Расчёт конвективной части

Водогрейные котлы в зависимости от организации перемещения в них воды конструируются по разным схемам. Общее для всех конструкций – однократное прямоточное перемещение по составляющим их элементам. Вследствие этого температура воды в водогрейных котлах не остаётся постоянной, а всё время последовательно повышается, изменяя своё значение от минимального при входе в котёл до максимального расчётного при выходе из котла.

Современное направление в компоновке водогрейных котлов сводится к сочетанию экранированных топок с конвективными трубными пакетами. Топочные экраны выполняют, как правило, в виде панелей, состоящих из ряда труб, объединенных входными и выходными коллекторами. Конвективные пакеты составляются как из вертикальных, так и из горизонтальных труб. Включение как экранных, так и конвективных поверхностей в систему циркуляции может выполняться по-разному: с подъёмным, опускным и подъёмно – опускным движением.

Эксплуатация показала, что надёжная работа любых контуров зависит от ряда причин. Отдельные элементы поверхностей нагрева подвергаются воздействию различных по мощности тепловых потоков, поэтому при плохом воздухоудалении и недостаточных скоростях перемещения воды в отдельных наиболее напряжённых местах вода может закипать.

В панелях или пакетах, составленных из параллельно включаемых труб, вследствие того, что их гидравлическое сопротивление различно, возникают гидравлическая и тепловая разверки. Чтобы обеспечить нормальную работу водогрейных котлов, необходимо выполнять определённые условия. Тепловая и гидравлическая разверки снизятся, если в обогреваемые трубы установить дроссельные шайбы. При создании определённых скоростей движения водяных потоков обеспечивается надёжное воздухоудаление.

1.По конструктивным данным выбираем:

Н-площадь поверхности нагрева;

H=15м² ;

F-площадь живого сечения (м²) для прохода продуктов сгорания;

F=0,83 м².

2. Предварительно принимаем два значения температуры продуктов сгорания после рассчитанного газохода. В дальнейшем весь расчет ведется для двух предварительно принятых температур.

²_min=300 °C; ²_max=500 °С.

3. Определяем теплоту, отданную продуктами сгорания (ккал/кг),

Q_s=φ∙(h¢-h²+∆α∙h⁰_прc) (3.36)

где φ - коэффициент сохранения теплоты;

h¢ - энтальпия продуктов сгорания перед поверхностью нагрева, определяется по табл. 3.2. при температуре и коэффициенте избытка воздуха после поверхности нагрева, предшествующей рассчитываемой поверхности;

h² - энтальпия про­дуктов сгорания после рассчитываемой поверхности нагрева, опре­деляется по табл. 3.2 при двух предварительно принятых темпе­ратурах после конвективной поверхности нагрева;

∆α -присосвоздуха в конвективную поверхность нагрева, определяется как разность коэффициентов избыткавоздуха на входеи выходе изнее (табл. 3.1);

h⁰_прc — энтальпия присосанного в конвективную поверхность нагрева воздуха, при температуре воздуха t_в = 30°С определяется по формуле:

h⁰_прс=V⁰_В ∙C_В ∙ t_в (3.37)

h⁰_прc=2,812∙1,32∙30=111,35 кДж/кг ≈ 26,595 ккал/кг

h`=h_T``=1472,07ккал/кг;

По h-t диаграмме: h²_min=512,29 ккал/кг;

h²_max=874,68 ккал/кг;

Коэффициент сохранения тепла: φ=0,988

Q_{б min}=0,988∙(1472,07 - 512,29 + 0,15 26,58)=952,204 ккал/кг;

Q_{б max}=0,988 (1472,07 - 874,68 + 0,15 26,58)=594,163 ккал/кг;

4. Вычисляем, расчетную температуру потока продуктов сго­рания в конвективном газоходе (°С):

Q=(Q¢+ ²)/2; (3.38)

Q_min=(790 +300)/2=545°С;

Q_max=(790 +500)/2=645°С;

где Q¢ и Q²— температура продуктов сгоранияна входе в поверхность и на выходеиз нее.

5. Подсчитываем среднюю скорость продуктов сгорания в по­верхности нагрева (м/с):

W_г=B_р∙V_г∙(Q +273)/(F∙273); (3.39)

где:

Вр - расчетный расход топлива, кг/с;

F - площадь живого сечения для прохода продуктов сгорания, м²;

V_Г - объем продуктов сгорания на 1 кг твердого и жидкого топлива;

Q - средняя расчетная температура продуктов сгорания, °С.

W_{г min}=40,29∙4,786∙(545+273)/ (0,83∙273)=7,836 м/с;

W_{г max}=40,29∙4,786∙(645+273)/ (0,83∙273)=8,905 м/с.

