Коэффициент теплоотдачи для I-ого конвективного пучка и количество тепла воспринятого им

Коэффициент теплоотдачи конвекцией зависит от скорости и температуры потока, определяющего линейного размера канала, вида поверхности (гладкая, волнистая ребристая), расположения труб в пучке и характера его омывания (продольное, поперечное, косое), физических свойств омывающей среды и в отдельных случаях от температуры стенки.

Зададимся температурой дымовых газов на выходе из конвективного пучка и определим расчетную температуру потока дымовых газов.

єСК.

Расчетная температура потока дымовых газов.

где: , — температура дымовых газов на входе в конвективный пучок и на выходе из него. Температура на входе в конвективный пучок принимается равной температуре на выходе из предыдущей поверхности нагрева.

єС.

1) Расчетная скорость дымовых газов.

м/с где: — площадь живого сечения, мІ.

• — расчетный расход топлива, мі/с
• — полный объем дымовых газов, мі/ мі
• — расчетная температура потока дымовых газов, єС

Площадь живого сечения для прохода газов и воздуха в газоходах, заполненных поперечно и косо обтекаемыми гладкими и ребристыми трубами, рассчитывается по сечению, проходящему через оси поперечного ряда труб, равному разности между полной площадью поперечного сечения газохода в свету и частью этой площади, занятой трубами и ребрами. В указанном сечении площадь для прохода газов наименьшая по сравнению с любым другим параллельным сечением. В шахматных пучках труб меньшим может оказаться диагональное сечение.

При поперечном омывании гладкотрубных пучков, площадь живого сечения находится по формуле:

мІ.

где: , — размеры газохода в расчетном сечении, м.

— число труб в ряду, шт.

— диаметр и длина труб, м; при изогнутых трубах вычисляется как проекция труб на поперечное сечение газохода.

мІ.

Рассчитаем скорость дымовых газов.

м/с.

2) Коэффициент теплоотдачи конвекцией.

Коэффициент теплоотдачи конвекцией при поперечном омывании коридорных гладкотрубных пучков и ширм, отнесенный к полной наружной поверхности труб находится по формуле:

Вт/(мІ· К) где: — поправка на геометрическую компоновку пучка; определяется в зависимости от относительных шагов труб.

при, а также при.

при и в формуле принимается значение.

— поправка на число рядов труб по ходу газов; определяется в зависимости от среднего числа рядов в отдельных пакетах рассчитываемого пучка при.

при.

— коэффициент кинематической вязкости среды при температуре потока, м/сІ, находится по формуле:

м/сІ.

где: — множитель определяемый в зависимости от и температуры потока газов, находится по рис. 3.1(а) [1, стр. 19].

— кинематическая вязкость для среднего состава дымовых газов, принимается из таблицы VI [1, стр. 141] по температуре потока дымовых газов.

м/сІ.

— коэффициент теплопроводности среды при температуре потока, Вт/(м· К), находится по формуле:

Вт/(м· К) где: — множитель определяемый в зависимости от и температуры потока газов, находится по рис. 3.1(б) [1, стр. 19].

— коэффициент теплопроводности для среднего состава дымовых газов, принимается из таблицы VI [1, стр. 141] по температуре потока дымовых газов.

Вт/(м· К).

— критерий Прандтля при температуре потока, находится по формуле:

где: — множитель определяемый в зависимости от, находится по рис. 3.1(в) [1, стр. 19].

— критерий Прандтля для среднего состава дымовых газов, принимается из таблицы VI [1, стр. 141] по температуре потока дымовых газов.

Определяем коэффициент теплоотдачи конвекцией.

Вт/(мІ· К).

3) Коэффициент теплоотдачи излучением.

Коэффициент теплоотдачи излучением продуктов сгорания для не запыленного потока находится по формуле:

Вт/(мІ· К) где: — степень черноты загрязненных стенок лучевоспринимающих поверхностей; для поверхностей нагрева котлов.

