2.3 Расчет теплообмена в поверхностях нагрева
2.3.1 Предварительные замечания к расчетам
Расчет теплообмена выполнен целью получения результатов необходимых для последующего аэродинамического расчета. В основу положена схема движения нагреваемой воды.
Теплообмен в топке и следующей за ней камере догорания идентичен и осуществляется передачей теплоты излучением газов. На этом основании расчет теплообмена в этих поверхностях выполнен совместно, по суммарным их геометрическим характеристикам с определением температуры продуктов сгорания на входе в котельный пучок.
Расчет теплообмена в топке и камере догорания изложен в табл. 4.1. из него следует, что принятая как возможная тепловая мощность Q = 8,3 (8 Гкал/ч) может быть реализована, поскольку теплопередачей обеспечивается температура продуктов сгорания в конце топки, не превосходящая допустимой при сжигании топлива.
В табл. 4.2. приведен расчет теплообмена в котельном пучке. Из него следует, что количество теплоты, необходимое для нагрева воды от t’к = 70оС до t»к = 150оС условиями теплообмена обеспечивается. Расхождение Qб и Qт составляет 0,56%, что значительно меньше допустимого нормами.
В табл. 4.3. приведен расчет теплообмена в экономайзере. Расчет теплообмена в экономайзере выполнен применительно к условию, что массовая скорость воды в нем будет 730 кг/см2 и соответствующий ей расход Gэк = 6,667 кг/с. При этом температура воды из экономайзера не будет превосходить 80оС. Температура уходящих газов установленная расчетом (tух = 152оС) не отличается от принятой при составлении теплового баланса. Поскольку разница не велика.
2.3.2 Расчет теплообмена в топке
Избыток воздуха в конце топки
Температура воздуха подаваемого в топку, оС
Энтальпия воздуха при этой температуре, МДж/м3
Присос воздуха в топку
Тепло, вносимое в топку воздухом, МДж/ м3
Потери теплоты от химической неполноты сгорания, %
Полезное тепловыделение в топке, МДж/м3
Теоретическая температура, отвечающая полезному тепловыделению, оС
Температура продуктов сгорания на выходе из топки принимается, оС
Энтальпия продуктов сгорания при этой температуре, МДж/м3
Средняя объемная теплоемкость продуктов сгорания, МДж/м3К
Толщина излучающего газового слоя в топке и в камере сгорания, м
Давление газов в топке, МПа
Объемная для водяных паров в продуктах сгорания
Объемная доля трехатомных газов
Суммарная объемная доля
Суммарное парциальное давление трехатомных газов и водяных паров в топке, МПа
Коэффициент ослабления лучей газами, 1/(м·МПа)
Степень черноты газового потока
Соотношение углерода и водорода в составе рабочего топлива
Коэффициент ослабления лучей сажистыми частицами, 1/(м·МПа)
Степень светящейся части пламени
Коэффициент усреднения степени черноты факела
Эффектная степень черноты факела
Среднее значение коэффициента тепловой эффективности
Относительное местоположение максимума температур в топке
Степень черноты топки
Параметр температурного поля
Коэффициент сохранения теплоты
Эффективная лучевоспринимающая поверхность, м2
Температура продуктов сгорания на выходе из топки, 0С
Энтальпия продуктов сгорания при этой температуре, МДж/м3
Теплота, переданная поверхностям нагрева в топке и в камере догорания, МДж/м3
Температура воды на входе в радиационные поверхности топки, 0С
Энтальпия воды при этой температуре, кДж/кг
Энтальпия воды на выходе из радиационных поверхностей нагрева, кДж/кг
Температура воды на выходе из радиационных поверхностей нагрева, 0С
2.3.3 Расчет теплообмена в котельном пучке
Температура воды на входе в котельный пучок, 0С
Энтальпия воды при этой температуре, кДж/кг
Температура воды на выходе из котельного пучка, 0С
Энтальпия воды при этой температуре, кДж/кг
Средняя температура воды в котельном пучке, 0С
Количество теплоты в котельном пучке, МДж/м3
Температура газов на входе в котельный пучок, 0С
Энтальпия газов при этой температуре, МДж/ м3
Присос воздуха в газоходе котельного пучка
Энтальпия газов на выходе из котельного пучка, МДж/ м3
