При t
=1200 °С следует I=23500 кДж/м3
Средняя суммарная теплоёмкость
продуктов сгорания на 1 м3 топлива кДж/м3 °С в интервале
температур tа - t равна:
,
где
Qкс – полезное тепловыделение в камере сгорания;
tа – теоретическая температура продуктов сгорания.
кДж/кг
°С
Расчётная температура продуктов сгорания на выходе из камеры, °С
t
t
°С
Произведём пересчёт, т.к. расхождения довольно велики.
15. Второе приближение.
Зададим температуры газов на
выходе из камеры сгорания: t=1250
°С
Эффективная толщина излучающего слоя в камере сгорания:
S=3,6
S=3,6
м
Коэффициент ослабления лучей для трёхатомных газов.
Rг×rп=
Rг×rп=
Т=273+t=273+1250=1523 К –
температура газов на выходе из камеры сгорания.
Коэффициент ослабления лучей:
Rс=0,03×(2-αкс)×(1,6×(Т
/1000)-0,5)×(Ср/Нр)
Rс=0,03×(2-1,15)×
асв=1-2,72
аг=1-2,72
аф=0,15×0,56+(1-0,15)×0,33=0,365
Степень черноты камеры топочных устройств:
ат=
, где
ат=
При tкс//==1250 °С следует Iкс//==25100 кДж/м3
,
где
кДж/кг
°С
Расчётная температура продуктов сгорания на выходе из камеры, °С
t
t
°С
Расхождение между расчётной температурой и полученной в первом приближении составило 5 °С
Принимаем температуру на выходе из камеры сгорания 1245 °С
Определим Iкс// при t=1245 °С, таким образом Iкс//=24800 кДж/м3
Qл=φ×(Qкс-Iкс//)
Qл=0,992×(37983,53-24800)=13078,06 кДж/м3
qл= (Вр×Qл)/Нл
qл=(1,663×13078,06)/160,84=135,22 кДж/м3 °С
16. Тепловой расчёт конвективного пучка.
Для теплового расчёта конвективных поверхностей нагрева, расположенных после камеры сгорания, используются два основных уравнения:
Уравнение теплового баланса:
Qб=φ×[I/-I//+Δα×V°(сt)хв, где
Qб - тепло, отдаваемое газами нагреваемой среды в рассчитываемой поверхности нагрева, отнесённое на 1 м3 топлива;
φ – коэффициент сохранения тепла;
I/ и I// - энтальпия продуктов сгорания и выходе и входе из газохода рассчитываемой поверхности.
Δα×V°×(сt)хв – количество тепла, вносимого присосами воздуха.
Уравнение теплопередачи:
QТ=
, где
QТ - тепло, внесённое рассчитываемой поверхностью конвекций и излучением при сгорании 1 м3 топлива, кДж/м3 °С
R – коэффициент теплопередачи, кВт/ м2 °С;
Н – расчётная поверхность нагрева, м2;
Δt – температурный напор для рассчитываемой поверхности;
В – расчётный расход топлива, м3/с.
17. Расчёт поверхности и площади нагрева конвективного пучка.
По заводскому чертежу котла определим полную поверхность нагрева конвективного пучка.
ЧЕРТЁЖ
Определение поверхности одного стояка пучка:
Fст=П×dн×lср×6
dн – диаметр труб пучка, м;
lср – средняя длина труб в пучке, м;
6 – количество труб в одном пучке.
Fст=3,14×0,028×8,96×6=4,73 м2
Полная поверхность труб пучка:
Fтп=4×64×П×dн×lср×6
4 – количество пучков;
64 – количество стояков в конвективном пучке;
Fтп=4×64×3,14×0,028×8,96×6=1210 м2
Поверхность боковых стен:
Fбс=(h×0,78)×а×2
h – высота без учёта фестона;
а – ширина конвективной части по фронту котла.
Fбс=(2,18×0,78)×4,16×2=25 м2
Поверхность стояков конвективной части котла:
Fп ст=64×((П×dвн)/2)× h
dвн – диаметр одного стояка, м.
Fп ст=64×((3,14×0,083)/2)×2,966=25 м2
Полная поверхность конвективного пучка:
∑F=Fтп+Fбс+Fп ст
∑F=1210+25+25=1260 м2
18. Совместное решение уравнений баланса и теплопередачи осуществляется методом последовательных приближений.
