов сгорания перед поверхностью нагрева, принимаем из расчета топочной камеры:

Н' = Н_т" = 20442,94 , при Θ_т"= 1171^оС;

Н" – энтальпия продуктов сгорания после конвективного пучка, принимаем из таблицы 2.3 при: Θ₁" = 800 ^оС Н₁" = 14469.1 ,

Θ₂" = 500 ^оС Н₂" = 8711.2 ;

- 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. = 379,047 ;

Расчетную температуру потока продуктов сгорания в конвективном

газоходе определяем по формуле[1]:

(2.39)

Определяем температурный напор[1], ^оС:

(2.40)

где t_к – температура охлаждающей среды, принимаем для парового котла равной t_к = 195 ^оС при Р₁ = 1,4 МПа.

Подсчитываем среднюю скорость продуктов сгорания в поверхности нагрева[1]:

(2.41)

Определяем коэффициент теплоотдачи конвекцией от продуктов сгорания к поверхности нагрева при поперечном омывании шахматных пучков труб по формуле[1]:

(2.42)

где - коэффициент теплоотдачи определяемый по номограмме [1],

= 110 ;

= 101 ;

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

с_s – поправка на компоновку пучка, определяем по номограмме [1], с_s = 0,9;

с_ф–коэффициент, учитывающий влияние физических параметров потока, определяем по номограмме [1], ;

Вычисляем степень черноты газового потока (а). При этом предварительно вычисляем суммарную оптическую толщину[1]:

(2.43)

где s – толщина излучающего слоя, для гладкотрубных пучков определяем по формуле[1]:

(2.44)

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

- концентрация золовых частиц, принимаем ;

р – давление в газоходе, принимаем для котлов без надува равным 0,098МПа;

– коэффициент ослабления лучей трехатомными газами, определяем по формуле[1]:

Степень черноты продуктов сгорания[1]: .

Определяем коэффициент теплоотдачи , учитывающий передачу теплоты излучением[1]:

(2.45)

где - коэффициент теплоотдачи в зависимости от температуры загрязненной стенки:

(2.46)

где t – средняя температура окружающей среды, принимаем для

паровых котлов равной температуре насыщения t = 195^оС;

- при сжигании газа принимаем равной 25^оС ;

– коэффициент, учитывающий температуру стенки [3]: .

Подсчитываем суммарный коэффициент теплоотдачи от продуктов сгорания к поверхности нагрева[1]:

(2.47)

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

Определяем коэффициент теплопередачи[1]:

(2.48)

где - коэффициент тепловой эффективности[1], .

Определяем количество теплоты, воспринятое поверхностью нагрева[1]:

, (2.49)

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

(2.50)

где t_к =195 ^оС при Р₁ = 1,4Мпа;

Н=106,2 м² – площадь поверхности нагрева конвективного пучка.

По принятым двум значениям температуры и и полученным двум значениям Q_б и Q_т строим график зависимости Q = f (Θ"). Он представлен на рисунке 2.1.

Рис.2.1 Графическое определение расчетной температуры

, , .