Температура продуктов сгорания соответствующая этой энтальпии, 0С
Температурный напор на входе газов, 0С
Температурный напор на выходе газов, 0С
Температурный напор в котельном пучке при противотоке, 0С
Средняя температура потоков газов, 0С
Средняя скорость газов в пучке, м/с
Коэффициент теплоотдачи конвекцией, Вт/(м2/К)
Давление продуктов сгорания, МПа
Объемная для водяных паров в продуктах сгорания
Объемная доля трехатомных газов
Суммарное парциальное давление трехатомных газов и водяных паров в топке, МПа
Оптическая толщина излучающего газового объема в межтрубном пространстве пучка, м
Коэффициент ослабления лучей газами, 1/(м·МПа)
Степень черноты газового потока
Температура загрязнений на стенках труб котельного пучка, 0С
Коэффициент теплоотдачи излучением монограммный, Вт/(м2К)
Коэффициент теплоотдачи излучением в котельном пучке, Вт/(м2К)
Коэффициент тепловой эффективности
Коэффициент теплопередачи, Вт/(м2К)
Количество теплоты, передаваемое в пучке теплопередачей, МДж\м3
Нетождественность с теплотой баланса, %
2.3.4 Расчет теплообмена в экономайзере
Количество теплоты передаваемое в экономайзере, МДж/м3
Расход воды через экономайзер, кг/с
Температура воды на входе в экономайзер, 0С
Энтальпия воды при этой температуре, кДж/кг
Энтальпия воды на выходе из экономайзера, кДж/кг
Температура воды при этой энтальпии, 0С
Температура газов на входе в экономайзер, 0С
Энтальпия газов при этой температуре, МДж/м3
Присос воздуха в газоход экономайзера
Энтальпия газов на выходе из экономайзера, МДж/м3
Температура газов на выходе из экономайзера, 0С
Средняя температура газов, 0С
Температурный напор при входе газов при противотоке, 0С
Температурный напор на выходе газов при противотоке, 0С
Температурный напор при противотоке, 0С
Температурный напор при входе газов при прямотоке, 0С
Температурный напор на выходе газов при прямотоке, 0С
Температурный напор при прямотоке
Скорость газов в экономайзере, м/с
Коэффициент теплоотдачи конвекцией, Вт/(м2·К)
Коэффициент тепловой эффективности
Коэффициент теплопередачи, Вт/(м2·К)
Количество теплоты, которое может быть передано в экономайзер по условиям теплопередачи, МДж/кг
Энтальпия воды после смешения потоков воды, кДж/кг
Температура воды после смешения, 0С
.2.4 Аэродинамический расчет тракта продуктов сгорания
2.4.1 Предварительные замечания к расчетам
Аэродинамический расчет газового тракта выполнен с целью проверки возможности использования тягодутьевых установок меньшей мощности, относительно установок, работающих в настоящее время.
Подача воздуха для горения газа в котле обеспечивается дутьевым вентилятором типа Ц‑13–50 №5 производительностью 13000 м3/ч и регулируется осевым направляющим аппаратом, установленным перед всасывающим диффузором вентилятора. Направляющий аппарат соединен рычагом с осевым исполнительным механизмом типа М30 регулятора соотношений «газ-воздух» типа Р‑25.3. Продукты горения поступают из топки в конвективную часть и далее по борову удаляются дымососом типа Д‑18 в дымовую трубу.
Расчет выполнен по нормативному методу «Аэродинамический расчет котельных установок». В нем использованы динамические напоры, подсчитанные для воздуха, а в конце суммарный результат пересчитан на газ. В основу положены данные теплового расчета, изложенные в разделе 4 настоящей пояснительной записки.
Расход топлива при расчетной нагрузке котла, кг/с
Объем продуктов сгорания на выходе из экономайзера при избытке воздуха в уходящих газах, нм3/кг
Средняя температура газов в экономайзере, 0С
Температура продуктов сгорания на выходе из экономайзера, 0С
Средняя скорость газов в экономайзере, м/с
Температура газов на выходе из котельного пучка, 0С
Средняя температура газов в котельном пучке, 0С
Средняя скорость газов в котельном пучке, м/с
Разряжение в топке принимается, Па
Барометрическое давление для данной местности, Па
Разряжение перед котельным пучком, Па
Среднее живое сечение котельного пучка, м2
1 2 3 4 5 6