Расчёт конвективных газоходов.
Основными уравнениями при расчете конвективного теплообмена являются:
· уравнение теплопередачи:
 ;
· уравнение теплового баланса:
 .
Расчет считается завершенным при выполнении равенства:
Или
 ,
где  - расчетная поверхность нагрева газохода, м2.
Расчёт производится с помощью программы для работы с электронными таблицами Microsoft Ecxel, сводится в таблицу 4.1.
| Таблица 4.1. Поверочный тепловой расчёт конвективных поверхностей котла.
| | 1 к.п.
| 1 к.п.
| 2 к.п.
| 2 к.п.
| | Уравнение теплопередачи, полезное тепловыделение в топке
| кВт
| QT= kFΔtср
| 9884,17
| 4821,08
| 258,23
| 79,42
| | Расчётная поверхность нагрева газохода
| м2
| F
| 79,75
| 79,75
| 79,75
| 79,75
| | | Средняя температура газов
| ⁰С
| θср = (θ¢+θ¢¢)/2
| 925,00
| 725,00
| 234,50
| 209,50
| | | | Температура газов на выходе
| ⁰С
| θ¢¢
| 800,00
| 400,00
| 200,00
| 150,00
| | | | Температура газов на входе
| ⁰С
| θ¢
| 1050,00
| 1050,00
| 269,00
| 269,00
| | | Объёмная доля r(H20) для данного газохода
| -
| rH20
| 0,20
| 0,20
| 0,20
| 0,20
| | | Средняя скорость газов в газоходе
| м/с
| Wср=Bp*Vг(273+θср)/273Fж
| 13,83
| 11,52
| 9,84
| 9,35
| | | | Расчётный расход топлива
| м3/с
| Bp
| 0,209
| 0,209
| 0,209
| 0,209
| | | | Объём дымовых газов
| м3/м3
| Vг
| 10,86
| 10,86
| 10,89
| 10,89
| | | | Живое сечение газохода
| м2
| Fж
| 0,72
| 0,72
| 0,43
| 0,43
| | | Эффективная толцина излучающего слоя
| м
| S=(S1+S2)/d
| 3,92
| 3,92
| 3,92
| 3,92
| | | | Диаметр труб
| м
| d
| 0,051
| 0,051
| 0,051
| 0,051
| | | | Шаг труб конвектичного пучка, прод.
| м
| S1
| 0,09
| 0,09
| 0,09
| 0,09
| | | | Шаг труб конвектичного пучка, попер.
| м
| S2
| 0,11
| 0,11
| 0,11
| 0,11
| | | Коэффициент теплопередачи от газов нагреваемой среде
| Вт/(м2⁰С)
| k=ψα1
| 170,34
| 114,58
| 87,28
| 82,31
| | | | Коэффициент теплопередачи от газов стенке
| Вт/(м2⁰С)
| α1=ξ(αк+αл)
| 200,40
| 134,80
| 102,68
| 96,83
| | | | | | Коэффициент использования
| -
| ξ
| 1
| 1
| 1
| 1
| | | | | | Конв. коэффициент теплоотдачи от газов к стенке
| Вт/(м2⁰С)
| αк=αнсsсzсф
| 86,40
| 79,80
| 70,68
| 67,83
| | | | | | | | Вт/(м2⁰С)
| αн
| 80,00
| 70,00
| 62,00
| 60,00
| | | | | | | | | -
| σ1=S1/d
| 1,76
| 1,76
| 1,76
| 1,76
| | | | | | | | | -
| σ2=S2/d
| 2,16
| 2,16
| 2,16
| 2,16
| | | | | | | | -
| cs
| 1,00
| 1,00
| 1,00
| 1,00
| | | | | | | | -
| cz
| 1,00
| 1,00
| 0,95
| 0,95
| | | | | | | | -
| cф
| 1,08
| 1,14
| 1,20
| 1,19
| | | | | | Луч. коэффициент теплоотдачи от газов к стенке
| Вт/(м2⁰С)
| αл=αнaсг
| 70,14
| 33,15
| 18,08
| 16,39
| | | | | | | | Вт/(м2⁰С)
| αн
| 114,00
| 55,00
| 32,00
| 29,00
| | | | | | | Степень черноты потока
| -
| a
| 0,6278
| 0,6278
| 0,6278
| 0,6278
| | | | | | | | -
| сг
| 0,98
| 0,96
| 0,90
| 0,90
| | Продолжение таблицы 4.1.
| | | | | | | | Температура загрязнённой стенки
| ⁰С
| tз=tн+Δt
| 222,40
| 222,40
| 222,40
| 222,40
| | | | | | | | Температура охлаждающей среды
| ⁰С
| tн
| 197,40
| 197,40
| 197,40
| 197,40
| | | | | | | | | ⁰С
| Δt [1, с.53]
| 25,00
| 25,00
| 25,00
| 25,00
| | | | Коэффициент тепловой эффективности
| -
| ψ [1, табл. 4.2]
| 0,85
| 0,85
| 0,85
| 0,85
| | Температурный напор
| ⁰С
| Δtср=θср-tн
| 727,60
| 527,60
| 37,10
| 12,10
| | | Уравнение теплового баланса
| кВт
| Qб= Bφ(H¢-H¢¢+ΔαH⁰хв)
| 1095,63
| 2625,63
| 386,79
| 48,84
| | Расход топлива
| м3/с
| B
| 0,209
| 0,209
| 0,209
| 0,209
| | Коэффициент сохранения тепла
| -
| φ
| 0,98
| 0,98
| 0,98
| 0,98
| | Энтальпия газов на выходе
| кДж/м3
| H¢¢
| 14570,00
| 7100,00
| 3150,00
| 4800,00
| | Энтальпия газов на входе
| кДж/м3
| H¢
| 19900,00
| 19900,00
| 5000,00
| 5000,00
| | Величина присоса холодного воздуха в газоход
| -
| Δα [1, табл.1.4]
| 0,05
| 0,05
| 0,10
| 0,10
| | Энтальпия теоретически необходимого количества холодного воздуха
| кДж/м3
| H⁰хв
| 384,54
| 384,54
| 384,54
| 384,54
|
   
Для быстрейшей стабилизации равенств, для первого конвективного пучка задаёмся двумя произвольными значения температур газов на выходе из него. Это 800оС и 400оС. Для второго аналогично 200 оС и 150 оС. Из таблицы 4.1. видно, что равенство ни при одной из них не стабилизировалось, посему определяем температуру на выходе графоаналитически с помощью чертежа 4.1.
Чертёж 4.3. Графоаналитическое определение искомой температуры для первого конвективного пучка.
Чертёж 4.4. Графоаналитическое определение искомой температуры для второго конвективного пучка.
Итого, температура на выходе из первого конвективного пучка – 269оС, из второго – 180оС.
|
