Гидравлический расчет змеевика печи

 

Гидравлический расчет змеевика печи заключается в определении потерь давления водяного пара в радиантных и конвекционных трубах.

Средняя скорость водяного пара:

 

где G – расход перегреваемого в печи водяного пара, кг/с;

ρ ^к_в.п. – плотность водяного пара при средней температуре и давлении в камере кон-векции, кг/м³;

d_к – внутренний диаметр конвекционных труб, м;

z_к – число потоков в камере конвекции,

 

м/с.

 

Кинематическая вязкость водяного пара при средней температуре и давлении в камере конвекции ν _к = 3, 311 ∙ 10^-6 м²/с.

Значение критерия Рейнольдса:

 

 

Общая длина труб на прямом участке:

 

м.

 

Коэффициент гидравлического трения:

 

 

Потери давления на трение:

 

Па = 14, 4 кПа.

 

Потери давления на преодоление местных сопротивлений:

 

Па = 20, 2 кПа.

 

где Σ ζ _к = 0, 35 – коэффициент сопротивления при повороте на 180 º С,

 

- число поворотов.

 

Общая потеря давления:

 

кПа

Расчет потери давления водяного пара в радиационной камере

 

Средняя скорость водяного пара:

 

 

где G – расход перегреваемого в печи водяного пара, кг/с;

ρ ^р_в.п. – плотность водяного пара при средней температуре и давлении в камере кон-векции, кг/м³;

d_р – внктренний диаметр конвекционных труб, м;

z_р – число потоков в камере клнвекции,

 

м/с.

 

Кинематическая вязкость водяного пара при средней температуре и давлении в камере конвекции ν _р = 8, 59 ∙ 10^-6 м²/с.

Значение критерия Рейнольдса:

 

 

Общая длина труб на прямом участке:

 

м.

Коэффициент гидравлического трения:

 

 

Потери давления на трение:

 

Па = 15, 1 кПа.

 

Потери давления на преодоление местных сопротивлений:

 

Па = 11, 3 кПа,

                                     

 

где Σ ζ _р = 0, 35 – коэффициент сопротивления при повороте на 180 º С,

 

- число поворотов.

 

Общая потеря давления:

 

кПа.

Проведенные расчеты показали, что выбранная печь обеспечит процесс перегрева водяного пара в заданном режиме.

Расчет котла-утилизатора

 

Найдем среднюю температуру дымовых газов:

 

 

где t₁ – температура дымовых газов на входе,

t₂ – температура дымовых газов на выходе, °С;

 

°С (538 К).

 

Массовый расход дымовых газов:

 

 

где В - расход топлива, кг/с;

 

 кг/с.

 

Для дымовых газов удельных энтальпии определим исходя из данных табл. 3 и рис. 1 по формуле:

 

 

Энтальпии теплоносителей Таблица 4

Теплоноситель	Температура, °С	Удельная энтальпия, кДж/кг
Дымовые газы	320	358, 3
	210	225, 4
Питательная вода	60	251, 4
	187	794, 2
Насыщенный водяной пар	187	2783, 0

 

Тепловой поток, передаваемый дымовыми газами:

 

 

или

 

 

где Н₁ и H₂ - энтальпия дымовых газов при температуре входа и выхода из КУ соответственно, образующихся при сгорании 1 кг топлива, кДж/кг;

В - расход топлива, кг/с;

h₁ и h₂ - удельные энтальпии дымовых газов, кДж/кг,

 

 Вт.

 

Тепловой поток, воспринятый водой, Вт:

 

 

где η _ку - коэффициент использования теплоты в КУ; η _ку= 0, 97;

G_n - паропроизводительность, кг/с;

h^к_вп - энтальпия насыщенного водяного пара при температуре выхода, кДж/кг;

h^н_в - энталыгая питательной воды, кДж/кг,

 

Вт.

 

Количество водяного пара, получаемого в КУ, определим по формуле:

 

 кг/с.

 

Тепловой поток, воспринятый водой в зоне нагрева:

 

 

где h^к_в - удельная энтальпия воды при температуре испарения, кДж/кг;

 

 Вт.

 

Тепловой поток, предаваемый дымовыми газами воде в зоне нагрева (полезная теплота):

 

 

где h_x – удельная энтальпия дымовых газов при температуре t_x, отсюда:

 

кДж/кг.

Значение энтальпии сгорания 1 кг топлива:

 

кДж/кг.

 

По рис. 1 температура дымовых, соответствующая значению H_x = 5700, 45 кДж/кг:

t_x = 270 °С.

Средняя разность температур в зоне нагрева:

 

°С.

 

270 дымовые газы 210 С учетом индекса противоточности:

                            °С.

187 вода 60

Площадь поверхности теплообмена в зоне нагрева:

 

 

где К_ф – коэффициент теплопередачи;

 

м².

 

Средняя разность температур в зоне испарения:

°С.

 

320 дымовые газы 270 С учетом индекса противоточности:

                            °С.

187 водяной пар 187

Площадь поверхности теплообмена в зоне нагрева:

 

 

где К_ф – коэффициент т6плопередачи;

 

м².

 

Суммарная площадь поверхности теплообмена:

 

F = F_н + F_u,

F = 22, 6 + 80 = 102, 6 м².

 

В соответствии с ГОСТ 14248-79 выбираем стандартный испаритель с паровым пространством со следующими характеристиками:

диаметр кожуха, мм 1600

число трубных пучков 1

число труб в одном пучке 362

поверхность теплообмена, м² 170

площадь сечения одного хода

по трубам, м² 0, 055

⇐ Предыдущая12345Следующая ⇒

Поделиться: