Топливо и котельные установки

Теплообмен в котельном агрегате

Теплообменом называется совокупность процессов, свя­занных с распространением тепла.

В котельном агрегате теплообмен происходит между горящим топливом или продуктами его сгорания и рабочими телами — водой, паром и воздухом.

Теплообмен происходит путем теплопроводности, конвекции и излучения. *

Теплопроводностью называется такой процесс тепло­обмена, при котором тепло в среде распространяется через взаим­ное соприкосновение частиц этой среды.

В случае наличия плоской стенки расчетное уравнение тепло­проводности имеет следующий вид:

(1 = н(^ст-^п;2) ккал/час, (38)

Где: <3—количество тепла, передаваемое через стенку с по­

Верхностью Н м2; о—толщина стенки в м;

1сп и — температуры поверхностей стенки в °С.

Коэффициент пропорциональности X ккал/м час град назы­вается коэффициентом теплопроводности. Он ха­рактеризует свойства материала стенки и численно равен количе­ству тепла, которое переходит в час через поверхность стенки в

1 м2 при ее толщине в 1 м и разности температур поверхностей стенки в 1°С.

Чем выше коэффициент теплопроводности материала стенки, тем больше тепла проходит через стенку определенной поверхно­сти и толщины при заданной разности между температурами ее поверхностей.

Коэффициенты теплопроводности * ккал/м час град некоторых тел имеют следующие значения: сталь — 39-^42; медь — 300 ^-340; красный кирпич — 0,20-^0,25; огнеупорный кирпич — 0,5 - ч - 0,8; накипь — 0,2 - г-2,7; сажа и зола — 0,06 ^-0,1; асбест — 0,10.

Конвективный теплообмен происходит в результате соприкосновения жидкости (или газа) с твердым телом и заклю­чается в переносе тепловой энергии нагретой массой жидкости к поверхности или от поверхности твердого тела.

Количество тепла, передаваемого конвекцией, определяется по расчетной формуле:

(2 = а/1 £ст) ккал/ч, ас, (39)

Где: tж — температура жидкости (или газа) в °С;

Ьст — температура поверхности стенки в °С;

Н— величина поверхности теплообмена в м2

Коэффициент о, с ккал! м2 час град называется коэф­фициентом теплоотдачи, который численно равен ко­личеству тепла, передаваемого в час через 1 м2 омываемой по­верхности от жидкости (газа) к стенке (или обратно) при раз­ности температур жидкости (газа) и стенки в 1°С.

Коэффициент теплоотдачи не является физической постоян­ной; на его величину влияют следующие факторы: характер, на­правление и скорость движения жидкости, физические свойства и температура жидкости, форма и степень шероховатости твер­дого тела и др.

В нормах ЦКТИ и ВТИ по тепловому расчету котельных установок приводятся обобщенные формулы подсчета коэффи­циента теплоотдачи для различных практических случаев кон­вективного теплообмена.

Примерные значения коэффициента теплоотдачи ас ккал/м2 час град при конвективной теплоотдаче стенке трубы могут изме­няться в следующих пределах: от газа — 10-г-100, воды — 5Г0-*- -5-20000, перегретого пара — 20-И00, конденсирующегося пара — 4000-ь-100 000.

Теплообмен излучением происходит путем перехода тепловой энергии в лучистую. В излучающем теле часть его теп­ловой энергии переходит в лучистую, которая воспринимается затем другим телом и превращается в нем в тепловую энергию.

Энергия излучения твердого тела равна количеству лучистой энергии, испускаемой в час 1 м2 поверхности тела, и пропорцио­нальна четвертой степени абсолютной температуры тела согласно формуле:

£ = С0 в ккал/м2 час, (40)

Где: Т — абсолютная температура тела в °абс (Т = 273 + /°С);

Е — степень черноты тела, равная, например, для кирпича, 0,8 н~ 0,9; для сажи — 0,95;

С0 = 4,96 ккал/м2 час град4 — коэффициент излучения абсо­лютно черного тела (при с = 1).

Излучение твердых тел происходит в пределах всех длин волн спектра излучения. Газообразные тела излучают в пределах определенных для каждого газа длин волн спектра. Излучатель - ная и поглотительная способность двухатомных газов ничтожна и в практических расчетах не учитывается. Трехатомные газы (Н20, С02| БОг), входящие в состав продуктов сгорания топлива, выделяют лучистую энергию, которая повышается с увеличением температуры газа и произведения парциального давления газа на толщину газового слоя.

В котельных установках сочетаются все три рассмотренных вида теплообмена. В топочном пространстве котла преобладает лучистый теплообмен, в газоходах котла — конвективный.

Процесс передачи тепла от дымовых газов к воде, пару или воздуху через стенки элементов котла протекает следующим образом:

А) дымовые газы отдают тепло стенке путем конвекции и из­лучением в количестве, подсчитываемом по формуле (39):

(2 = а ХН [1Х— ^т1) к кал/час,

Где: ^ — температура дымовых газов, отдающих тепло стенке; ах — коэффициент теплоотдачи конвекцией и излучением от дымовых газов к стенке в ккал/м2 час град;

Б) тепло переходит через стенку путем теплопроводности. Согласно формуле (38):

О=н[4]Зв. {tcmx-tcmi) ккал/час,

Сст

Где: 'Кт — коэффициент теплопроводности стенки в ккал/м час град;

Ьст — толщина стенки в м

В) тепло от стенки отдается нагреваемой среде конвекцией в количестве, подсчитываемом по формуле (39):

<2 = а2# (/^т2—£2) ккал/час,

Где: /"а — температура нагреваемой среды (воды, пара, воз - духа) в °С;

Л•, — коэффициент теплоотдачи конвекцией от стенки к на­греваемой среде в ккал/м2 час град.

Найдя из вышеприведенных формул соответствующие разно­сти температур и суммируя их, получим:

1 1 | °ст |

Г

Н 1

И + >ст '

«2 )

Отсюда получаем расчетную формулу теплопередачи:

СЦ= КН (£х - ^2) ккал: час, (41)

Где коэффициент К находится из выражения:

— = _!_ _и Ьт. _|—L (42)

К а1 Кт °2

И называется коэффициентом теплопередачи. Этот коэффициент численно равен количеству тепла, которое перехо­дит в час от одной жидкости (газа) к другой через I м2 поверх­ности разделяющей стенки при разности температур жидкостей (или газов) в 1°С.

Размерность коэффициента теплопередачи К. (ккал/м2 час град) такая же, как и теплоотдачи.

Слагаемые в правой части выражения (42) являются терми­ческими сопротивлениями теплоотдачи (—и —) или теплопро-

“1 “2 /

Водности (-^Ч •

тп I

Если стенка состоит из нескольких слоев, как это бывает, на­пример, в тех случаях, когда металлическая стенка котла по­крыта с наружной стороны сажей, а с внутренней стороны — на­кипью, то выражение (42) принимает вид:

1 = —-И-Г + —, (43)

“1 ' X 1 «2 ’ [5]

Где:

Решение. Для решения задачи подсчитаем отдельные тер­мические сопротивления переходу тепла:

Место перехода

А

0

А

Термическое сопро­тивление я

Тепла

Ккалмг час град

М

Ккал’м час град

В мгчас град. /с/с ал

В % от

Е Я

От газов к стенке Через слой сажи.

» стенку трубы слой накипи От стенки к воде

35

6000

0,001

0,0035

0,0015

0,08

40

1,5

0,0288

0,0125

0,0001

0,0010

0,0002

67,6

29,4

0,2

2,4

0,4

Сумме термических сопротивлений!

0,0426

100

Коэффициент теплопередачи равен: 1 1

К-

подпись: к-^23,6 ккал/м2 час град.

0,0426

Если стенка кипятильной трубы будет очищена от сажи и на­кипи, то тогда

I/? = 0,0291; К =-------- ---- ^34,5 ккал/м2 кос град.

0,0291 1

Следовательно, теплопередача возрастет на:

34,5 -23,6

■100 = 31,6%.

34,5

Топливо и котельные установки

Как делать сухое горючее — патент от 1916 года

STATES PATENT OFFICE. CHARLES BASKERVILLE, OE NEW YORK, N. Y., ASSIGNOR TO S. STERN ATT & COMPANY, A COPARTNERSHIP COMPOSED OE SIGMUND STERNAU AND LIONEL STRASSBTTRGER, OE BROOKLYN, NEW YORK. …

Особенности топливных брикетов

На сегодняшний день природные ресурсы уже исчерпались и не в состоянии обеспечить потребительскую потребность в полном объеме. Однако топливные брикеты купить можно, как для частного использования, так и в промышленных …

Топливные пеллеты для твердотопливных котлов

Современным универсальным биотопливом, обладающим большой теплотворной способностью, при сгорании не образующим много золы, копоти, сажи, которое можно приобрести по приемлемой цене являются топливные пеллеты. При их производстве не применяются небезопасные …

Как с нами связаться:

Украина:
г.Александрия
тел./факс +38 05235  77193 Бухгалтерия

+38 050 457 13 30 — Рашид - продажи новинок
e-mail: msd@msd.com.ua
Схема проезда к производственному офису:
Схема проезда к МСД

Партнеры МСД

Контакты для заказов оборудования:

Внимание! На этом сайте большинство материалов - техническая литература в помощь предпринимателю. Так же большинство производственного оборудования сегодня не актуально. Уточнить можно по почте: Эл. почта: msd@msd.com.ua

+38 050 512 1194 Александр
- телефон для консультаций и заказов спец.оборудования, дробилок, уловителей, дражираторов, гереторных насосов и инженерных решений.