ВУЗ: Не указан
Категория: Не указан
Дисциплина: Не указана
Добавлен: 10.11.2023
Просмотров: 143
Скачиваний: 2
ВНИМАНИЕ! Если данный файл нарушает Ваши авторские права, то обязательно сообщите нам.
Q=(I1-I2) фи, кДж/кг
Уравнение теплового баланса по нагреваемой среде, не изменяющей при нагревании фазового состояния:
Qпер= (1)СКУ Денисенко Н.И. стр.61 (63) для перегретого пара, кДж/кг
Qпер=Дпер/В х (iпер-ix), кДж/кг
Qэв= (1) СКУ Денисенко Н.И. стр.62 (64) для экономайзерной воды, кДж/кг
Qэв=Дк/В х (iэв-iпв), кДж/кг
Qвп=(1) СКУ Денисенко Н.И. стр.62 (65) для подогрева воздуха, кДж/кг
Qвп=а х Vo x (Cгв х tгв-Схв х tхв)
Где k-коэффициент теплопередачи, вт/м2 К
I 1 , I2 -энтальпии газов перед поверхностью нагрева и после нее, кДж/кг
iпер,iэв,iпв,iх-соответственно энтальпии перегретого пара, экономайзерной воды, питательной воды и насыщенного пара, кДж/кг
а-коэффициент избытка воздуха
Vo-торетически необходимое количество воздуха для сгорания 1 кг топлива, м3/кг
Сгв, Схв-теплоемкости горячего и холодного воздуха, кДж/м3 К
tгв, tхв-температура горячего и холодного воздуха, грС
Дк, Дпер-паропроизводительность котла по насыщенному и перегретому пару, соответсвенно, кг/с
В-расход топлива, кг/с
Ищем коэффициент теплопередачи:
K= (1)СКУ Денисенко Н.И. стр.62 (66)
1
K=-------------------------------------
1/а1+ эпсилон+ 1/а2
Где а1,а2-коэффициенты теплоотдачи от газов к стенке и от стенки к воде, соответственно, вт/м2 К
Для парообразующих поверхностей а2 значительно больше а1, поэтому k= (1)(СКУ Денисенко Н.И. стр71 (81)
а1
K=-----------------------------------------
1+ эпсилон х а1
эпсилон - коэффициент загрязнения, равный термическому сопротивлению трехслойной стенки, м2 К/вт
Коэффициенты а1,а2 зависят от cкоростей теплообменивающихся сред W, температур потоков t пот, стенок tст, геометрических размеров труб l,d,dэ, компоновки труб в пучке-шахматная или коридорная, относительных шагов труб S/d, характера омывания поверхностей нагрева-поперечное или продольное, физических характеристик теплообменивающихся сред-вязкость, теплопроводность)
Коэффициент теплоотдачи а2 в силу большого его значения
В межтрубном пространстве поверхностей нагрева происходит теплоотдача излучением 3-х атомных газов, которую мы также учитываем, рассматривая теплоотдачу от газов к стенкам поверхностей нагрева.
а1=омега х ак+ал, где ал-коэффициент теплоотдачи излучением
омега-коэффициент полноты омывания поверхностей нагрева, принимаем-0.8-0.95
ак находим из критериального уравнения теории подобия для конвективного теплообмена, имеющего вид:
Nu=(1)( СКУ Денисенко Н.И. стр.63 (68)
m n
Nu= ak x l/лямбда жидкости= с х Re x Pr
Где ак-коэффициент теплоотдачи конвекцией, вт/м2 К
l-линейный размер, м
лямбда жидкости -коэффициент теплопроводности рабочей среды ( жидкости, газа) вт/м2 К
Re,Pr-критерии Рейнолдса и Прандтля
С,m,n- экспериментальные коэффициенты критериального уравнения, учитывающие условия омывания труб и их компоновку
3
При Re > (1.5-3) 10
-при поперечном омывании гладкотрубных пучков труб коридорной компоновки
ак=(1) CКУ Денисенко Н.И. стр.63 (69)
0.65 0,33
ak=0,2 x cz x cs x (лямбда/dн) х (W x dн/ню) х Pr
-при поперечном омывании гладкотрубных пучков труб шахматной компоновки:
ак=(1) СКУ Деннисенко Н.И. стр.63 (70)
0.6 0,33
ak=Cz’ x Cs’ x ( лямбда/dн) x (W x dн/ню) х Pr
-при продольном омывании труб:
ак= (1)(СКУ Денисенко Н.И. стр.63 (71)
0,8 0,4
ak=0,023 x (лямбда/dэ) х (W xdэ/ню) х Pr x Ct