• — температура стенки труб принимается равной температуре слоя золовых отложений
• — степень черноты потока газов при температуре; определяется по формуле для изотермического объема:

где: — суммарная оптическая толщина продуктов сгорания.

Суммарная оптическая толщина не запыленного газового потока определяется по формуле:

где: — коэффициент поглощения лучей газовой фазой продуктов сгорания.

• — суммарная доля трехатомных газов в продуктах сгорания
• — давление газов для котлов работающих без наддува принимается

МПа.

— эффективная толщина излучающего слоя для гладкотрубных пучков с числом рядов более трех находится по формуле:

м Находим эффективную толщину излучающего слоя.

м Рассчитаем коэффициент поглощения среды.

— коэффициент поглощения лучей газовой фазой продуктов сгорания (,), 1/(м· МПа);

Рассчитаем суммарную оптическую толщину запыленного потока Рассчитаем степень черноты потока газов Рассчитываем температуру золовых отложений на поверхности труб по формуле:

К где: — температура среды протекающей внутри труб, для конвективного пучка в котором кипит вода при давлении МПа [4, стр. 64] принимаем єС.

— при сжигании газа для всех поверхностей єС Рассчитываем температуру золовых отложений на поверхности труб.

К Рассчитываем коэффициент теплоотдачи излучением.

Вт/(мІ· К).

4) Коэффициент теплоотдачи от газов к стенке трубы.

Вт/(мІ· К).

5)Коэффициент теплопередачи от газов к воде через стенку трубы.

Вт/(мІ· К) где: находится по таблице 7−5[1, стр. 70] .

6) Температурный напор.

Температурный напор, т. е. усредненная по всей поверхности нагрева разность температур греющей и обогреваемой сред, зависит от их взаимного направления движения.

Схема включения, при которой обе среды на всем пути движутся параллельно навстречу друг другу, называется противоточной, а в одну сторону — прямоточной. Температурный напор для обеих схем, а также при постоянной температуре одной из сред определяется как средне логарифмическая разность температур., єС где: — температура среды с большей температурой, в нашем случае это температура дымовых газов єС.

— температура среды с меньшей температурой, в нашем случае это кипящая вода в трубах єС Рассчитаем температурный напор.

єС.

7) Тепло отданное в I-ом конвективном пучке Определяем количество тепла отданного в I-ом конвективном пучке через уравнение теплового баланса.

кДж/мі.

где: — коэффициент сохранения тепла найденный ранее,.

• — энтальпия дымовых газов, кДж/ мі, на входе в первый конвективный пучок, равняется энтальпии дымовых газов на выходе из топки кДж/мі
• — энтальпия дымовых газов, кДж/ мі, на выходе из первого котельного пучка, находится путем интерполяции значений из таблицы 2.2 при температуре на выходе из конвективного пучка принятой ранее єС
• — присос воздуха в газоход первого конвективного пучка,

— энтальпия теоретически необходимого количества присасываемого воздуха в газоход первого конвективного пучка, кДж/ мі. Определяется по температуре холодного воздуха.

кДж/мі.

— тепловосприятие дополнительной поверхности, кДж/мі, включенной параллельно или последовательно по ходу газов с рассчитываемой поверхностью. В нашем случае из-за отсутствия таких поверхностей.

кДж/мі.

Определяем количество тепла отданного в I-ом конвективном пучке через уравнение теплопередачи.

кДж/мі.

где: — тепло, воспринятое поверхностью конвекцией и межтрубным излучением, отнесенное к 1 мі топлива, кДж/мі.

• — коэффициент теплопередачи, отнесенный к расчетной поверхности нагрева, Вт/(мІ· К)
• — температурный напор, єС
• — расчетный расход топлива, мі/с
• — расчетная поверхность нагрева, мІ

кДж/мі.

Проверка правильности расчета первого конвективного пучка.

Так как расхождение полученных значений через уравнение теплового баланса и уравнение теплообмена составляет менее 2% то расчет первого конвективного пучка считается законченным.