Уравнение теплового баланса:
Qб=φ×[Iкс/-Iух+Δα×V°(сt)хв]
Qб=0,992×[24800-2900+0,15×10×39,8]=21784,02 кДж/м3
Δt=(Δtб-Δtм)/[2,3×lg(Δtб/Δtм)]
Δt – температурный напор для рассчитываемой поверхности;
Δtб – большее значение разности температур;
Δtм – меньшее значение разности температур;
Δtб=tкс//-t2/
Δtб=1245-142,7=1102,3 °С;
Δtм=tух-t1/
Δtм=150-77,3=72,7 °С;
Δt=(1102,3-72,7)/[2,3×lg(1102,3/72,7)]=379,27 °С
tкп ср=( tкп//+ tух)/2
tкп ср=( 1245+ 150)/2=698 °С
Скорость газов в конвективном пучке:
ωг=((В×Vг)×(tср+273))/(Fг×273)
В – расчётный расход топлива, м3/с;
Vг – средний расход газа, м3/м3.
Fг=4,18×4,16-64×0,028×4,16=9,93 м2
ωг=((1,663×13,5)×(698+273))/(9,93×273)=8,04 м/с
Коэффициент теплопередачи при сжигании всех видов топлива определяется как:
Ψ=0,85 – коэффициент тепловой эффективности;
α1 – коэффициент теплообмена между газами и стенкой, кВт/м2 °С
α1 = ζ×(αк+αл), где
ζ=0,95 – коэффициент использования, учитывающий уменьшение тепловосприятия поверхности нагрева вследствие неравномерного омывания её газами.
Коэффициент теплообмена конвекций:
αк=Сs×Cz×(λг/dн)×[(Wг×dн)/νг]0,6×Prп0,33
Сs – коэффициент, определяемый в зависимости от относительного поперечного шага σ1
φа=(σ1-1)/(σ2-1)
σ1=S1/ dн
σ2=S2/ dн
S1 – поперечный шаг пучка;
S2 – продольный шаг пучка;
σ1=64,3/28=2,3
σ2=62/28=2,2
σ2/=
σ2/=
φа=(2,3-1)/(2,4-1)=0,93
Сs=0,34×0,930,10,34
Cz=1 – поправка на число рядов труб по ходу газа;
λг – коэффициент теплопроводности продуктов сгорания, определим по средней температуре газов методом интерполяции.
λг=8,255×105 кВт/м°С
νг – коэффициент кинематической вязкости при средней температуре газов, определим методом интерполяции.
νг=111,9×10-6 м2/с
Prп – критерий Прандтля при средней температуре газов, также определим методом интерполяции.
Prп=0,612
αк=0,34×1×(8,255×10-5/0,028)×[(8,04×0,028)/111,9×10-6]0,6×0,6120,33=0,0815 кВт/м2 °С
Коэффициент теплообмена излучением продуктов сгорания:
αл=5,7×10-11×[(а3+1)/2]×а×Т3×[(1-(Т3/Т))/(1-(Т3/Т))]
а3=0,8 – степень черноты загрязнённых стенок лучевоспринимающих поверхностей;
Т – температура продуктов сгорания, К;
Т=tср+273
Т=698+273=971 К
Т3 – абсолютная температура загрязнённой наружной поверхности, К;
Т3=[(t1/+t2/)/2]+273
Т3=[(142,7+77,3)/2]+273=383 К
а – степень черноты потоков газов при средней температуре в конвективной части котла.
а=1-е-R×P×S
е=2,72 – основание натурального логарифма;
R×P×S – суммарная оптимальная толщина продуктов сгорания.
R×P×S= Rг×rп×P×S – доля незапылённого потока, где
S – эффективная толщина излучающего слоя, м;
S=0,9×dн×((4/П)×(( S1× S2)/ dн2)-1
S=0,9×0,028×((4/3,14)×(( 0,0643× 0,062)/ 0,0282)-1=0,138 м
Коэффициент ослабления лучей для трёхатомных газов:
Уважаемый посетитель!
Чтобы распечатать файл, скачайте его (в формате Word).
Ссылка на скачивание - внизу страницы.