-при кипении воды в большом объеме в условиях свободной конвекции при Р менее 30бар:
аб.о.=(1) СКУ Денисенко Н.И. стр.63 (72)
1,5 2/3
aб.о.=3.8 х р х q
где Cz, Cs, Ct,C’z, C’s -эмпирические поправки, зависящие от геометрических характеристик пучка труб (s/d, z-число рядов труб), принимаются по графикам
Р-давление пара, бар
dэ- эквивалентный диаметр канала dэ=4U/f, м
f-площадь сечения канала
При поперечном омывании трубных пучков:
СКУ Денисенко Н.И. стр.65 (78)
fжс=fгаз х фи п, м2
фи п-коэффициент свободного прохода пучка =S1-dн/S1
S1-поперечный шаг труб в пучке, м
fгаз-площадь живого сечения
fгаз= Lт х l пр акт, м2
Lт- длина топки, м
lпр акт-проекция активной длины средней трубы пучка, м
q-плотность теплового потока на поверхности нагрева, вт/м2
6
q=10 ВQ/H где В-расход топлива в кг/с
Значения физических характеристик принимаются по графикам в зависимости от их температур
ал определяется при степени черноты загрязненных наружных поверхностях труб аст=0.82 (обычно принимается):
ал=(1)(СКУ Денисенко Н.И. стр.65 (74)
3.6
-8 3 1-(Тст/Т)
aл=5.67 х 10 х 0.91 х аг х Т х ---------------, вт/м2 К
1-Тст/Т
где Т-средняя температура газов в пучке, К
Тст- температура наружных загрязнений на трубах, К, равная
Тст=Тж+(эпсилон+1) q/a2
Где Тж-средняя температура жидкости в трубах, К
Степень черноты излучающего слоя газов аг:
аг=(1)СКУ Денисенко Н.И. стр.65 (75)
aг=1-exp(-kг х rп х р х S)
Коэффициент ослабления луча газами и сажистыми частицами:
Kг= (1)СКУ Денисенко Н.И. стр.60 (57)
Где rп= r RO2 + r Н2О , а Р-давление газов в пучке-0.1Мпа
Толщина излучающего слоя в межтрубном пространстве S:
S=(1) CКУ Денисенко Н.И стр.78 (76)
2
S=0,9 x dн х (S1x S2/пи х dн - 1 ), м
a при излучении в дымогарных трубах S=dвн
-коэффициент свободного прохода пучка, равный (S1-dн)/S1,
Где S1-поперечный шаг труд в пучке, м
Пример: fгаз=Lт х lпр м2
Где Lт-длина топки
l пр -проекция активной длины средней трубки пучка, м
Скорость газов W при поперечном омывании пучка труб:
W=(1)CКУ Денисенко Н.И. стр.69 (79)
W-расчетная скорость газов-=(BVг/fжс) х (tг+273/273),м/c
Среднелогарифмический температурный напор
( дельта Т б-дельта Тм)
дельта Т = --------------------------------
ln (Тб-Тs/Тм-Тs )
где дельта Тб и дельтаТм -разности температур между теплообменивающимися средами на участке, где она больше и меньше, грС
Тs- температура насыщения при данном давлении
Усредненная по всей поверхности нагрева разность температур нагревающей и нагреваемой сред, зависит от взаимного направления их движения и определяется схемами включения поверхностей нагрева.
Максимальный температурный напор при противотоке, минимальный - при прямотоке, в сложных схемах – промежуточное значение. Если в сложных схемах
дельта Тпрм>0.95дельта Тпрт , то температурный напор определяется (1)СКУДенисенко Н.И. стр.69 (80)
дельтаТ=0.5(дельтаТпрм+ дельта Тпрт),
где дельтаТпрм и дельта Тпрт - температурные напоры при прямотоке и противотоке, соответственно.
При компоновке труб поверхностей нагрева поперечный шаг S1 не должен быть меньше S1= dн+15мм.
Увеличение поперечного шага S1 ведет к увеличению площади живого сечения газохода fжс, снижению скорости газов, уменьшению коэффициента теплоотдачи
а1, увеличению потерь q2
Из опыта постройки и эксплуатации водотрубных котлов S1=dн+(15-17)мм.
Продольный шаг труб S2 при коридорной компоновке мало влияет на теплообмен, принимаем S2=S1
При шахматной компоновке труб влияние S2 возрастает и Sк (косой шаг, влияющий на скорость газов в пучке) зависит от S1 и S2.
