Тепловой расчёт первого газохода

1. По чертежу определяются конструктивные характеристики рассчитываемого конвективного газохода: площадь поверхности нагрева, шаг труб и рядов (расстояния между осями труб), диаметр труб, число труб в ряду, число рядов труб и площадь живого сечения для прохода продуктов сгорания. Для данной конструкции котла ширина газохода а=2,75 м, а высота b=2,75 м [2].

Таблица 5. Конструктивные характеристики первого газохода [2].

Наименование величин.	Условные обозначения.	Результаты.
Поверхность нагрева, м2	Н	176,15.
Число рядов труб: вдоль оси котла поперек оси котла.	z1 z2	16 26
Диаметр труб, мм.	dн	51×2,5.
Расчётные шаги труб в мм. продольный поперечный.	S1 S2	100 110

2. Площадь живого сечения для прохода продуктов сгорания.

.(6.3).

3. Предварительно принимаем два значения температуры продуктов сгорания после рассчитанного газохода.

4. Определяем тепло, отданное продуктами сгорания.

.

где — коэффициент сохранения теплоты;

• — энтальпия продуктов сгорания перед поверхностью нагрева, определяется по таблице.3 при температуре и коэффициенте избытка воздуха после поверхности нагрева, предшествующей рассчитываемой поверхности;
• — энтальпия продуктов сгорания после рассчитываемой поверхности нагрева, определяется по таблице 3 при двух предварительно принятых температурах после конвективной поверхности нагрева;
• — присос воздуха в конвективную поверхность нагрева, определяется как разность коэффициентов избытка воздуха на входе и выходе из неё (таблица 1);

• — энтальпия присосанного в конвективную поверхность нагрева воздуха, при температуре воздуха 25? С
• (6.4)

для температуры 300? С после конвективной поверхности нагрева:

.

для температуры 600? С после конвективной поверхности нагрева:

.

5. Определяем расчётную температуру потока продуктов сгорания в конвективном газоходе.

где — температура продуктов сгорания на входе в поверхность и на выходе из неё.

для температуры 300? С после конвективной поверхности нагрева:

для температуры 600? С после конвективной поверхности нагрева:

.

6. Определяем температурный напор

(6.6).

где t_к — температура охлаждающей среды (температура кипения воды при давлении в котле [3]).

для температуры 300? С после конвективной поверхности нагрева:

.

для температуры 600? С после конвективной поверхности нагрева:

.

7. Определяем среднюю скорость продуктов сгорания в поверхности нагрева.

где В_р - расчётный расход топлива (4.10), /с;

F — площадь живого сечения для прохода продуктов сгорания (6.3);

V_Г — объем продуктов сгорания на 1 кг топлива (таблица 2);

— средняя расчётная температура продуктов сгорания (6.4), ?С.

для температуры 300? С после конвективной поверхности нагрева:

.

для температуры 600? С после конвективной поверхности нагрева:

.

8. Определяем коэффициент теплоотдачи конвекцией от продуктов сгорания к поверхности нагрева.

(6.8).

где — коэффициент теплоотдачи (приложение 1, рисунок 10);

• — поправка на число рядов труб по ходу продуктов сгорания (приложение 1, рисунок 10);
• — поправка на компоновку пучка (приложение 1, рисунок 10);
• — коэффициент, учитывающий влияние изменения физических параметров потока (приложение 1, рисунок 10);

для температуры 300? С после конвективной поверхности нагрева:

.

для температуры 600? С после конвективной поверхности нагрева:

• 9. Определяем степень черноты газового потока
• (6.9)

где — коэффициент ослабления лучей трехатомными газами, ;

р — давление в газоходе, МПа;

s — толщина излучающего слоя, м.

.

для температуры 300? С после конвективной поверхности нагрева:

для температуры 600? С после конвективной поверхности нагрева:

10. Определяем коэффициент теплоотдачи, учитывающий передачу теплоты излучением в конвективных поверхностях нагрева.

(6.11).

где — коэффициент теплоотдачи (приложение 1, рисунок 11 б)), ;

а — степень черноты.

;

Для определения вычисляется температура загрязненной стенки.

(6.12).

где t — средняя температура окружающей среды (температура насыщения при давлении в котле Р=1,3 МПа[3]), ?С;

?С — при сжигании газа.

.

для температуры 300? С после конвективной поверхности нагрева:

.

для температуры 600? С после конвективной поверхности нагрева:

.

11. Определяем суммарный коэффициент теплоотдачи от продуктов сгорания к поверхности нагрев.

(6.13).

где — к…

.

11. Определяем суммарный коэффициент теплоотдачи от продуктов сгорания к поверхности нагрев (6.13).

.

для температуры 200? С после конвективной поверхности нагрева:

.

для температуры 400? С после конвективной поверхности нагрева:

.

12. Определяем коэффициент теплопередачи (6.14).

.

где — коэффициент тепловой эффективности для конвективных поверхностей нагрева при природного газа[2].

для температуры 200? С после конвективной поверхности нагрева:

.

для температуры 400? С после конвективной поверхности нагрева:

.

13. Определяем количество теплоты, воспринятое поверхностью нагрева, на 1 кг топлива (6.15), (6.16).

.

для температуры 200? С после конвективной поверхности нагрева:

.

.

для температуры 400? С после конвективной поверхности нагрева:

.

.

15. По принятым двум значениям температуры и полученным двум значениям Qб и QТ производится графическая интерполяция для определения температуры продуктов сгорания после поверхности нагрева.

Рисунок 6. Графическое определение расчётной температуры Так как (отличается от менее чем на 50? С), то определяем Q_T, сохранив прежним коэффициент теплопередачи (6.15), (6.16).

.

Составляем сводную таблицу.

Таблица 8. Теплотехнические характеристики второго газохода.

Наименование величины.	Условное обозначение.	Расчётная формула.	Результаты при.
200?С.	400?С.
Температура дымовых газов перед 2-м газоходом, ?С.	(5.23).
Теплосодержание дымовых газов перед 2-м газоходом,.	(5.7).	1333,233.	1333,233.
Температура дымовых газов за первым газоходом, ?С.
Теплосодержание дымовых газов за 2-м газоходом,.	Таб. 3.	848,95.	1736,81.
Теплота, отданная продуктам сгорания,.	Qб	(6.2).	485,33.	383,68.
Расчётная температура потока продуктов сгорания в конвективном газоходе, ?С.	(6.5).
Температурный напор, ?С.	Дt	(6.6).		80,5.
Средняя скорость продуктов сгорания в поверхности нагрева, м/с.	(6.7).	2,78.	3,3.
Коэффициент теплоотдачи конвекцией от продуктов сгорания к поверхности нагрева,.		(6.8).	30,13.	31,8.
Толщина излучающего слоя, м.	s	(6.10).	0,201.	0,201.
Коэффициент ослабления лучей трёхатомными газами,.	кГ	(5.14).	4,168.	3,99.
Суммарная сила поглощения газовым потоком,.	крs	(6.9).	0,207.	0,198.
Степень черноты газового потока.	Прил.1.	0,178.	0,172.
Коэффициент теплоотдачи излучением не запыленного потока,.	(6.11).	3,74.	6,12.
Температура загрязненной стенки, ?С.	tз	(6.12).
Суммарный коэффициент теплоотдачи от продуктов сгорания к поверхности нагрева,.	(6.13).	33,87.	37,92.
Коэффициент теплопередачи,.	К	(6.14).	30,48.	34,128.
Температурный напор, ?С.	Дt	(6.16).	37,2.	156,9.
Количество теплоты, воспринятое поверхностью нагрева,.	QТ	(6.15).	180,2.	873,13.