Suprafețele de încălzire convective pentru cazanele cu aburi și apă caldă joacă un rol important în procesul de producere a aburilor și a apei calde, precum și prin utilizarea căldurii produselor de ardere care părăsesc camera de ardere. Eficiența suprafețelor de încălzire convective depinde într-o mare măsură de intensitatea transferului de căldură prin produse de ardere în apă.
Produsele de ardere transmit căldura suprafeței exterioare a conductelor prin transfer termic și radiații convective. De la suprafața exterioară a conductelor până la căldura internă este transferată prin perete prin conductivitate termică și de la suprafața exterioară la apă și abur - prin convecție. Astfel, transferul de căldură din produsele de ardere în apă și abur este un proces complex, numit transfer de căldură.
La calcularea suprafețelor de încălzire convective se utilizează ecuația de transfer de căldură și ecuația echilibrului termic. Calcularea suprafețelor convective se realizează în conformitate cu legile transferului de căldură convectiv.
Cu o stare de căldură constantă, cantitatea de căldură furnizată de lichidul de încălzire Qg este egală cu cantitatea de căldură absorbită de mediul de încălzire (apă, aer) Qt.
Căldura percepută de suprafața calculată este determinată de ecuația transferului de căldură:
Unde k este coeficientul de transfer al căldurii, gradul W / m 2,
H este suprafața calculată a încălzirii, m 2,
Δt - cap de temperatură medie, 0 ° C;
Bp - consumul estimat de carburant, m 3
Căldura produsă produselor de ardere este determinată de ecuația balanței de căldură:
Unde φ este coeficientul de conservare a căldurii, luând în considerare pierderile de căldură datorate răcirii externe;
Ј ", Ј" - entalpia produselor de ardere la intrarea și la suprafața calculată, kJ / m 3;
Ј 0 prs - entalpia aerului aspirat, este determinată din diagrama Јr-T la temperatura aerului aspirat, kJ / m 3;
Calcularea suprafețelor de încălzire convective poate fi constructivă și verificată. Calculul de verificare este mai general și se efectuează pentru a determina temperaturile de-a lungul căii de combustie. Ca urmare a calculului de proiectare, se determină valoarea suprafeței de încălzire și se selectează elementele sale structurale.
Ecuația de echilibru termic indică cantitatea de căldură transferată în apă sau în abur prin suprafața de încălzire prin convecție.
Cantitatea de căldură produsă de produsele de ardere este egală cu căldura percepută de apă sau de abur. Pentru calcul, temperatura produselor de ardere se determină după suprafața de încălzire calculată și apoi se rafinează prin aproximări succesive. În acest sens, calculul se efectuează pentru două valori ale temperaturii produselor de ardere după conducta calculată.
Calcularea suprafețelor de încălzire convective este recomandată în următoarea secvență.
Designul determină caracteristicile de proiectare ale gazului convectiv de gaz calculat și este înregistrat în tabelul 8.
Suprafața calculată a încălzirii:
Unde d este diametrul exterior al țevii, m
l - lungimea medie a țevilor în lumină, m
z - numărul total de țevi din conductă, m;
2) Pentru prima conductă: sunt date de două valori ale temperaturii gazelor de ardere la ieșirea primului cazan, t "1 = 500 0 C și t" 1 = 300 0 C și se efectuează două calcule paralele pentru aceste temperaturi. Se efectuează calculul primului canal de gaz pentru αt.
Creșterea valorii factorului de aer în exces este neglijată, adică Δjβ = 0.
Pentru al doilea cazan: produce cu valoarea factorului de aer în exces αk.
Se încălzește cu aer aspirat în coș:
De asemenea, date de două valori ale temperaturii gazelor arse, dar deja la ieșirea celui de-al doilea cazan, luându-le t = 2 = 400 0 C și t "2 = 200 0 C,
Căldura produsă de produsele de combustie este determinată:
Se calculează temperatura medie de proiectare a fluxului de produse de ardere în conducta de gaze convective:
unde t 'și t "este temperatura produselor de ardere la intrarea pe suprafață și la ieșirea din ea.
Capul de temperatură este determinat:
Unde tc este temperatura mediului de răcire, pentru cazanul cu abur se presupune că este egal cu punctul de fierbere al apei la o presiune în cazan, 0 C
Se calculează viteza medie a produselor de ardere pe suprafața de încălzire (m / s).
În cazul în care Br - consumul de carburant estimat, m 3 / s
F - zona secțiunii vii pentru trecerea produselor de ardere, m 2
Vr este volumul real al produselor de ardere per 1 m3 de gaz.
t ср - temperatura medie de proiectare a produselor de ardere, 0 С.