Обычно принимаем S1=Sк, S2=(0.9-1/1)dн
ЛЕКЦИЯ №8
ТЕПЛОПЕРЕДАЧА В ПАРООБРАЗУЮЩИХ ПОВЕРХНОСТЯХ НАГРЕВА
В судовых котлах эти поверхности состоят:
-поверхности, воспринимающие излучение из топки (экраны и первые ряды конвективных труб водотрубных котлов и внутренние поверхности жаровых труб и топочных камер огнетрубных котлов)
-конвективные поверхности, воспринимающие теплоту конвекцией (конвективные пучки водотрубных котлов и пучки дымогарных труб огнетрубных котлов).
Первое слагаемое теплоты парообразования – Qл, определяемое по результатам расчета теплопередачи в топке.
Второе слагаемое - Qк поверочный расчет которого, отличается от проектного расчета тем, что известны геометрические характеристики и площадь поверхности нагрева.
Ищем:
Q - количество теплоты, переданное поверхности нагрева, tг-температуру газов за ней, Дк-количество пара, образующегося в поверхности нагрева.
Решаем либо методом итераций, задаваясь температурой tг, либо графической интерполяцией, задаваясь тремя значениями tг, строим графики линейной зависимости по формулам:
Q = (1)СКУ Денисенко Н.И.стр.61 (61)
Q = (1)СКУ Денисенко Н.И. стр.61 (62)
Точка пересечения прямых даст искомые Q , tг
Дк отдельно не определяем, т.к. паропроизводительность котла была задана для поверочного расчета
ТЕПЛОПЕРЕДАЧА В ПАРОПЕРЕГРЕВАТЕЛЯХ
Поверочные тепловые расчеты пароперегревателей выполняются для:
-петлевых одно - двух коллекторных
-змеевиковых
При поверочных расчетах известны геометрические характеристики и площадь поверхности нагрева пароперегревателя Нпп и паропроизводительность котла по перегретому пару Дпер.
Ищем: Qпер-количество теплоты, отданной пароперегревателю,
tзпп( Iзпп)-температуру (энтальпию) газов за пароперегревателем, tпер – температуру перегретого пара
Задаемся tпер для определения температурного напора
Имеем те же
Q= (1)СКУ Денисенко Н.И. стр.61 ( 61) уравнение теплопередачи
Q=(1) СКУ Денисенко Н.И. стр уравнение теплового баланса по газу
Qпер=(1) СКУ Денисенко Н.И. стр.61 (63) уравнение перегретого пара
Задаемся температурой перегретого пара tпер
Задаваясь тремя значениями tзпп (Iзпп)-температуры газов за пароперегревателем находим Qпер по уравнению теплового баланса по газу и строим прямую Qпер - f (tзпп)
Для тех же значений tзпп находим три значения Qпер по уравнению теплопередачи и строим вторую прямую.
Точка их пересечения даст искомые Qпер и tзпп.
iпер=ix+B х Qпер/Дпер
По таблицам водяного пара находим температуру перегретого пара tпер при давлении за пароперегревателем:
Рпер=Рк-дельта Рпер , где дельта Рпер -падение давления пара в пароперегревателе.
Если полученная t пер отличается более чем на 10грС от заданной, то расчет повторить, изменяя iпер
ТЕПЛОПЕРЕДАЧА В ЭКОНОМАЙЗЕРАХ
Заданы: геометрические характеристики экономайзера
Ищем: Qэв-количество теплоты на подогрев воды в экономайзере
tзэк-температуру газов за экономайзером
-tэв-температуру воды после экономайзера
Используем для поверочного расчета:
Qэв=(1) СКУ Денисенко Н.И. стр.61 (61)
Qэв=(1) СКУ Денисенко Н.И. стр.61 (62)
Qэв= (1)СКУ Денисенко Н.И. стр.61 (64)
Количество теплоты, использованной в экономайзере:
Qэв=(1) СКУ Денисенко Н.И. стр.74 (84)
Qэк=(ix-iпв)-(Qл+Qпо к)
Где ( ix-iпв) - общее количество теплоты на подогрев воды и парообразование
(Qл+Qпо к) - количество теплоты только на парообразование
Зная Qэв, по уравнению теплового баланса по воде, определим tэв-температура воды после экономайзера
Принимая три значения температуры газов за экономайзером tзэк, по уравнениям теплопередачи и теплового баланса по газу, строим прямые и точка их пересечения даст искомые Qэв и tзэк.
Далее по уравнению теплового баланса по воде, используя полученное графически значение Qэв, определим tэв-температуру воды после экономайзера.
Отклонение tэв от полученного значения ранее (по СКУ Денисенко стр.74 (84) ) менее, чем на 5грС, считается приемлемым.
ТЕПЛОПЕРЕДАЧА В ВОЗДУХОПОДОГРЕВАТЕЛЯХ
Теплота воздухоподогревателям от газов передается конвекцией.
Поверочный расчет выполняется по: