Главная | Обратная связь

РАСЧЁТ ТЕПЛООБМЕНА В ПОВЕРХНОСТЯХ НАГРЕВА

Расчёт основан на уравнениях теплового баланса и теплообмена, с помощью которых определяются тепловосприятия Q, кДж/кг (кДж/м³), рассчитываемой поверхности от омывающих газов. Для поверхностей, у которых тепло, передаваемое рабочей среде, включает в себя тепловосприятие от газов и излучение из топочного объёма, приходится отдельно учитывать оба слагаемых.

Уравнение теплового баланса для конвективного пароперегревателя

 

(4.1)

 

Для поверхностей, расположенных в конвективном газоходе, Q_л = 0, поэтому для пароперегревателя и экономайзера

 

(4.2)

 

где D – расход среды через рассчитываемую поверхность, кг/ч; – энтальпии среды на выходе и входе в поверхность, кДж/кг.

Для воздухоподогревателя

 

(4.3)

 

где – отношение количества воздуха за воздухоподогревателем к теоретически необходимому (2.8); – доля рециркуляции воздуха в воздухоподогревателе:

 

(4.4)

 

где – температура воздуха: холодного на входе в воздухоподогреватель (ВЗП) и горячего на выходе из ВЗП.

Тепло, отданное дымовыми газами:

 

(4.5)

 

где – коэффициент сохранения тепла ; – присосы воздуха по газоходам котла (табл. 1.1).

Значения энтальпий рабочей среды H определяются по таблицам термодинамических свойств воды и водяного пара [2].

Энтальпии газов воздуха , кДж/кг (кДж/м³), принимаются по табл. 1.5 при соответствующих температурах с учётом избытка воздуха ( ); для всех газоходов находится по для газохода воздухоподогревателя – по

Перепад энтальпии в пароперегревателе следует рассчитывать с учётом тепловосприятия пароохладителя. При поверочном расчёте задаются температурой газов на выходе, по (1.66) определяют отданное газами тепло, по (1.62) – температуру перегрева, а если она задана, то тепловосприятие пароохладителя, так как .

При расчёте котельных пучков и фестонов с постоянной температурой рабочей среды уравнение тепловосприятия по обогреваемой среде не составляется.

Расчёт излучения топочного объёма, например, для котельных пучков и фестонов Q_л.п и Q_л.ф, кДж/кг (кДж/м³), производится по формулам:

при отсутствии перед ними теплообменных поверхностей

 

(4.6)

 

при наличии перед ними трубного пучка

 

(4.7)

где

(4.8)

 

В формулах (4.6-4.8) – угловой коэффициент соответственно рассчитываемого пучка или фестона [1; номограмма 1,а]; фестон со смешанными по ходу газов трубами определяется как для шахматного пучка); – лучевоспринимающая поверхность, м², входного сечения пучка, рассчитывается как произведение ширины топки на длину труб первого ряда пучка; – лучевоспринимающая поверхность, м², предвключённого пучка и его угловой коэффициент [1; разд. 7 - 04]; при числе рядов труб пять и более – коэффициент распределения тепловой нагрузки по высоте топки табл. 4-1; – среднее тепловое напряжение поверхности топочной камеры, :

 

(4.9)

 

Количество тепла, воспринятого в топке на 1кг (1м³) топлива, определяется как

 

(4.10)

 

При поверочном расчёте для определения по формуле (1.66) приходится задаваться температурой за поверхностью и по ней оценивать энтальпию газов на выходе. При этом можно воспользоваться следующими рекомендациями по охлаждению дымовых газов в поверхностях котельного пучка, фестона: однорядный 7-10 ; однорядный 15-20 ; трёхрядный 30-40 ; четырёхрядный

50-60 (меньшие значения для более влажных топлив).

Тепловосприятие конвективного пароперегревателя (обозначим эту величину ), если перед ним расположен пучок или фестон, определяется по соотношению

 

(4.11)

 

где х – угловой коэффициент предвключенной поверхности [3, табл. 7.1]. При числе рядов предвключённого пучка пять и более . При проверочном расчёте вначале рассчитывается первая по ходу газов (горячая) часть – вторая ступень пароперегревателя.

 

Таблица 4.1

Коэффициент распределения тепловосприятия по высоте топки (

Тип топки	Относительная высота
Пылеугольная с твёрдым шлакоудалением:	0,6	0,8	1,0
АШ, тощий, каменные угли, сушенка бурого угля	1,1	0,8	0,6
Бурые угли, фрезерный торф	1,1	1,0	0,8
Газомазутная	1,0	0,7	0,6

 

Изменение энтальпии среды, кДж/кг, в этой ступени может быть предварительно оценено как

 

(4.12)

 

где - приращение энтальпии пара в первой (холодной) ступени конвективного пароперегревателя (можно принять , а и тогда оценить ). Тепловосприятие пароохладителя принимают равным 15-20 кДж/кг, что позволяет на барабанном котлоагрегате поддерживать номинальный перегрев пара при нагрузке около 70 % и выше.

При работе поверхностного пароохладителя:

в рассечку

 

(4.13)

 

на стороне насыщенного пара

 

 

(4.14)

 

Тепловосприятие ступеней пароперегревателя по газовой стороне, кДж/кг (кДж/м³):

 

(4.15)

 

Значения энтальпии газов за ступенями определяются с помощью (4.5), а по и при соответствующих значениях коэффициента избытка воздуха с помощью табл. 1.5 определяются температуры газов за ступенями пароперегревателя .

Таблица 4.2