6. Определяем коэффициент теплоотдачи конвекцией от про­дуктов сгорания к поверхности нагрева:

α_к=α_н∙С_z∙C_s∙C_ф ; (3.40)

где α_н - коэффициент теплоотдачи определяемый по номограмме:при поперечном омывании коридорных пучков - по рис. 6.1 [1];

- поправка на число рядов труб по ходу продуктов сгорания, определяется при поперечном омывании коридорных пучков - по рис. 6.1 [1];

- поправка на компоновку пучка, определяется: при поперечном смывании коридорных пучков - по рис. 6.1 [1];

С_ф -коэффициент, учитывающий влияние изменения физических параметров потока, определяется: при поперечном омывании коридорных пучков труб - по рис. 6.1 [1].

=1;

=1;

С_{Ф min}=0.99;

С_{Ф max}=0.98

α_нmin=16 Вт/К∙м²;

α_нmax=77 Вт/К∙м².

α_{к min}=1∙0,99 16 1=15,84 Вт/К∙м²

α_{к max}=1∙0,98 77 1=75,46 Вт/К∙м²

7. Определяем коэффициент теплоотдачи α_л, учитывающий передачу теплоты излучением в конвективных поверхностях нагрева, Вт/(м² ∙К):

для незапыленного потока (при сжигании жидкого и га­зообразного топлива)

α_л=α_н a∙c_г, (3.41)

где:

α_н - коэффициент тепло­отдачи, определяется по но­мограмме на рис. 6.4 [1];

а - степень черноты;

c_г — коэффициент, определяется по рис. 6.4.[1]

Для определения α_н и коэффициента c_г вычисляется темпе­ратура загрязненной стенки (°С)

t_з=t+ t, (3.42)

где:

t - средняя температура окружающей среды для водогрейных полусумме температур воды на входе в поверхность нагрева и на выходе из нее, °С;

t - при сжигании твердых и жидких топлив принимается равной 60 °С ,[1].

t=221,8 °C, [1].

t₃=221,8+60=281,8 °C

c_{г min}=0,99;

c_{г max}=1.

α_нmin=53 Вт/(м²∙K);

α_нmax=190 Вт/(м²∙K);

α_лmin=53 ∙0,99 ∙0,14=7,376 Вт/(м²∙K);

α_лmax=190 ∙1 ∙0,135=26,334 Вт/(м²∙K);

8.Подсчитываем суммарный коэффициент теплоотдачиотпродуктов сгорания к поверхности нагрева, Вт/(м²∙K),

α₁=ζ ∙(α_к+α_л), (3.43)

где ζ - коэффициент использования,учитывающий уменьшение тепловосприя-

тия поверхности нагрева вследствие неравномерного омывания ее продуктами

сгорания, частичного протекания про­дуктов сгорания мимо нее и образования

застойных зон; для поперечно омываемых пучков принимается ξ=1.

α_1min =1∙(15,84+7,376)=23,186 Вт/(м²∙K);

α_1max=1∙(75,46+26,334)=101,794 Вт/(м²∙K).

9. Вычисляем коэффициент теплопередачи Вт/(м²∙K),

К= α₁ ∙ψ (3.44)

где:

ψ - коэффициент тепловой эффективности, определяемый в зависимости от вида сжигаемого, топлива.[4]

ψ=0,6

K_min=0,6 23,186=13,911 Вт/(м²∙K);

K_max=0,6 101,794=61,076 Вт/(м²∙K).

10.Определяем количество теплоты, воспринятое поверхностью нагрева, на 1кг сжигаемого твердого и жидкого топлива (кДж/кг),

Q_т= [(K∙H∙ T)/B_р (3.45)

Для испарительной конвективной поверхности нагрева °С :

(3.46)

где:

t_k - температура насыщения определяется из таблиц для насыщенных водяных паров, °С

t_k=194,1°С, [1];

T_min=(790 -300)/[ln(790 -194,1)/(300 -194,1)]=283°С

T_max=(790 -500)/[ln(790 -194,1)/(500 -194,1)]=435°С

Q_{т min} =(13,911∙13,05∙283)/204,052= 333 ккал/кг;

Q_{т max} =(610,76 ∙13,05∙435)/204,052=1460 ккал/кг.

11. По принятым двум значениям температуры ₁” и ₂” и полу­ченным двум значениям Q_т и Q_б производится графическая интерполяция для определения температуры продуктов сгорания после поверхности нагрева. Для этого строится зависимость Q=f( "), показанная на рис. 1[приложение]. Точка пересечения прямых укажет температуру продуктов сгорания ₁, которую следовало бы принять при расчете.

12.Определив температуру ₁=390°С, находим h₁=561,064 ккал/кг.

13.Количество тепла переданное в конвективном пучке:

Q_кп=φ∙(h₁ – h`+ ∆α∙h⁰_прс ), (3.47)

Q_кп=0,988∙(1472,07 -561,064+ 0,15∙26,595)=1069,032 ккал/кг.

Дата добавления: 2015-06-30; просмотров: 275; Нарушение авторских прав

Мы поможем в написании ваших работ!