Тепловой и аэродинамический расчет парового котла ДЕ-4-14ГМ (стр. 6 из 11)

– при сжигании газа принимаем равной 25 ⁰С.

= 194,1 + 25 = 219,1.

= 40·0,156·0,98 = 6,11.

= 44·0,153·0,99 = 6,66.

Определяем суммарный коэффициент теплоотдачи α₁, Вт/(м²·К), от продуктов сгорания к поверхности нагрева

α₁ = ξ · (α_к+ α_л), (51)

где ξ – коэффициент использования, учитывающий уменьшение тепловосприятия поверхности нагрева вследствие неравномерного омывания ее продуктами сгорания, частичного протекания продуктов сгорания мимо нее и образования застойных зон; для поперечно омываемых пучков принимаем равным 1.

=1·(112,27+6,11)=118,38.

=1·(114,24+6,66)=120,9.

Определяем коэффициент теплопередачи К, Вт/(м²·К)

К = α₁ · ψ, (52)

где ψ – коэффициент тепловой эффективности, определяемый из [2] в зависимости от вида сжигаемого топлива.

= 0,85·118,38=100,62.

= 0,85·120,9=102,76.

Определяем количество теплоты Q_т, кДж/м³, воспринятое поверхностью нагрева, на 1 м³ сжигаемого газа

, (53)

где Δt – температурный напор,град, определяемый для испарительной конвективной поверхности нагрева.

, (54)

.

.

.

.

По принятым двум значениям температуры υ′ и υ^″ полученным двум значениям Q_б и Q_т производим графическую интерполяцию для определения температуры продуктов сгорания после поверхности нагрева. Температура υ^″ на выходе из первого конвективного пучка равна 322

, что находится в допустимых пределах.

6.2 Расчет второго конвективного пучка

При расчете конвективной поверхности нагрева используем уравнение теплопередачи и уравнение теплового баланса. Расчет выполняем для 1 м³ сжигаемого газа при нормальных условиях.

Расчет конвективного пучка производим по формулам в соответствии с источником [2].

Предварительно принимаем два значения температур после рассчитываемого газохода υ″=200⁰С и υ″=300⁰С. Далее весь расчет ведем для двух принятых температур.

Определяем теплоту Q_б ,кДж/м³, отданную продуктами сгорания

Q_б = φ · (H^′– H^″+ Δα_к · H⁰_прс), (55)

где φ – коэффициент сохранения теплоты;

H′ – энтальпия продуктов сгорания на входе в поверхность нагрева, кДж/м³, определяется по таблице 2 при температуре и коэффициенте избытка воздуха после топочной камеры;

H^″ – энтальпия продуктов сгорания после рассчитываемой поверхности нагрева, кДж/м³;

Δα_к – присос воздуха в поверхность нагрева;

H⁰_прс – энтальпия присасываемого в конвективную поверхность нагрева воздуха, при температуре воздуха 30⁰С, кДж/м³.

= 0,982·(7016,94–4621,1+0,1·486)=2400,3.

= 0,982·(7016,94–7007,8+0,1·486)=56,7.

Определяем расчётную температуру потока υ,град, продуктов сгорания в конвективной поверхности

, (56)

где υ′ – температура продуктов сгорания на входе в поверхность нагрева, град;

υ^″ – температура продуктов сгорания на выходе из поверхности нагрева, град.

Определяем среднюю скорость ω_г, м/с, продуктов сгорания в поверхности нагрева

, (57)

где В_р – расчетный расход топлива, м³/с;

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

V_г – объем продуктов сгорания на 1 м³ газообразного топлива, м³/м³;

υ – средняя расчетная температура продуктов сгорания, град.

Определяем коэффициент теплоотдачи конвекцией

, Вт/(м²·К), от продуктов сгорания к поверхности нагрева при поперечном омывании коридорных пучков

, (58)

где

– коэффициент теплоотдачи, определяемый по номограмме рис.6.1 [2] при поперечном омывании коридорных пучков, Вт/(м²·К);

– поправка на число рядов труб по ходу продуктов сгорания; определяется по [2] при поперечном омывании коридорных пучков;

– поправка на компоновку пучка; определяется по [2] при поперечном омывании коридорных пучков;

– коэффициент, учитывающий влияние изменения физических параметров потока; определяется по [2] при поперечном омывании коридорных пучков.

= 76·1·1·1,13=85,88.

= 80·1·1·1,11=88,8.

Определяем степень черноты газового потока а

, (59)

где e – основание натуральных логарифмов;

kps – суммарная оптическая толщина, м

(60)

где р – давление в газоходе, МПа; для котлов без наддува принимаем равным 0,1; [2].

s − толщина излучающего слоя для гладкотрубных пучков, м;

, (61)

.

k_г – коэффициент ослабления лучей трехатомными газами,

.

, (62)

.

.

= 40,11·0,248·0,1·0,176 = 0,175.

= 38,31·0,248·0,1·0,176 = 0,167.

.

.

Определяем коэффициент теплоотдачи

, Вт/(м²·К), учитывающий передачу теплоты излучением в конвективных поверхностях нагрева

(63)

где

– коэффициент теплоотдачи, Вт/(м²·К), определяем по [2];

– степень черноты;

– коэффициент, определяемый по [2].

Для определения

и коэффициента вычисляем температуру загрязненной стенки , град

, (64)

где

– средняя температура окружающей среды, град; для паровых котлов принимаем равной температуре насыщения при давлении в котле;