Zona secțiunii vii F, egală cu diferența dintre suprafața totală a secțiunii transversale a gazelor de ardere în lumină și o parte din această zonă ocupată de țevi, se calculează prin formulele:
F = ab -z1 ld - pentru spălarea transversală a grinzilor tubulare netede,
F = ab-zpd 2/4) - cu spălare longitudinală și curgere de mediu între țevi,
F = zπd 2/4 - pentru curgerea mediului în interiorul conductelor,
a și b - dimensiunile transversale ale coșului de fum între pereții interiori, m
z1 - numărul de țevi dintr-un rând în cursul gazelor;
l- lungimea lavabilă a țevilor, m
7. Coeficientul de transfer de căldură prin convecție, W / m 2 K, este determinat din nomograme în funcție de proiectarea mănunchiurilor, metoda de spălare, debitul de gaz și proprietățile fizice ale agentului de răcire:
αk = Σz * ΣΦ * Сs * αн - pentru spălarea transversală a șanțurilor și a coridoarelor din tuburi netede;
αn - coeficientul nominal de transfer de căldură, determinat de viteza debitului de gaz W și diametrul tuburilor grindinei d;
Cs este corecția geometriei fasciculului, în funcție de longitudinalul relativ σ1 = S1 / d și de treptele transversale σ2 = S2 / d;
Cf (Σf ') - corecția pentru caracteristicile fizice ale curgerii cu o schimbare a temperaturii și a compoziției agentului de răcire;
La determinarea Cf și Cf ', temperatura medie aritmetică a debitului este luată în limitele suprafeței calculate.
Cz - corecție pentru numărul de rânduri de țevi (Z2) de-a lungul cursului gazelor.
8. Gradul de negru al mediului radiant este calculat, determinat de formula sau de nomograma.
este necesar să se calculeze puterea totală de absorbție prin debitul de gaz.
unde kg este coeficientul de atenuare a razelor de gaze triatomice, 1 / (m * MPa);
p este presiunea în conducta;
rn - fracția de volum total de 3 gaze atomice;
s- grosimea stratului radiant:
9. Coeficientul de transfer de căldură este determinat de emisia unui debit nealimentat de αl. luând în considerare transferul de căldură prin radiație în suprafețe de încălzire convective, W / m 2 K):
unde αn este valoarea nominală a coeficientului de transfer de căldură prin radiație, care depinde de temperatura peretelui și de temperatura medie a debitului de gaz, se determină din nomogram (Fig.6.4 [3]);
a este gradul de negru al fluxului de gaz;
o corecție introdusă în absența particulelor de aur în produsele de combustie este determinată din nomograma din Fig. 6.4 [3].
Temperatura suprafeței exterioare a peretelui contaminat, care primește căldură radiantă, 0 ° C
unde Δt este diferența de temperatură dintre temperatura peretelui contaminat și temperatura mediului în conductă, a cărei valoare depinde de tipul de combustibil ars. Când gazele sunt arse pentru toate suprafețele de încălzire, Δt = 25 ° C.
Valorile coeficientului ζ Tabelul 9.
Unde ω este coeficientul de spălare sau gradul de umplere a gazelor de ardere, se presupune că este egal cu 0,9.
11. Determinați cantitatea de căldură percepută de suprafața de încălzire pe 1 m3 de gaz:
Capul de temperatură Δt pentru suprafața de încălzire prin convecție evaporată este determinat de:
unde t este temperatura produselor de combustie la intrarea pe suprafața convectivă;
t "este temperatura produselor de ardere la ieșirea de pe suprafața de încălzire convectivă;
tn - temperatura de saturare la presiunea din cazan, 0 С.
12. Egalitatea Qb = Qm trebuie îndeplinită. Dacă, totuși, nu există nici un echilibru la ambele temperaturi, atunci găsim temperatura dorită grafo-analitic.
Conform datelor obținute, se compară un grafic și se determină temperatura reală la ieșirea celui de-al doilea gaze arse: t''2, apoi prin graficul lui J determină entalpia gazelor J ". Ultimele valori ale temperaturii și entalpiei sunt parametrii gazelor de ardere la ieșirea din fasciculul convectiv, de-a lungul căruia se determină percepția căldurii a fasciculului convectiv ca întreg.
Din valorile Qref IQT construite grafic auxiliar (Fig. 1) și se determină la ieșirea temperaturii gazului primul gazohodat˝1 (acesta va fi temperatura la intrare și o a doua conductă de gaz, t.e.t˝1 = t „2) și a doua gazohodat ˝2.
Q10 3. kJ / m 3. Rezultatele calculului gazelor de ardere sunt rezumate în tabelul 10.
Etalpia gazelor arse înaintea gazelor de ardere
Temperatura gazelor arse în spatele fumului
Enthalpia gazelor de ardere din spatele fumului
Perceperea căldurii prin conducta de echilibru termic
Cap de temperatură medie
Temperatura medie a gazelor de ardere
Viteza medie a gazelor de ardere
Coeficientul transferului de căldură prin convecție
Absorbția totală a gazelor triatomice
Coeficientul de atenuare a razei de gaze triatomice
Puterea totală de absorbție prin fluxul de gaz
Gradul de negru a fluxului de gaze
Coeficient de contaminare a suprafeței de încălzire
Temperatura suprafeței exterioare a peretelui contaminat
Coeficientul de transfer de căldură al emisiei unui flux fără praf
Coeficient de spălare a gazelor de ardere cu gaze arse
Coeficient de transfer de căldură în gaz
Perceperea căldurii prin conducta de transfer termic
Trimiteți-le prietenilor: