km @ a1 (3)
Для пароперегрівників, де a2 - порядку кількох сотень (580-2320), і особливо для повітропідігрівників, де a2 такого ж порядку, як і a1, нехтувати величиною - не можна. Для них
. (4)
4.5 Визначення a1, a2, k і Dt
Величину a1 знаходять з формули:
a1 = wak + an вт/м2 × град, (5)
де w - коефіцієнт обмивання, який ураховує зменшення тепло-сприймання поверхні нагріву внаслідок неповного обмивання її газами; для сучасних котельних агрегатів w близький до одиниці; ak - коефіцієнт тепловіддачі конвекцією, вт/м2 × град; an - коефіцієнт тепловіддачі випромінювання, вт/м2 × град.
Критеріальні рівняння для тепловіддачі конвекцією до одиничної труби при примусовому рухові має вигляд:
Nu = соnst RemPrn. (6)
У випадку газового теплообміну рівняння (IV-6) спрощується, бо Рr є функцією атомності газів, а склад димових газів коливається в невеликих межах. Тому Рrn можна ввести в константу, і рівняння (IV-6) може бути записане так:
Nu = CRem.
Беручи до уваги, що , а , можна дістати формулу для ak:
. (7)
За цією формулою можна простежити вплив на ak основних факторів. Стала С і показник ступеню т визначаються з дослідів. Величина т менша за одиницю; для поперечного обмивання m @ 0,6¸0,65. З формули (IV-7) видно, що із зростанням швидкості газів w коефіцієнт тепловіддачі конвекцією ak зростає, з ростом зовнішнього діаметра d труби ak зменшується. Крім того, ak залежить від фізичних властивостей газу, його теплопровідності l і кінематичної в'язкості n.
При перпендикулярному або косому обмиванні пучків ak залежить від типу пучка (коридорний, шаховий), його геометричної конфігурації, яка характеризується відносним кроком труб s1/d і відносним повздовжнім кроком s2/d, і від числа рядів труб z по глибині пакета.
При повздовжньому зовнішньому обмиванні пучків труб треба вводити в розрахунок еквівалентний діаметр.
Практично ak визначають не за формулами типу (IV-7), а за складеними з цією метою номограмами.
Коефіцієнт тепловіддачі випромінюванням продуктів згоряння ураховує випромінювання триатомних газів (СО2, SО2, Н2O) і частинок леткої золи. Це кількість теплоти, переданої випромінюванням Qn вт/м2, віднесена до різниці температур газів і стінки J - tcm.
Визначення an, можна провести за формулою:
вт/м2 × град, (8)
де аст = 0,82 - міра чорноти стінок променесприймальних поверхонь; а = 1 - е-kps - міра чорноти запиленого газового потоку; kps = (krrn + knm) × ps - сумарна сила поглинання потоку; kr і kn - коефіцієнти ослаблення променів триатомними газами і пилом золи, що визначаються за емпіричними формулами; - сумарна об'ємна частка Н2О і RО2; m - концентрація частинок золи у продуктах згоряння, г/м3; р - тиск продуктів згоряння, бар; s - ефективна товщина випромінювального шару, м, що визначається для пучків з формули , де а і b - числові коефіцієнти, різні для густих і рідких пучків.
При розрахунках для визначення an і допоміжних величин також користуються номограмами.
Знайшовши ak і an, з формули (IV-5) дістанемо значення a1; a2 для повітропідігрівників і пароперегрівників знаходимо так само, як і ak.
У загальному випадку для діючого котельного агрегату
. (9)
Величина мала настільки, що при обчисленні її не враховують. Для котельних агрегатів середнього і високого тисків, що працюють при безнакипному режимі, також не враховують величину . Коефіцієнт забруднення оцінюється на підставі рекомендацій, що наводяться в нормах теплового розрахунку котельних агрегатів.
Коефіцієнт теплопередачі з урахуванням зовнішнього забруднення для котельних і економайзерних поверхонь нагріву
вт/м2 × град, (10)
а для пароперегрівників
вт/м2 × град. (11)
Для повітропідігрівників вводять загальний коефіцієнт використання поверхні нагріву x:
вт/м2 × град. (12)
Середній температурний напір Dt залежить від взаємного напрямку руху середовищ. Для найчастіше вживаних схем прямотоку і протитоку температурний напір визначається як середньо-логарифмічна різниця температур за формулою (III-63).
За цією формулою розраховується Dt не тільки для чистого прямотоку й протитоку, але й для схем східчастого прямотоку й протитоку, що найчастіше зустрічаються в пароперегрівниках і водяних економайзерах. Для схем, відмінних від прямотоку й протитоку (перехресний потік теплоти), Dt визначають на основі спеціальних розрахункових рекомендацій і номограм.
4.6 Загальна схема розрахунку конвективних елементів
Звичайно, при тепловому розрахунку користуються рівняннями теплообміну і теплового балансу, записаними не в кдж на годину, a в кдж на 1 кг палива.
Рівняння теплообміну:
кдж/кг. (13)
Рівняння теплового балансу:
Q = j(I¢ - I¢¢ + DaIпрс°) кдж/кг (14)
де Q - теплота, сприйнята розраховуваним елементом, віднесена до 1 кг палива; Вр - розрахункова витрата палива, кг/год; j - коефіцієнт збереження теплоти, що враховує втрату теплоти в навколишнє середовище (j @ 1); I¢ і I¢¢ - ентальпії продуктів горіння на вході і виході з елемента, кдж/кг; DaIпрс° - кількість теплоти, що вноситься присмоктуваним повітрям, кдж/кг.
У загальному випадку перевірного розрахунку теплосприймального елемента рекуперативного типу відома (намічена) величина поверхні нагріву Н, і з попереднього розрахунку відомі температура і ентальпія газів (J¢, І¢) і робочої речовини (t1, i1) перед розраховуваною поверхнею нагріву.
Величина Н намічається на підставі компоновочних і техніко-економічних міркувань. Зокрема, беруться до уваги рекомендовані значення швидкостей газів і коефіцієнтів теплопередачі в конвективних елементах. При дуже малих значеннях k елемент набуває великих розмірів, стає громіздким і дорогим. При дуже великих значеннях k зростає вартість енергії, що витрачається на перемагання опорів елементів. При виборі швидкостей ураховується також необхідність запобігати золовому зносові i заносові поверхні нагріву. Значення швидкостей газів звичайно коливається в межах від 7 до 15 м/сек.
Попередньо оцінивши кінцеву температуру J¢¢ і ентальпію i¢¢ газів, можна з рівняння теплового балансу дістати кінцеву ентальпію i2 і температуру t2 робочої речовини. Наприклад, для водяного економайзера (або його пакета) при відомій витраті води D кг/год
j(I¢ - I¢¢ + DaIпрс°) = (і2 - і1) = Qб кдж/кг. (15)
Тепер можна визначити середній температурний напір Dt (температури J¢г, J¢г, t1, t2 відомі) і коефіцієнт теплопередачі k, бо всі дані для цього є. Геометричні розміри газоходу, його ширина b і глибина або висота h і конструктивні характеристики пучка d, s1, s2 відомі. Швидкість газів
м/сек. (16)
Живий переріз газоходу
F = bh - n1 × l × d м2, (17)
де n1 - число труб в ряду; l - довжина труб, м.
Решту величин беруть з відповідних номограм і раніше поданих співвідношень.
Після цього з рівняння (IV-13) визначають теплосприймання поверхні нагріву Qm, яке порівнюють з величиною Qб, одержаною з теплового балансу (IV-14). При розходженні до 2% розрахунок не уточнюється. При більшому розходженні треба задатись новим значенням J¢¢г. Ув'язати розрахунки можна методом послідовного наближення або, простіше, за допомогою графічної інтерполяції, задавшись двома значеннями: J¢¢г(J¢¢1 і J¢¢2).
Розрахункові значення шуканої температури газів J¢¢p, визначають (наближено, але з достатньою точністю) по проекції на вісь абсцис точки перетину прямих Qт і Qб.
5. Допоміжне обладнання котельних установок. Водопідготовка
5.1 Тягодуттьове і живильне обладнання
Процес горіння палива можливий при безперервному підведенні в топку повітря і видалянні продуктів згоряння. Подавати повітря і видаляти димові гази можна або природною тягою димової труби (димаря), або примусово за допомогою вентиляторів і димососів. Природна тяга створюється димовою трубою внаслідок того, що густина газів, які в ній знаходяться, менша від густини атмосферного повітря. Її застосовують лише в невеликих установках, в яких температура відхідних газів висока, а опір котла невеликий (10-15 мм вод. ст.).
В установках середньої і великої видатності опір котлоагрегату становить 200¸300 мм. вод. ст., а температура відхідних газів - 115¸140° С. За таких умов димова труба не зможе створити потрібного розрідження і треба застосовувати штучну тягу.
Повітря, потрібне для горіння, подається вентилятором 2, що перемагає опір повітропідігрівника і пальників при камерному спалюванні або шару палива при шаровому спалюванні. Продукти згоряння відсмоктуються димососом 1 і видаляються в атмосферу крізь димову трубу на висоту, що визначається санітарними нормами.
У верхній частині топки підтримується лише невелике розрідження, що обчислюється кількома мм вод. ст. Таку схему називають зрівноваженою тягою.
Страницы: 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9
