Навигация
Основи теплового розрахунку конвективних елементів
99913
знаков
0
таблиц
0
изображений
4.4 Основи теплового розрахунку конвективних елементів
Конвективні поверхні нагріву виконуються здебільшого (за винятком регенеративних повітропідігрівників) у вигляді трубних пучків або пакетів, установлених упоперек або вподовж руху обмиваних димових газів. Пучки можуть бути двох типів: з коридорним і з шаховим розміщенням труб.
Існує два види теплового розрахунку конвективних елементів (аналогічно до розрахунку топки): конструктивний і перевірний. Конструктивним розрахунком визначають розміри потрібної тепло-сприймальної поверхні елемента. При перевірному розрахунку за відомою поверхнею нагріву елемента (або пакета) визначають температури газів і робочої речовини (води, газу і повітря) на виході з елемента. Перевірний розрахунок виконують не тільки під час перерахунку агрегату на інший вид палива або відмінне від номінального навантаження і т. п., але й під час проектування нових агрегатів. При цьому поверхня нагріву елементів намічається на основі загальних компоновочних міркувань, а перевірним розрахунком уточнюють їх теплосприймання.
Для теплового розрахунку конвективних елементів користуються рівняннями теплообміну і теплового балансу.
Рівняння конвективного теплообміну записуємо у вигляді закону охолодження Ньютона:
Qгод = kHDt кдж/год, (1)
з якого виходить, що кількість переданої за одиницю часу теплоти пропорційна температурному напорові і розмірові поверхні нагріву; k – коефіцієнт теплопередачі, вт/м2 град.
Поверхня нагріву обчислюється по стороні максимального термічного опору; в котельних, перегрівальних і економайзерних поверхнях нагріву – по газовій стороні. В тих випадках, коли термічний опір з обох сторін одного порядку, як, наприклад, у повітропідігрівниках, у розрахунок вводиться середня по повітрю і по газовій стороні величина H.
Коефіцієнт теплопередачі (теоретичний) для незабрудненої поверхні нагріву
вт/м2 × град. (2)
Коефіцієнт тепловіддачі від газів до стінки a1 = (30¸70); lcm = (52-для вуглецевої сталі, 15-для аустенітової); dcm – порядку кількох тисячних (0,003¸0,006); коефіцієнт віддачі a2 від стінки до води для економайзерних і паротвірних поверхонь нагріву – порядку кількох тисяч і десятків тисяч (3000–30000). Тому для чистих економайзерних і котельних поверхонь нагріву інтенсивність теплопередачі практично цілком визначається інтенсивністю тепловіддачі від газів до стінки:
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.
Похожие работы
... , строго говоря, обеспечивается не столько генератором, сколько методом отбора тепла от внешнего низкотемпературного источника – системы водоснабжения» [16]. Агрессивная компания критики «сверхъединичных» теплогенераторов привела к тому, что некоторые экспериментаторы стали перестраховываться и при получении КПЭ>1 прекращать исследования. Так в результате испытаний теплогенератора на основе « ...
... хозяйственных операций; 4. Применяемой формы бухгалтерского учета; 5. Организационной структуры учетного процесса и распределение служебных обязанностей в бухгалтерии; 6. Организации хранения бухгалтерской документации и реестров. 2.3 Учет расчетов с бюджетом по региональным налогам на предприятии ООО «ОКБ по теплогенераторам» Расчеты по налогу на имущество на предприятии ООО «ОКБ по ...
... Указ Президента, України №1094). Згідно указу, міністерством аграрної політики України сформульована концепція державної програми по розробці и впровадженню технологій і обладнання для виробництва альтернативного палива включая «БДП». МЕТОДИКА ДОСЛІДЖЕНЬ Покладаючись на закордонний досвід [1] та розробки [2,3] була розроблена – універсальна гідродінамічна установка для виробництва «БДП» на ...
... – это сильный яд, который может быть смертельным для человека, и использование которого в технологических процессах должно быть ограничено до минимума, а по возможности исключено, хотя данный метод очень эффективен при ликвидации образовавшихся гидратных пробок. 3. Новые разработки для газорегулирующих систем На сегодняшний день на рынке предлагается трубопроводная арматура (ТПА) нового ...
0 комментариев