ТЕПЛОВОЙ РАСЧЕТ КОТЛОВ

РАСЧЕТ КОНВЕКТИВНЫХ И ШИРМОВЫХ ПОВЕРХНОСТЕЙ НАГРЕВА

Г

7- А. Основные уравнения

Расчет конвективных и ширмовых поверхностей нагрева базируется на совместном решении системы уравнений теплового баланса и уравнения теплообмена.

7- 01. Уравнение теплообмена

~ кН& . 5 ,

£2 =—^—"Ю • кДж/кг (кДж/м ). (7*01)

Вр

Где (5 ~ тепло, воспринятое поверхностью конвекцией и межтрубным излучением, отнесенное к 1 кг (1 м3) топлива, кДж/кг (кДж/м3);

К - коэффициент теплопередачи, отнесенный к расчетной поверхности нагрева, Вт/(мг-К);

- температурный напор, К;

£р - расчетный расход топлива, кг/с (мг/с);

Н - расчетная поверхность нагрева, мг.

Для ширмовых поверхностей, включая плавниковые и мембранные, расчетная поверхность принимается равной удвоенной площади продольного осевого сечения ширмы, ограниченной наружными образующими крайних труб или плавников. Для ширм, выполненных из гладких труб, поверхность умножается на угловой коэффициент, определяемый в зависимости от о? по кривой 5 номограммы 1а, или при 1,0 < о2 % 1,6 по формуле х = 1-0,45(ог~1).

Ширмовые поверхности отличаются ог коридорных пучков величиной поперечного о, и продольного ог относительных шагов: при 01 > 3 и ог<1,5 для гладкотрубных ширм и при о, > 3 и 0-2 < 2.0 для мембранных поверхность нагрева рассчитывается как ширмовая.

В гладкотрубных конвективных пучках расчетная поверхность принимается равной полной поверхности труб с наружной (газовой) стороны.

Расчетная поверхность конвективных пучков: мембранных, из плавниковых труб, труб с поперечными ребрами, мембранно-лепестковых и лепестковых - принимается равной полной поверхности сребренных труб с наружной стороны. Поверхность оребренных труб складывается из поверхности ребер (проставок, лепестков) и межреберных участков труб {рис. 7.1).

Расчетная поверхность нагрева ширмоконвективных пучков (рис. 7.2} складывается мэ поверхности ширмовых элементов, определяемой как для ширм, и поверхности конвективных элементов, определяемой по полной поверхности змеевиков.

Поверхность нагрева рекуперативного воздухоподогревателя (трубчатого, пластинчатого) и воздух овоздушн ого теплообменника находится как средняя по газовой и воздушной сторонам.

Поверхность нагрева регенеративного воздухоподогревателя определяется как полная двусторонняя поверхность листов, омываемых газами и воздухом.

7- 02. В уравнении теплового баланса количество тепла, отданное дымовыми газами, приравнивается количеству тепла, воспринятому обогреваемой средой.

Тепло, отданное газами рассчитываемой поверхности

2 = Ф(/ '- /" + Да/0 прс) - 2Л0П. кДж/кг (кДж/м3), (7-02)

Где ф - коэффициент сохранения тепла; определяется по (5-11);

I" - энтальпии газов на входе в поверхность нагрева и выходе из нее, кДж/кг (кДж/м3);

Да/0 прс • количество тепла, вносимого присасываемым воздухом, кДж/кг (кДж/м3);

Да - присос воздуха в газоход. В регенеративном воздухоподогревателе присос распределяется поровну между холодной и горячей частями;

/с прс - энтальпия теоретически необходимого количества присасываемого воздуха. кДжУкг (кДж/м3). Определяется для всех газоходов по температуре присасываемого воздуха /„рс.

Для воздухоподогревателя /0 пре вычисляется по средней температуре воздуха

V = °ДС + С)-

Лри расчете регенеративного воздухоподогревателя по частям /0 прс для первой

Ступени определяется по температуре холодного воздуха, для второй - по температуре горячего;

Теппоеоспрйятие дополнительней поверхности, кДж/кг (хДж/м3), включенной параллельно или последовательно по ходу газов с рассчитываемой поверхностью.

7- 03, Тепло, воспринятое обогреваемой средой;

•для пакета ширмовего и конвективного перегревателя, получающего излучение из топки

0 - -1')~0п. кДж/кг (кДж/м3); (7-03)

Р

-для пакета конвективного перегревателя, экономайзера и переходной зоны прямоточного котла, не получающего излучение из галки

0 = — (/" - /'), кДж/кг {кДж/м3), (7-04)

Вр

Где и ■ расход пара (воды) через поверхность, кг/с;

. /' - энтальпии пара (воды) на выходе из поверхности нагрева и входе в нее, кДж/кг.

Перепад энтальпий пара е пароперегревателе следует принимать с учетом тепловосприятия пароохладителя (гл. 9).

При расчете котельных пучков с постоянной температурой внутренней среды уравнение тепловосприятия обогреваемой среды не составляется;

- для воздухоподогревателя без промежуточных отборов и подводов воздуха

Т + + Рри, + Р*,6)(/о',п “ ^0.«п). кДж/кг (кДж/м3), (7-05)

Гдер^,р[х|»Ризб' отношения количества воздуха. подаваемого в топку из воздухоподогревателя, рециркулирующего в воздухоподогревателе м избыточного (отдаваемого на «сторону») к теоретически необходимому;

-

Энтальпии воздуха, теоретически необходимого для горения топлива, при температурах на входе ' в воздухоподогреватель и выходе из него, кДж/кг (кДж/м3);

Да*л - присос воздуха в воздухоподогреватель, принимаемый равным перетечке с воздушной стороны.

При отборе или подводе воздуха между ступенями каждая ступень рассчитывается по своему расходу воздуха.

Если через воздухоподогреватель проходит часть воздуха (наличие шунта), в (7-05) подставляется значение за вычетом доли воздуха, идущего на шунт. При шунтировании

Воздухоподогревателя по воздуху или газу величина присоса Да, п сохраняется неизменной.

7- 04, Тепло, полученное излучением из толки поверхностью нагрева, примыкающей к выходному окну топки

(2т. ---------------------------------------------------------------------------- , кДж/кг (кДжУм-). (7-ОБ)

Р

Где - тепловая нагрузка поверхности в районе выходного окна топки, кВт/м2; определяется позонным расчетом, а при его отсутствии - по (6-37);

/■ - площадь выходного окна топки, м;

А - степень черноты объема ширм; определяется по п. 7-35. Член (1-а) вводится только

Для ширм;

У' А"р - сумма угловых коэффициентов в поверхности; определяется по таблицам 7-1 и 7-2.

Тепло, полученное излучением из топки поверхностями нагрева, расположенными за ширмой, примыкающей к выходному окну топки

Рис/7.2. Ширмононвективная Поверхность. 1 - конвективный элемент; 2 - ширмоеый элемент.

7- 05. Если рассчитываемая поверхность омывается неполным количеством продуктов сгорания (параллельное включение нескольких элементов, газовое регулирование перегрева, обходные газоходы при отсутствии плотных шиберов и т. п.), уравнение (7-02) заменяется следующим

Е = ф(/'-/" + Да/0прс)£-{2мп,

КДж/кг (кДж/м3). (7-08)

Где £-массовая доля газов, проходящих через рассчитываемую поверхность нагрева.

При параллельном включении нескольких элементов или открытых обходных боровах g определяется по условию равенства сопротивлений параллельных газоходов.

При двойных (плотных) закрытых отключающих шиберах в обходных боровах £ принимается равной 0.95 . при одинарных - 0,9 .

При объединении потоков дымовых газов энтальпия смеси определяется по уравнению смешения

Таблица 7-1

Угловые коэффициенты дгр и их суммы £хр для х - го ряда ширмовых поверхностей нагрева

Примечаний. 1. Номер г-го ряда отсчитывается от соответствующего источника излучения.

2. Промежуточные значения лгр и Гхр находится линейной интерполяцией.

&

Примечании. 1 Номер г-го рлда отсчшыааетсн 01 соответствующего источника излучения 7 Промежуточные значения хр и £гр находятся линейной интерполяцией

7- 15. Коэффициент теплопередачи

Основные положения

'7-0в. Коэффициент теплопередачи дли труб поверхностей нагрева принимается достаточной ТОЧНОСГьЮ как для многослойной плоской стенки

* к = —---- г------------------- Вт/{мг-К), (7-10)

|р^в аг - коэффициенты теплоотдачи от греющей среды к стенке и от стенки к обогреваемой

Среде, Вт/{мг-К). Для всех типов поверхностей с наружным оребрением а,

Заменяется приведенным коэффициентом теплоотдачи а! „р. Особенности расчета а, и а1 пр приведены в п. п. 7-07 - 7-09. Расчет а2 производится по п. п. 7- ^ 30 и 8-17;

^ 6Ы ■ ' то-ли-1ина' м< и коэффициент теплопроводности металла стенки трубы, Вт/(м-К);

^_-_5 - тепловое сопротивление загрязняющего слоя, называемое «коэффициентом

3 9 загрязнения*. м’-КУВт;

, х, с- толщина, м. м коэффициент теплопроводности слоя отложений на внутренней - у. ° поверхности труб, Вт/(м К).

Если одна или обе теплообменивающиеся среды представляют собой дымовой газ или воздух, то термическое сопротивление на газовой и воздушной сторонах гладкотрубной поверхности нагрева (1/а, и 1/а2) существенно превышает термическое сопротивление

Металла труб. Последним в этом случае пренебрегают {б„ / ~ 0). При расчете паропаровых

Теплообменников термическое сопротивление металла труб учитывается.

При нормальной эксплуатации котла внутренние отложения не должны вызывать существенного роста термического сопротивления трубы, поэтому в тепловом расчете они не учитываются (б,.0 / 7^.е = 0).

Тепловое сопротивление загрязнения зависит от большого количества факторов: рода топлива, скорости газов, диаметра труб и их расположения, крупности золы и др. Из-за отсутствия в ряде случаев этих данных применяются два метода оценки загрязнения: с помощью коэффициента загрязнения е и коэффициента эффективности V. представляющего собой отношение коэффициентов теплопередачи загрязненных и чистых труб.

Значения коэффициентов загрязнения и эффективности приведены в разделе 7-Б, г.

7- 07. Коэффициент теплопередачи в ширмовых поверхностях, получающих прямое излучение из топки:

- гладкотрубные ширмы

К =------ ;------ ------ с—. Вт/(м2-К); (7-И)

1+П + —

- мембранные ширмы

(7-12)

Множитель (1 + ()п10) учитывает тепло, воспринятое из топки поверхностью ширм.

Коэффициент теплоотдачи от газов к стенке, отнесенный к расчетной поверхности Н, для гладкотрубных ширм определяется по (7-13), а приведенный для мембранных - по (7-14).

А, = аа, + а„ |. Вт/(мг-К); (7-13)

2Агх 0,57

. Вт/(м2-К).

*пр

Где ак - коэффициент теплоотдачи конвекцией, отнесенный к полной поверхности ширм; определяется по разделу 7-Б. б; с - коэффициент использования, учитывающий уменьшение тепловосприятия поверхности нагрева вследствие неравномерного омывания ее газами, частичного перетекания газов помимо нее и образования застойных зон. Для ширм величина £ приведена' в разделе 7-Б. п х - угловой коэффициент гяадкотрубных ширм; определяется по кривой 5 номограммы 1а;

Q - тепло, передаваемое конвекцией и межтрубным излучением газов, кДж/кг (кДж/м3); находится по уравнению (7-01) или (7-02);

Оп - тепло, передаваемое излучением из топки, кДж/кг (кДж/м3); определяется по (7-06);

Е - коэффициент загрязнения, М^К/Вт; определяется по разделу 7-Б. г,

НIН ' отношение полной поверхности сребренной стороны к полной поверхности ** внутренней стороны 1

7- 08. Коэффициент теппопе фестонах

- получающих прямое иэлуч Л

(7-15а)

= Вт/(м2-К).

CL.

Где ц/ - коэффициент эффективности; определяется по разделу 7-Б, г.

Для гладкотрубных экономайзеров и испарительных поверхностей, а также поверхностей нагрева котлов СКД с / < 1400 кДж/кг тепловым сопротивлением с внутренней стороны труб пренебрегают и коэффициент теплопередачи определяется по формуле

К = Vf/a,. 8т/(мг - К). Коэффициент теплоотдачи от газов к стенке трубы

«■, - Ј,(aK +ал). Вт/{мг-К),

Где с, ' коэффициент использования; для поперечно омываемых пучков труб принимается З=I, для сложно омываемых пучков величина Е, приведена в п. 7-41, для

Ширмоконвективных поверхностей нагрева - в п. 7-31;

0^- коэффициент теплоотдачи конвекцией, Вт/{мг-К); определяется по разделу 7-Б, б; ал - коэффициент теплоотдачи излучением, Вт/(м2-К); определяется по разделу 7-Б, в.

7- 09. Коэффициент теплопередачи в конвективных пучках и фестонах из труб мембранных, плавниковых, мембранно-лепестковых, лепестковых и с поперечными ребрами

- получающих прямое излучение из топки

(7-17а)

- не получающих прямое излучение из топки

(7-176)

7- ОЭ.1. Приведенный коэффициент теплоотдачи для мембранных и плавниковых пучков труб {рис. 7.1а)

Н а

А, пр = +а'’) + Т^£((рРвС1‘ +а'’)1 Вт/(м2’К>- (7-18)

Где #„ - поверхность труб, не занятая ребрами, включая гладкотрубные участки, м2;

Нрь' поверхность ребер (проставок), м ;

Я=Ятр+Ярб - полная поверхность оребренной стороны труб, м.

<Ртр| фра - отношения коэффициентов теплоотдачи по трубе и ребру к среднему в пучке.

При поперечном смывании определяются следующим образом: •

ФтР=1.0В;

- для коридорных пучков

, 0,12

Фрв=}---- (7*19а)

°2 ^

- для шахматных пучков при 1,4 £ а £ 5,0 и 0,75 < а < 1,52

.8

—^ГГ—• (7-ш)

По формуле (7*196) построен график (рис. 7.3).

При от > 5,0 значение </>,* определяется как для коридорных пучков по формуле (7-19а). при этом принимается а2 = 2с2шыи.

При продольном смывании значения ф-р и фрб принимаются равными 1.

£ - коэффициент эффективности ребра; определяется по номограмме 6 или по формуле

1Ь(тО

Е = - V - , (7-20)

2(фра°-* +аг)

1/м;

;рСЛ, р6

^ - высота ребра (плавника) или полуширина проставки, м;

5^ - средняя толщина ребра (плавника, проставки), м;

7 ' коэффициент теплопроводности металла ребер (плавников, проставок),

ВтДм К). Определяется при температуре 1^- I +100, где I - средняя температура среды в трубах, °С.

7.09.2. Приведенный коэффициент теплоотдачи для пучков труб с поперечными круглыми и каадратными рббрами, в том числе со спирально-ленточным оребрением (рис. 7.16), определяется без учета межтрубного излучения из-за малой толщины излучающего слоя пучков

А,№“(%-+%-Я|Ч>е)«.. вт/(«!К). (Г-21)

Здесь т -

1

#~%Р Я,

Здесь фр - коэффициент орвбрения. равный отношению полной поверхности пучка к поверхности несущих труб ка сребренном участке:

- круглые ребра, в том числе спирально-ленточное оребрение

(7-22а)

(7-226)

V с

Коэффициент эффективности ребра; определяется по номограмме 6 в зависимости от параметров {mh^) и D/d,

(7-23)

Б,*, крб - средняя толщина и высота ребра, м; при квадратных ребрах =0,5(1,13С-г/); с!- диаметр несущей трубы, м;

С - сторона квадратного ребра, м;

Х> * диаметр ребра, м. При квадратных ребрах /)= 1,13С;

* шаг ребер, м;

Ярв - коэффициент теплопроводности металла ребер. Вт/(мК); ц - коэффициент, учитывающий влияние уширения питых ребер к основанию,

Определяется по номограмме 6 в зависимости от параметров [тИ^) и / 6С (6С и 5К - толщина ребра у вершины и основания); срЕ - коэффициент, учитывающий неравномерность теплоотдачи по поверхности ребра

Ф= = I - 0,058 тИр6.

Приведенный коэффициент теплоотдачи для пучков труб с лепестковым оребрением Рассчитывается по формуле (7-21). зфициент эффективности ребра Е определяется как для круглых ребер (номограмма 6). При этом О = 2ЙС и Лрд = Яс - 0,5^.

Радиус ребра-сектора, эквивалентный по площади лепестковому ребру

360(U, d2 . I

*‘=v^h"^+Tsin, T “■

Где ф - угол охвата ребром несущей трубы, град. 48}

Значения коэффициента фє. зависящие от длины, высоты и зазора между лепесткаЩГ отнесенными к диаметру трубы, принимаются по таблице 7-3.

Поверхности ребер (лепестков), участков труб, не занятых ребрами, и полная поверхность оребренной стороны труб рассчитываются по формулам:

Сп nd1 d2 ( о)

~ Збо~+Tsin 9+V» + ' ліпІІ8р»

Я=яр6 + я.

Где / * длина оребренной трубы. мг;

II - число труб в поверхности.

Коэффициент оребрения

Ч,=~. ст-аи

7- 09.4. Приведенный коэффициент теплоотдачи для пучков труб с мембранно-лепестковым оребрекием (рис. 7.1 г)

(7-25)

)пр

Коэффициент эффективности поперечного ребра (лепестка) Е и поправочный коэффициент <рЕ рассчитываются так же, как для лепестковой поверхности.

Коэффициент эффективности мембраны (плавника)

Ш( ш/7^) >пк„п

Где т-

Лпп" половина ширины мембраны или высота плавника, м.

- рассчитывается по формуле (7-24а);

25 пп 1п, м2: Я= Ярб+ Япл+ Ятр

Коэффициент оребрения определяется по формуле (7-24г).

7- 10. Для стандартных чугунных ребристых экономайзеров коэффициент теплопередачи определяется по номограмме 5 по скорости и температуре газов. Там же приведены рекомендации по учету загрязнений при различных средствах очистки.

7- 11. При смешанном поперечно-продольном омывании гладкотрубных, плавниковых и мембранных конвективных пучков коэффициенты теплопередачи определяются раздельно для поперечно и продольно омываемых участков по средней скорости газов на каждом из них.

Коэффициенты теплопередачи усредняются по формуле

^ПОП "^ПОП ^-пр,

* =------ ^------- г;--- — . Вт/(мг-К. (7-26)

Япоп + япр

7- 12- Трубчатые и пластинчатые воздухоподогреватели рассчитываются с использованием коэффициента эффективности ц/, учитывающего влияние загрязнения поверхности, неполноты ее омывания газами и воздухом, перетоков воздуха. Коэффициенты теплопередачи таких воздухоподогревателей определяются по (7-156).

7- 13. Коэффициент теплопередачи набивки вращающегося регенеративного

Воздухоподогревателя, отнесенный к его полной поверхности нагрева

1/П

К = —! 1— . Бт/(мг-К). (7-27)

«■*1 + а2*2

Я, /;

Где х, =----- = —■ - отношение поверхности нагрева, омываемой газами, или живого сечения

Я Р для прохода газов (без учета поверхности и сечения под плитами радиаль­ных уплотнений) к полной поверхности или соответственно полному сече* нию воздухоподогревателя;

Я. Гш

Х7 = -—• = — - аналогично для воздушной стороны;

Я Г

Си, а2 - коэффициенты теплоотдачи от газов к стенке и от стенки к воздуху. Вт/(мг-К); определяются по разделу 7-Б. б;

П ' коэффициент, учитывающий влияние нестационарности теплообмена.

Для регенеративных воздухоподогревателей с металлической пластинчатой и керамической трубчатой набивкой толщиной б = 0.6 - 2.0 мм коэффициент П в зависимости от скорости вращения ротора составляет;

• п об/мин 0,5 1.0 1.5

Л — 0,85 0.97 1,0

6) Коэффициент теплоотдачи конвекцией

7- 14. Коэффициент теплоотдачи конвекцией зависит от скорости и температуры потока, определяющего линейного размера канала, вида поверхности (гладкая, волнистая ребристая), расположения труб в пучке и характера его омывания (продольное, поперечное, косое), физических свойств омывающей среды и в отдельных случаях от температуры стенки.

7- 15. Расчетная скорость дымовых газов1

В. Кн(й + 273)

И'г =-------- — - ---- . м/с. (7-28а)

Л. 273

Л

Где /> * площадь живого сечения для прохода газов, м

- расчетный расход топлива, кг/с (м3/с);

У* * объем газов на 1 кг (1 м3) топлива. Определяется по среднему избытку воздуха в поверхности при нормальных условиях, м /кг (м3/м3).

При пропуске через рассчитываемый участок газохода части газов и-г определяется с поправкой на массовую долю g протекающего потока.

Расчетная скорость воздуха1

^р^О+273)

И-в =--------- —— . М/с. (7-286)

Л, 273

Где У'о* - количество воздуха, теоретически необходимого для сгорания при нормальных условиях.

Для воздухоподогревателя без промежуточных отборов и подводов воздуха

Р. п“Р;+^|=!- + Ррц+Р«в - (7-29)

Обозначения величин р, Да^, Эрц и риз6 приняты как в п. 7-03.

Расчетная скорость водяного пара и воды

‘ ^ Ви

Н»п=“, М/С, (7-30)

Где В - расход пара (воды), кг/с;

И - средний удельный объем пара (воды), м3/кг; f. площадь живого сечения для прохода'пара (воды), м2.

7-16. Площадь живого сечения для прохода газов и воздуха в газоходах, заполненных поперечно и косо обтекаемыми гладкими и ребристыми трубами, рассчитывается по сечению, проходящему через оси поперечного ряда труб, равному разности между полной площадью поперечного сечения газохода а свету и частью этой площади, занятой трубами и ребрами. В указанном сечении площадь для прохода газов наименьшая по сравнению с любым другим параллельным сечением. В шахматных пучках труб меньшим может оказаться диагональное сечение. Случаи, когда это сечение принимается в качестве расчетного, оговариваются ниже.

При поперечном омывании:

- гладкотрубные и мембранные пучки

/ = аЬ-г,1с1. м2, (7-31)

Где а и Ъ - размеры газохода в расчетном сечении, м (в экранированном газоходе - а и Ъ прини­маются по осям труб экранов);

2, - число труб в ряду;

6,1 - диаметр и длина труб, м; при изогну­тых трубах I вычисляется как проекция труб на поперечное сечение газохода (рис. 7.4).

- пучки труб с поперечными ребрами (рис. 7.16)

]-— [1 + 2—%-)

Где СГ-1 = 5, /й - относительный поперечный шаг

Труб;

С/ - диаметр несущей трубы, м;

Лрй , 6Рб - высота и средняя толщина ребра, м;

5 Рб - шаг ребер, м.

Ст. -1

Для шахматных пучков при ------------ -- > 1,7 максимальная скорость газов имеет место в

О, -1

Диагональном сечении

1-. м2. (7-33)

А, -1

О;=^,/2)Чс3’ - относительный диагональный шаг труб;

Т7- сечение участка газохода, определенное по (7-31) или (7-32). м'. При продольном омывании:

- при течении среды внутри труб

71*/.2

Где

(7-34)

4

Где I - число параллельно включенных труб; £/„„ - внутренний диаметр труб, м;

- при течении среды между трубами

7^2 ,

Р - аЪ-г-------- . м,

4

Где 2 - число труб в пучке.

Если в данном газоходе имеется несколько участков с одинаковым характером смывания поверхности нагрева,' но с различными живыми сечениями, в расчет вводится усредненная площадь сечения

Н,*н,+... ,

,7'Э6)

Л'+ Г2 *-

Где НЛ, Н2- поверхности нагрева участков с живыми сечениями Т7,,

В случае плавного изменения сечения от входного Т7* до выходного средняя площадь сечения

Ору

/г - ~ _ мг

Ср Г’ + /Г" ‘

При расхождении в площадях сечений /'/и /■’"не более, чем на 25 %, можно производить арифметическое усреднение сечений.

SHAPE \* MERGEFORMAT

При наличии в пучке газовых коридоров или для параллельно включенных газоходов определяется приведенное расчетное живое сечение

К, = К • “* ■ Р-ав)

Где /%, и и „и8ш - соответственно площади живого сечения, коэффициенты

, гидравлического сопротивления и средняя температура газов

Для пучка и шунтирующего или параллельного газохода.

Схемы для выбора расчетных живых сечений сложноомываемых пучков показаны на рис. 7.5. 7-17. Расчетная температура потока газов равна сумме средней температуры обогреваемой среды и температурного напора.

При охлаждении газов в пределах поверхности нагрева не более чем на 300 °С расчетную температуру потока с достаточной точностью можно определять как полусумму температур газов на входе в поверхность нагрева 5' и выходе ид нее В"

& = . °С. (7-39)

7-18. Расчетный определяющий линейный размер канала принимается в зависимости от компоновки поверхности нагрева и характера смывания. Его выбор указан в каждом из рассматриваемых ниже случаев теплообмена.

7-19. Коэффициент теплоотдачи конвекцией при поперечном омывании коридорных гладкотрубных пучков и ширм1, отнесенный к полной наружной поверхности труб

, / лЛ °'65

Ак = 0ДС8Сг~(^| Рг033, Вт/(м2-К). (7-40)

Где С5 * поправка на геометрическую компоновку пучка; определяется в зависимости от относительных шагов труб

О-

При о2 > 2, а также при Оі < 1,5 Се =1,

При 02 < 2 и аі > 3 в формуле (7-41) принимается значение о, =3;

Сг * поправка на число рядов труб по ходу газов; определяется в зависимости от среднего числа рядов в отдельных пакетах рассчитываемого пучка

При г2 < 10 С2 = 0,91 + 0,0125(гг -2) при г3 > 10 С2 = I

А. - коэффициент теплопроводности среды при средней - температуре потока, Вт/(м-К); определяется по П. 3-04;

V - коэффициент кинематической вязкости среды при средней температуре потока, м2/с, определяется по П. 3-03;

Рг - критерий Прандтля при средней температуре потока; определяется г, о п. 3-06.

По формулам (7-40) • (7-42) построена номограмма 7. Влияние изменения физических характеристик на коэффициент теплоотдачи в зависимости от температуры и состава газов учитывается коэффициентом Сф.

Для котлов, работающих с наддувом, и выссконапорных парогенераторов коэффициент теп­лоотдачи конвекцией можно определять по той же номограмме. При р>0,Ю5 МПа расчетная скорости должна вычисляться по объему газов при атмосферном давлении по (7-28а). Эта реко­мендация относится и к другим случаям конвективного теплообмена в котлах под давлением.

7*20. Коэффициент теплоотдачи конвекцией при поперечном смывании шахматных гладкотрубных пучков

Ак = 0,36С8 Сг Рг0'33. Вт/(ма-К). У (7'4з;

Где Сб - коэффициент, определяемый в зависимости от относительного поперечного шага сг, и значения ф = (а, - 1) / (сг' -1).

Остальные обозначения те же, что в п. 7-19.

По формулам (7-43) - (7-45) построена номограмма 8 для определения коэффициента теплоотдачи конвекцией при поперечном смывании шахматных пучков дымовыми газами или воздухом.

7-21. Коэффициент теплоотдачи конвекцией при поперечном омьюании перекрестных пучков. В которых четные рЯДЬ) труб расположены ПОД ПРЯМЫМ УГЛОМ К НечетНым1 ф

,0.6

Рг0,33. Вт/(м2-К), (7-46)

Где Фс = (ст, -1) /(2о2 -1)

Остальные обозначения по п. 7-19.

7-22. При переменных по глубине или ширине газохода шагах труб лучка в расчет вводятся усредненные значения шага

.у'#’+

5ср ~ Н' + Н"+... * м* <7'47)

Где Н Н" - поверхности нагрева частей пучка с шагами. г', Ґ, м2.

В тех случаях, когда шаги в частях пучка приводят к различным значениям поправки на геометрическую компоновку пучка С£, при определении а* следует усреднить значения С$ по формуле, аналогичной (7-47).

При наличии в пучке участков с одинаковым характером омывания и различными диаметрами труб расчет ведется по усредненному диаметру

М. (7-48)

+ —-+...

4 <к

Длн пучков, в которых трубы частично расположены в шахматном порядке, частично в коридорном, коэффициент теплоотдачи вычисляется раздельно для каледой части (при средних значениях температуры и скорости в пучке) и далее усредняется

Акор „ о, ч_________________________________ .

А, =------- —------- --------- , Вт/{м2-К). (7-49а)

+ * УХЯХ *^*сор

Если поверхность нагрева труб, расположенных в шахматном (коридорном) порядке, превышает 85 % всей поверхности нагрева, пучок рассчитывается как шахматный (коридорный).

Для пучков ИЗ сребренных труб, в которых неоребрепные участки составляют более 20 %. коэффициент теплоотдачи определяется раздельно для сребренных и гладких участков при средних значениях температуры и скорости в пучке и далее усредняется

X ( ццЛ

Рг0-33, ВтДм’-К).

(7-50)

Рг0-33, Вт/(м2 К),

(7-51)

С2 - поправка на число рядов труб по ходу газоЕ при г? <8 и <7) < 3,0 Сг - 1,0 - 0.017(8 - При 22 <8 и 01 ^ 3,0 Сг = 1,0 - 0,0083(8 - гг) При Гг 5 8 Сг - 1 При ст, > 5,0 коэффициент теплоотдачи конвекцией вычисляется как для коридорного пучка. При этом следует принимать а, = 0.5 ол щ„и. о2 = 2сг2 а скорость газов определять по коридорному пучку с этими шагами. По формуле (7-51) построена номограмма 10. 7-26. Коэффициент теплоотдачи конвекцией при поперечном омывании шахматных и коридорных пучков с круглыми, в том числе спирально-ленточным оребрением, и квадратны ми поперечными ребрами, отнесенный к полной наружной поверхности

(7-52) (7-52а)

СБ - коэффициент, определяемый в зависимости от относительных поперечного и продольного шагов труб б пучке./шпа пучка и коэффициента орвбрения

' 11 - оя

С5=(иб-Ф)| (р = ІЬ*.

(7-526)

Параметр х

* шахматные пучки

- коридорные пучки

Сг - поправка на число рядов труб по ходу газов

При 22 < 8 и Оі/Ог < 2,0 Сг - 3,15220,п5 “2,5

При 22 < В и. С1&2 ^ 2,0 Сг ~ З. бГг0-03 ~ 2,72

При 22^8 Сг~ 1

Для шахматных пучков зависимости Се, Сг и л от коэффициента орвбрения іур и а /Ог приведены на рис. 7.7. Для коридорных зависимости Сб и л от Ог - на рис, 7.8.

7-27. Коэффициент теплоотдачи конвекцией при поперечном омывании шахматных пучков с лепестковым оребрением, отнесенный к полной наружной поверхности, определяется пс п. 7-26. Коэффициент оребрейия |/р по п. 7-09.3.

Коэффициент теплоотдачи конвекцией при поперечном омывании шахматных пучков с мембранно-лепестковым оребрением, отнесенный к полной наружной поверхности

А„ = 0,09С$С2Рг0-33. Вт/(мг-К),

Где обозначения и величины коэффициентов и показателя степени принимаются по п. 7-26, коэффициент оребрения определяется ПО п. 7-09.4.

7-28. Коэффициент теплоотдачи конвекцией при поперечном омывант шахматных пучков с проволочным оребрением, отнесенный к полной наружной поверхности

1 '

Вт/(мг-К), (7-54)

Г1 - наружный диаметр трубы, м;

.т. - шаг витков, м;

И - высота петли, м;

^ = яя/г - шаг петли, м;

2 - число петель на одном витке. - •

Остальные обозначения - см. п. 7-19.

Для шахматных пучков с проволочным оребрением калорифера СО-110, имеющего следующие конструктивные характеристики

Где

, Вт/(мг-К).

7-29. Как правило, н элементах котлов имеет место развитое турбулентное движение (дымовых газов, воздуха, воды, пара). Поэтому для определения коэффициента теплоотдачи при продольном омывании приведена общая для всех видов продольно обтекаемых поверхностей формула развитого

Турбулентного течения.

Б регенеративных, воздухоподогревателях, выполненных йз профилированных листов, характер движения газов и воздуха отличается от чисто продольного. Для них приведены собственные расчетные формулы.

7-30. Коэффициент теплоотдачи

Конвекцией при продольном обтекании поверхности однофазным турбулентным потоком с давлением и температурой, далекими от критических

)О. в

Рг0< С, С,СК,

Вт/(м2-К), (7-55) где?. - коэффициент теплопроводности сре­ды, Вт/(м К); определяется при средней температуре потока для воздуха и дымо­вых газов по п. 3-04, для пара и воды - по табл. VfII;

Коэффициент кинематической вязкос­ти среды, мг/с; определяется при сред­ней температуре потока для воздуха и дымовых газов по п. 3-03, для пара и воды - по табл. VII и формуле (3-06); d, - эквивалентный диаметр, м;

Рг-критерий Прандтля; определяется при средней температуре потока дымовых газов по п. 3-06, для пара и воды - по табл. IX.

При течении в круглой трубе ее эквивалентный диаметр равен внутреннему При течении в трубе некруглого сечения, в кольцевом канад§ и при продольном омывании пучков эквивалентный диаметр подсчитывается по формуле

(7-5ба)

Где Г - площадь живбго сечения канала. мг;

1] - омываемый периметр, м.

Для газохода прямоугольного сечении, заполненного трубами ширм или конвективных пучков

(7-566)

Где а и Ь - поперечные размеры газохода в свету, м; і - количество труб в газоходе;

{}-наружный диаметр труб, м.

Поправка Сі в общем случае зависит от температуры потока и стенки.

Для дымовых газов и воздуха поправка С вводится только при их нагревании

(7-57)

Где Г-температура газов (воздуха), К;

Тс - температура стенки, К.

При охлаждении газов (воздуха) Сх~ 1.

При течении пара в элементах котла температура стенки мало отличается от температуры среды, поэтому С~.

Для регенеративных вращающихся воздухоподогревателей средняя температура стенки

Листов

Где &г, г, - средние температуры пазов и воздуха, °С;

Х|, хг * см. п. 7-13. •. •. .

Для трубчатых и пластинчатых воздухоподогревателей температура стенки принимается равной средней между температурами воздуха и газов.

Для воды и других капельных неметаллических жидкостей (Рг>0.7)

(7-58)

Где п - 0,11 при нагреваний и 0,25 - при охлаждении жидкостей;

Р и ^ - коэффициент динамической вязкости жидкости при температурах потока и стенки, Па-с.

В элементах котла температура воды высокая и вязкость слабо зависит от нее. Поэтому для воды принимается С - 1.

Поправка на относительную длину Сі вводится в случае прямого входа в трубу без закругления при значении Ш < 50 и определяется по номограмме 11.

При продольном омывании газами поправка СІ вводится для пучков и не вводится для ширм. Поправка С„ вводится только при течении в кольцевых каналах с односторонним обогревом (внутренней или наружной поверхности); определяется по рис. 7.9. При двустороннем обогреве

Для воздуха и дымовых газов а* определяется по номограмме 11; для пара, исключая критическую область * - по номограмме 12; для некмлящей воды вдали от критической области - ло номограмме 13.

Указания по определению а* для воды и пара в области, близкой к критической, приведены в п. 8-17.

В номограммах 11, 14 и 15 поправочный коэффи­циент С% учитывает не толькс влияние изменения физических характеристик, но и поправку В Номограмме 13 коэффициент С учитывает только изменение физических характеристик рабочих сред.

7-31. Для ширмоконвективных пучков

Коэффициент теплоотдачи по газовой стороне определяется раздельно для трех участков (входной, вертикальный, выходной) с последующим усреднением пропорционально поверхности.

Коэффициент теплоотдачи конвекцией для входного и выходного участков ширм и конвек­тивных элементов, расположенных против газовых окон, и для ширм на вертикальном участке определяется как для коридорного поперечно омываемого пучка по п, 7-19 и номограмме 7. Вертикальные участки ширм рассчитываются с коэффициентом С$ = 0,7. Для всех участков ширм вводится поправка на отношение полной поверхности к расчетной - см. (7-13) и (7-14).

Коэффициент теплоотдачи конвекцией зигзагообразных конвективных элементов определяется как для шахматного поперечно омываемого пучка по л. 7-20 или номограмме В.

Коэффициент теплоотдачи излучением для всех участков определяется по п. 7-35, причем для зигзагообразных участков вводится поправочный коэффициент 25,А* / п^г2, где г7 * количество рядов труб по ходу газов в разводке зигзагов.

Коэффициент использования поверхности принимается £, ~ 0,85.

7-32. Коэффициент теплоотдачи ло газовой и воздушной сторонам набивок вращающихся регенеративных воздухоподогревателей (РВП), выполненных из сплошных листов или фарфоровых трубок1

А, = 0,023- Рг°4 С{С, С„. Вт/[мг-К). (7-59)

Значения коэффициентов С, и С определяются по п. 7-30.

Значение коэффициента С„ зависит от профиля набивки:

- из гладких листов (рис. 7.10а) С„ - 0,9;

-нэ волнистых листов и гладких дистанционирующих листов (рис. 7.105) или из одних волнистых листов (рис. 7.1 Ов) коэффициент С завист от относительной суммарной высоты волн профиля - (о + Ь)Ца + Ь + с). Для применяемой набивки из волнистых листов и гладтх дистанционирующих листов (а = 0, Ъ - 2,4 мм, с = 3,0 мм ) С„= 1,16. Для интенсифицированной набивки из двух волнистых листов (а - 2.4 мм. Ь - 2.4 мм, с =-3.0 мм) Сн = 1.6. Для набивок такого же профиля, но с высотой волн листов, отличаюшейся от применяемых Е котлостроении

Ь

С =0,9 + 1

£+ с.

- для керамической из фарфоровых трубок (рис. 7.Юг) С„ = 0,9;

-для эмалированных листов «холодной» ступени воздухоподогревателя значение Сн снижается на 5 % по сравнению со значением для неэмалированных листов.

Эквивалентный диаметр набивки <%я определяется по (7-566) и равен для применяемых набивок: из гладких листов - 9,8 мм, из волнистых листов и гладких дистанционирующих листов - 7.8 мм/интенсифицированной - 3.6 мм.

По формуле (7-59) построена номограмма 14.

Г)

Рис. 7.10. Схемы набивок регенеративных подогревателей, а - гладкие листы; б - волнистые и гладкие дистанционирующие листы; в - волнистые дистанционирующие листы; г - фарфоровая трубка: д - перфорированная набивка.

Коэффициент теплоотдачи по газовой и воздушной сторонам перфорированной набивки (рис. 7.10д) мз просечных листов и волнистых дистанцмонирующих листов

,0.7

(7-60)

Ав = 0,1 Рг*< с, Сн, Вт/{м2-К).

А»ч V )

Коэффициент С* зависит от относительной суммарной высоты волн профиля - (д + И) / (а + Ь+ с) и относительной высоты волны просечного листа кЬг.

При 0,4 < < 0,75 и 0,07 < - < 0,2

А+о+с $

С„=(0^0.68^(Н7,7^

Псе формуле (7*60) построена номограмма 15.

Значение коэффициента СI определяется ло п. 7*30.

Живое сечение для прохода газов и воздуха и поверхность нагрева РВП для набивок указанных типов:

Г = 0,78БО^хк^к,. м2;

Я = 0,95 • 0,785В^ кр кс, и

Где Ан - внутренний - • диаметр ротора, м;

X - часть общего сечения

РВП. омываемая газом или воздухом; кр - коэффициент, учитывающий загромождение - сечения ротора ступицей и перегородками; определяется по рис. 7.11;

Коэффициент, учитывающий загромождение сечения ротора листами (стенками трубок);

Л - высота набивки, м;

С - полная поверхность нагрева 1 м3 объема ротора {за вычетом объема ступицы и перегородок), мг/м3. Для набивок из листов (включая перфорированные) с = 3600 / .

Коэффициент 0,95 в формуле для И указывает на степень заполнения ротора листами поверхности нагрева при отсутствии зазоров между пакетами.

Для применяемых набивок значения коэффициента кл и с приведены в таблице.

7-33. Коэффициент теплоотдачи конвекцией для пластинчатых воздухоподогревателей при Яе < 104

А* - 0,00365—и/Рг0-'. Вт/(мг-К). (7-61)

V

Обозначения те же, что в п. 7-19.

По формуле (7-61) построена номограмма 16. При Не > 10* расчет ведется по формуле (7-55) или номограмме 11. Допустимость пользования номограммой 16 проверяется при помощи ее вспомогательных линий.

В) Коэффициент теплоотдачи излучением продуктов сгорания

7-34. В расчете учитывается излучение трехатомных газов, а при сжигании твердых топлив - и взвешенных в потоке частиц золы. Количество тепла, переданное 1 м2 поверхности нагрева излучением кВт/м2, определяется с использованием коэффициента теплоотдачи излучением продуктов сгорания

А»=7Г7-10*. ВАЛО.

Где Гк Г, • температуры газов и наружной поверхности стенки с учетом загрязнений, К; определяются по формуле (7-39) и п. 7-39.

Коэффициент теплоотдачи излучением не учитывается в расчетах поверхностей нагрева с поперечным оребремием, в том числе лепестковым, мембранно-лепестковым и проволочным и может не учитываться в трубчатых и пластинчатых воздухоподогревателях, если средняя температура газов в них меньше 300 °С.

7-35. Коэффициент теплоотдачи излучением продуктов сгорания:

- для запыленного потока с учетом излучения золы

Ап = 5,67 ■ 10"® —------------- —. Вт/(м2К);

- для незапыленного потока (продукты сгорания газообразных и жидких топлив)

А„ = 5,67 10-® ^~аТъ--------- -—, Вг/[ м2*),

■** 1 Л

Где с, - степень черноты загрязненных стенок ‘ лучевоспринимающих поверхностей; для поверхностей нагрева котлов о3 - 0,8; а - степень черноты потока газов при температуре Т определяется по формуле для изотермического объема

(7-65)

Здесь кря - суммарная оптическая толщина продуктов сгорания. Для котлов без наддува и с наддувом р <0,105 МПа принимается рЮ.1 МПа.

По формуле (7-65) построена номограмма 17.

По формуле (7-63) построена номограмма 18 для определения коэффициента теплоотдачи излучением запыленного потока.

Для определения коэффициента теплоотдачи излучением незапыленного газового потока значение а„, найденное по номограмме 18. умножают на коэффициент Ст. определяемый по вспомогательному полю номограммы.

7-36. Суммарная оптическая толщина запыленного газового потока

(7-66)

Для незапыленного потока второе слагаемое равно нулю. Его можно не вводить в расчет также при слоевом и факельно-слоевом сжигании твердых топлив.

7-37. Коэффициент поглощения лучей газовой фазой продуктов сгораний к° определяется по формуле (6-13) или номограмме 2 в зависимости от объемной доли водяных паров, температуры газов и произведения суммарного парциального давления (рг„) трехатомных газов на эффективную толщину излучающего слоя.

Коэффициент поглощения лучей эоловыми частицами кл„р™ находится по формуле (6-16) е зависимости от температуры продуктов сгорания, типа топочного устройства и вида топлива.

7-38. Эффективная толщина излучающего слоя ограниченного со всех сторон газового объема на ограждающие поверхности

5-3,6-—, М.

Где V- объем излучающего слоя, м3;

* площадь ограждающих поверхностей, мг.

При размещении в газовом объеме фестонов с числом рядов 2г<3 их поверхность включается в

Для гладкотрубных пучков, в том числе фестонов с числом рядов более трех, (7-67) преобразуется к виду

(7-67 а)

Для ширмоеых поверхностей

1,8

^ = -|---- |--- р м, (7-676)

~а+7^ 7

Где А, 5-1, .1 - высота, поперечный шаг и глубина (с учетом просвета между половинами ширмы) единичной камеры, образованной двумя соседними ширмами, м.

Для мембранных конвективных пучков

4 - ст, а2-1

5 = 0^-—7-------- г, м. ' (7-67в)

4^6 ,

~~Т + 1

Для фестонов с числом рядов не более трех эффективная толщина излучающего слоя определяется по (7-67) с учетом объемов до и после них. Для этих же фестонов, расположенных непосредственно за топкой, а* не учитывается.

Для всех трубных поверхностей нагрева эффективная толщина излучающего слоя определяется по шагам труб в основной части пучка без учета отдельных разрывов или пазух.

При расчете горячих ступеней воздухоподогревателей (средняя температура газов более 300 °С) также учитывается излучение газов; эффективная толщина излучающего слоя для трубчатых воздухоподогревателей с течением газов в трубах принимается 5 = 0,94«. где <£„ - внутренний диаметр трубы, м; для пластинчатых - з - 1,86, где Ъ - расстояние между пластинами в свету.

Указания по учету излучения газовых объемов между или внутри пакетов приводятся

8 п. 7-40.

7-39. При определении коэффициента теплоотдачи излучением температура стенки труб принимается равной температуре слоя эоловых отложений 2",:

- для поверхностей нагрева, эффективность теплоотдачи в которых оценивается коэффициентом загрязнения е (7-Б. г)

Г,=Г+(е + ^-)^-(й+е)-1°! + 273. К. (7-68)

Для ширмовых поверхностей нагрева при сжигании жидкого и твердого топлива е принимается по 7-5,г.

Для настенных труб ориентировочно принимают при сжигании жидкого топлива е = 0,003; при сжигании твердого топлива е = 0,005 м2К/Вт.

- для поверхностей нагрева, эффективность теплоотдачи в которых оценивается коэффициентом тепловой эффективности ф (7-Б, г)

£

К, (7-69)

У °Ч а!

Для экономайзеров и испарительных поверхностей величину 1/а2 в формулах (7-68) и (7-69) можно исключить.

Для оребренных поверхностей величина 1/аг е (7-68) и (7-69) умножается на Н1Нян-

В остальных случаях температура загрязненной стенки может приниматься равной

Тг— I + А^+273 , К. (7-70)

Для фестонов, расположенных на выходе из горизонтального газохода, А/, = 50 °С.

Длй одноступенчатых экономайзеров при 8' > 400 °С, вторых ступеней двухступенчатых экономайзеров, переходных зон прямоточных котлов и котельных пучков котлон малой мощности при сжигании твердых и жидких топлив, а также древесины Д/, = 60 СС.

Для одноступенчатых экономайзеров при §'< 400 °С и первых ступеней двухступенчатых экономайзеров при сжигании твердых и жидких топлив = 25 °С.

При сжигании газа для всех поверхностей Д/а = 25 °С.

Для вторых по воздуху ступеней воздухоподогревателей температура стенки принимается равной полусумме температур газов и воздуха.

7-40. Тепло излучении тазового объема иа настенную поверхность, ограждающую объем, или отдельно стоящий е-объеме ряд труб

{S — / )Н Qn - а„—кДж/кг (кДж/м3),

Где а„ • коэффициент теплоотдачи излучением, Вт/(мг-К); определяется по п. п. 7-34 - 7-39 при средних значениях температуры газов в объеме объемных долей трехатомных газов гнр и /V и концентрации эоловых частиц р™;

F, - температура загрязненной стенки труб, °С;

- лучевоспринимающая поверхность нагрева, м2; определяется по п. 6-02.

Излучение газового обьема на расположенный за ним по ходу газов конвективный пучок учитывается увеличением расчетного коэффициента теплоотдачи излучением пучка <хР

Где /„ , Д* - глубина рассчитываемого пучка и газового объема, м (рис. 7.12);

7^е - температура газов в объеме (перед пакетом), К.

Коэффициент Л ~ 0.3 при сжигании газа и мазута, 0.4 - при сжигании каменных углей и АШ и 0,5 - при сжигании бурых углей, сланцев и фрезерного торфа.

Для фестонов с числом рядов 2zs 3 поправки по формуле (7-72) не вводятся.

Тепло, переданное трубному пучку излучением газового обьема, расположенного по ходу газов за пучком, весьма незначительно и может не учитываться.

Тепло излучения из газового обьема на ширмы, расположенные за этим обьемом, учитывается увеличением степени черноты межширмового объема а до а' по формуле

, аос, Ц v п

1+'7577b;-(i-‘’>7TTF

(7-73)

Где aьb - степень черноты газов в газовом обьеме;

/□5 - глубина обьема по ходу газов, м;

- поперечный шаг ширм за объе­мом. м;

Tot, Тс?, Г, - температура газов в обьеме и средняя в ширмах, загрязненной стенки ширм, К;

£>:р-сумма угловых коэффициентов в ширме; определяется по табл. 7-1.

Г) Коэффициенты загрязнения, использования и тепловой эффективности Поверхностей нагрева

7-41. Значение коэффициента использования поверхности нагрева £ принимается в зависимосм от полноты смывания ее газами. В случае, если обеспечивается прохождение через поверхность всего газового потока, принимается £ = 1.

Для ширм рекомендуемые значения £ приведены на рис. 7.13.

Коэффициент использовании при смешанном омывании пучков (рис. 7.14) £ = 0,95.

7-42- Топлива, образующие при сжигании рых­лый первичный слой загрязнений на трубах (например,; угли экибастузский, кузнецкий. ALU), считаются умеренно загрязняющими. Топлива, образующие прочный первичный слой (например, канско-ачинские. кизеловскии). считаются сильно загрязняющими. Критерием загрязняющих свой­ств топлива является содержание СаО в мине­ральной части топлива Топливо с содержанием СаО>13 % считается сильно загрязняющим.

Особо загрязняющим топливом являются сланцы.

Коэффициент загрязнения ширм £ при сжига­нии твердых топлив принимается в зависимости от загрязняющей способности топлива, температуры газов перед ширмами при номинальной наг­рузке котла и напичия очистки по рис. 7.15. В соответствии со свойствами топлива устанавливается верхний уровень допустимой температуры газов перед ширмами (см. прил. JJ).

Использование рис. 7.15 недопустимо при температуре газов перед ширмами, превышающей рекомендуемую по приложению II. поскольку в этом случае зашлакованность резко увеличивается

Коэффициент загрязнения ширм при сжигании сланцев принимается:

- при виброочистке 50 Гц при температуре газов перед ширмами 5'ы = 600 - 850 *С Е = 0,035 м2-К/Вт,

,5* > 850 °С б = 0,04 мг-К/Вт;

• при очистке с использованием системы низкочастотного встряхивания (СУННЕ) t - 0,03 м^-К/Вт.

7-43. Коэффициент загрязнения ширм при сжигании мазута с коэффициентом избытка воздуха а. < 1.03 принимается е = O. OD25 м2 К/Вт. При более высоких значениях си принимается Е = 0.005 мг К/Вт.

При сжигании f-аза с ~ 0,0015 мг К/Вт.

При сжигании газа вместе или после мазута или пыли следует принимать £ по более загрязняющему топливу.

Рис.7.14. К расчету смешанно омываемых поверхностей нагрева.

7-44. Коэффициент тепловой эффективности V коридорных и шахматных конвективных глгдкотрубных. ллаЕниковых, мембранных, лепестковых и мембранно-лепестковых поверхностей нагрева при сжигании твердых топлив, кроме сланцев, определяется по рис. 7.16 в зависимости от средней температуры газов в пучке при номинальной нагрузке котг. а и загрязняющих свойств топлива. Критерий загрязняющих свойств топлив приведен е п. 7-42.

Для коридорных и шахматных экономайзеров и газоводяных подогревателей (Г8П) с круглыми, в том иИсле со спирально-ленточным оребрением. и квадратными поперечными ребрами (рис. 7.1 б) при сжигании умеренно загрязняющих топлив коэффициент тепловой зсЬсЬективностн слешет принимать по поямой 1 (оис. 7.16).

При сжигании сланцев с применением очистки коэффициент тепловой эффективности

Коридорных поверхностей нагрева и шахматных одноступенчатых

Экономайзеров принимается равным 0,5. При отсутствии очистки значение коэффициента снижают на 0,05.

Для чугунных ребристых экономайзеров котлов малой мощности указания по учету влияния вида сжигаемого топлива и способа очистки труб приведены на номограмме 5.

7-45. Коэффициент тепловой эффективности у для всех конвективных гладкотрубных и оребренных поверхностей нагрева при сжигании мазута с малыми избытками воздуха а. <1,03 принимается по табл. 7-4.

При работе котлов с а, > 1,03 значения у для всех поверхностей нагрева уменьшают на 0,05.

Данные табл. 7-4 могут быть использованы и при вводе твердых присадок (магнезит, доломит), но при наличии очистки поверхностей нагрева. При вводе твердых присадок и отсутствии очистки значения ц/ снижают на 0,05.

Таблица 7-4

7- 46. При сжигании газа для всех конвективных гладкотрубных и оребренных поверхностей значения коэффициента тепловой эффективности у принимаются по табл. 7-5.

Таблица 7-5

7- 47. При сжигании газа- после мазута (без остановки котла на чистку) коэффициенты тепловой эффективности принимаются на 0,05 выше, чем при сжигании мазута; при сжигании газа после твердого топлива (без остановки котла на чистку) - по твердому топливу.

Коэффициенты загрязнения для этих вариантов принимаются по более загрязняющему топлив^.

При сжигании смеси топлив коэффициенты эффективности принимаются по более загрязняющему топливу.

17-4Д. При расче - котла на пони - нагрузку ко - ленты загряз - и эффектов поверхностей врех видов ^Принимаются такими' Глее, как в расчете на 'номинальную на­грузку.

7-

49. При попе­речно - продольном ^омывании ширм, ппадкотрубных и мембранных пучков

[ коэффициенты загрязнения или тепловой эффективности продольно омываемых участков Г принимаются такими же, как при поперечном смывании.

; . 7-50. Коэффициенты эффективности трубчатых воздухоподогревателей при движении

■ продуктов сгорания в трубах и выполнении ходов из отдельных кубов {а не за счет установки промежуточных трубных досок в пределах куба), пластинчатых и чугунных ребристых воздухоподогревателей определяются по табл. 7-6.

Таблица 7-6

При наличии в С-перекрестных трубчатых воздухоподогревателях межходовых трубных досок в пределах секции, из-за которых имеют место перетоки воздуха между ходами, коэффициент эффективности и/ снижается по отношению к значениям, приведенным в таблице, следующим образом: ка 0,15 - в двухходовой ступени с одной и в трехходовой ступени с двумя промежуточными трубными досками; ка 0,05 - в трехходовой при одной промежуточной трубной доске между любыми ходами и в четырехходовой при двух промежуточных трубных досках между любыми ходами.

Коэффициент эффективности регенеративных воздухоподогревателей для всех топлив принимается равным:

При ЛаВл<0.15 у = 0,9;

При 0*, 15 < Давп < 0,25 у = 0,9 - (ДаВл - 0,15);

При ДаВП >0,25 у = 0.В.

Значения коэффициентов эффективности воздухоподогревателей при сжигании сернистого мазута снижаются на 0,05 против указанных выше в следующих случаях: для регенеративных - при среднеарифметической температуре воздуха и газов на холодной стороне менее 110°С. для
трубчатых - при температурах воздуха на входе в воздухоподогреватель ниже 90°С в случае сжигания с коэффициентом избытка воздуха ат < 1,03 и ниже 110ЬС в случае ат > 1.03.

Коэффициент эффективности поперечно омываемых трубчатых воздухоподогревателей с движением газов между трубами принимается по рекомендациям для поперечно омываемых конвективных пучков.

7*51. Коэффициент эффективности паровых и водяных калориферов и водовоздушных теплообменников, установленных в воздушных коробах сложной конфигурации, в связи с неполным их омывакием принимается = 0,85. При полном смывании поверхности у/ = 0,95.

7-В. Температурный напор

7- 52. Температурный напор А(. т. е. усредненная по всей поверхности нагрева разность температур греющей и обогреваемой сред, зависит от их взаимного направления движения. Если температура одной - из сред в пределах поверхности нагрева не изменяется, то такой зависимости нет.

7- 53. Дальнейшие рекомендации относятся к случаю сравнительно небольшого изменения водяного эквивалента' каждой из теплообменивающихся сред в пределах поверхности нагрева. Это условие может не выполняться в начальных ступенях перегревателей сверхвысокого давления (свыше 15 МПа), в перегревателях с высокой начальной влажностью пара, переходных зонах и «кипящих» экономайзерах, где водяной эквивалент изменяется за счет изменения агрегатного состояния или теплоемкости обогреваемой среды.

7- 54. Схема включения, при которой обе среды на всем пути движутся параллельно навстречу друг другу, называется противоточной, а в одну сторону • прямоточной. Температурный напор для обеих схем, а также при постоянной температуре одной из сред определяется как среднелогарифмическая разность температур

А/б~ДГ

Д*М

Где А16 - разность температур сред на том конце поверхности нагрева, где она больше, К;

Д/м - разность температур на другом конце поверхности, К

В тех случаях, когда Д&1и< 1,7, температурный напор можно с достаточной точностью определять как среднеарифметическую разность температур

Дг = А*е +2~:~ = 8 • к - (7'75>

Где 5 „ I - средние температуры обеих сред.

7- 55. Наибольший возможный температурный напор достигается при противотоке, наименьший - при прямотоке, при прочих схемах включения получаются промежуточные значения. Поэтому, если выполняется условие Дгпрм > 0,92 Д! прт (Л! про и А1прт - температурные

Налоры для случаев прямо - и противотока), то температурный напор для любой сложной схемы, включения может быть приближенно оценен по зависимости

А = к. (7-76)

Исключение составляют схемы с двух - и более ходовым перекрестным током при общем прямоточном взаимном направлении потоков, у которых температурный напор может быть ниже, чем при чистом прямотоке из-за того, что на отдельных участках температура обогреваемой среды может быть выше, чем греющей. Для эта* схем пользоваться формулой (7-76) не рекомендуется.

7- 56. Ниже даются указания по расчету температурного напора для схем, отличных от чистого противотока и прямотока.

Различают схемы с параллельным и перекрестным Токами теплообменивающихся сред. Температурный напор для этих схем определяется по формуле

1Произведение расхода среды на теплоемкость.

Д'=Ч*Ч>р,'К - (7'77)

Где 14/- коэффициент пересчета от лротивоточной схемы к более сложной, определяемый по соответствующим номограммам.

Схемы с параллельным током подразделяются на схемы с последовательно и параллельно - смешанными токами.

7- 57. В схемах с последовательно-смешанным током поверхность нагрева состоит из двух участков, В1спюченны* последовательно по обеим средам; при переходе из одного участка в другой изменяется взаимное движение обеих сред. По этим схемам с разными сочетаниями участков могут выполняться перегреватели м экономайзеры.

Схемы (рис.7.17а) характеризуются тем, что участки с более низкими температурами обеих сред совмещены (т. е. вход обогреваемой и выход греющей сред размещены в одном сечении!. В схемах I и 11 первая часть (по ходу греющей среды) включена по прямотоку, вторая - по противотоку, а в схеме 111 - наоборот.

Коэффициент у определяется по номограмме 19. Предварительно вычисляются безразмерные определяющие параметры:

.4=%^. (7-78а)

Н

Р = —^~, (7-786)

9 - V

/? = —, (7-78в)

Ь

Где И, Ипри - поверхности нагрева - полная и прямоточного участка, м2;

Т, , т2 - полные перепады температур. К: для схем I и II хл = -3‘ - 9", т2 = I" - 1'

Для схемы Ш т, = t" - /'. т2 = 9' - 9".

Обозначения температур даны на схемах.

Номограмму 19 нельзя применять для расчета поверхностей нагрева, включенных по схемам последовательно-смешанного тока, отличным от указанных на ней. Кривые, приведенные на номограмме, нельзя экстраполировать; при значениях определяющих параметров, выходящих за пределы номограммы, а также при отличающихся схемах последовательно-смешанного тока расчет температурного напора ведется отдельно для противоточного и прямоточного участков.

T5' К

5'

К <*■

Td’

7- 58. В схеме с параллельно-смешанным током (рис. 7.176) поверхность нагрева состоит из нескольких участков, включенных последовательно по одной из сред (многоходовой) и параллельно по другой (одноходовой). При расчете температурного напора безразлично, является ли одноходовой греющая или обогреваемая среда.

Рассматриваются следующие схемы:

- схема'с двумя ходами многоходовой среды, причем оба хода с прямотоком по отношению к одноходовой среде;

-схема с тремя ходами многоходовой среды, «з которых два с прямотоком и один с противотоком по отношению К ОДНОХОДОБОЙ среде ;

- схема с двумя ходами многоходовой среды, из которых один (безразлично, первый или второй) с противотоком, а другой - с прямотоком по отношению к одноходовой среде. Эта кривая используется и для расчета схем с любым четным количеством ходов при равном количестве прямоточных и противоточных ходов;

- схема с тремя ходами многоходовой среды, из которых два с противотоком и один с прямотоком по отношению к одноходовой среде;

- схема с двумя ходами многоходовой среды, причем оба хода с противотоком по отношению к одноходовой среде.

Коэффициент определяется по номограмме 20.

При построении номограммы 20 приняты следующие допущения:

- полное перемешивание одноходовой среды. Установка продольных перегородок,

Разделяющих одноходовую среду на параллельно текущие несмешивающиеся потоки, несколько увеличивает температурный напор. Но при ц/>0,8 это увеличение - незначительно,

Поэтому номограммой можно пользоваться для всех случаев независимо от наличия

Перегородок;

- равенство поверхностей нагрева различных ходов. С достаточной точностью ею можно пользоваться и для случаев, когда 0,7 < Н^, / Нпр^ < 1,5 {//пр, и Ниаи - поверхности нагрева противоточной и прямоточной частей

Для пользования номограммой необходимо вычислить безразмерные параметры

Р = - — ■■, (7-79а)

В'-1'

/? = —, (7-796)

Где 8', (начальные температуры греющей и обогреваемой сред;

Т6- полный перепад температур той среды, у которой он больше, чем перепад температур второй среды ты.

Коэффициент V)» для схем с нечетным количеством ходов, большим трех, принимается равным полусумме значений у, определенных по кривым 3 и 2 или 3 и 4. в зависимости от того, каких ходов больше - прямо или противоточных.

7- 59. В схеме с перекрестным направлением потоков обеих сред температурный напор при числе ходов не более четырех: зависит от количества Ходов, общего взаимного направления потоков сред (прямоток или противоток), условий перемешивания сред в пределах ходбв и между ними, схемы соединения ходов многоходовой среды.

Рассматриваются две основные схемы соединения ходов:

С - среда в соединенных ходах движется во встречном направлении;

1 В случае, если В - Нпр, / выходит за пределы, приведенные в неравенстве, коэффициент для схем с двумя ходами многоходовой среды (один противоточный и другой прямоточный)

2-т-н+ц)

При большем числе ходов поверхности нагрева обычно, за исключением тех случаев, когда температурный напор на одном конце поверхности очень мал. могут рассматриваться как противо - или прямоточные.

Т - направление движения среды в соединенных ходах совпадает, г В воздухоподогревателях применяется также комбинация этих схем - 2С и С2.

І Для расчета всех схем перекрестного тока, за исключением четырехкратного (схема С),

; приняты следующие допущения:.?.

Г - обе’среды в пределах каждого хода не перемешиваются; “ -

- одноходовая среда не перемешивается и между ходами.

Для четырехкратного перекрестного тока перемешивание обеих сред между ходами практически не влияет на величину температурного напора и поэтому для него принято полное перемешивание обеих сред.

Среда, ‘ изменяющая направление движения между ходами (обычно нагреваемая), в зависимости от конструкции поворотных каналов и наличия в них рааделшельных перегородок перемешивается в большей или меньшей степени. При схеме С перемешивание между ходами увеличивает температурный напор, а при схеме 7. уменьшает его. При этом влияние перемешивания среды при схеме 2 значительно больше, чем при схеме С.

Имеющие практическое значение схемы перекрестного тока при различных условиях их перемешивания приведены на рис. 7.18.

1 - однократный (кривая 1); 2 - двухкратный, ^ схема С, противоток (кривая 2); 3 - трехкратный, схема С, противоток Ікривая 3); 4

Четырехкратный, схема С, противоток (кривая 4);

5 - трехкратный, схема 2С. противоток (кривая 2)

5) ; 6 - трехкратный, схема С2, противоток {кривая 5); 7 - двухкратный, схема 2 с разделением перепускного короба перегородкой пополам, противоток (кривая 6); В - двухкратный, схема 2 с разделением перепускного короба на три канала, противоток (кривая 7); 9 ’о)

Трехкратный. схема 2 с полным перемешиванием обогреваемой среды между ходами, противоток (кривая 8); 10 - трехкратный, схема 2 без перемешивания обогреваемой среды между ходами, противоток (кривая 9); 11 - двухкратный, схема С, прямоток (кривая 10); 12- двухкратиый, схема 2 с разделением перепускного короба на три канала, прямоток (кривая 11); 13 - трехкратный, схема С, прямоток 4]

(кривая 12); 14 - трехкратный, схема 2 с разбиением перепускных коробов на три канала, прямоток (кривая 13).

Рис. 7.18. Схемы к расчету температурного напора при перекрестном токе.

При общем противоточном направлении потоков сред для двухкратного перекреста (схема С) и трехкратного (схемы С, 7.С и С2) разность коэффициентов ц» для случаев полного перемешивания и неперемешивания обогреваемой среды не превышает 0,03.

При двухкратном перекресте по схеме 2 полное перемешивание среды, изменяющей направление движения, не рекомендуется. Деление на два канала существенно повышает температурный напор по сравнению со случаем полного перемешивания. Деление на три и более каналов практически приближает температурный капор к величинам, имеющим место при отсутствии перемешивания.

Для схемы 2 при общем противотоке приводятся варианты с двумя и с тремя параллельными каналами при полном перемешивании среды внутри отдельных каналов. При общем прямотоке приведен только вариант с тремя каналами в перепускном коробе.

Для трехкратного перекреста по схеме 2 при общем противотоке, приняло как полное перемешивание, так отсутствие перемешивания среды, движущейся между ходами с изменением направления движения. Влияние деления перепускных коробов на каналы аналогично случаю двухкратного перекреста по схеме 2. Для трехкратного перекреста по схеме

2 При общем прямотоке принято деление перепускных коробов на три канала.

Коэффициент ^ для схем С и комбинированных 7.С (С2) определяется по сплошным линиям номограммы 21 . а для схем 2 - по пунктирным. Номера кривых номограммы 21 указаны в описаниях схем, показанных на рис. 7.18.

Для пользования номограммой 21 предварительно вычисляются те же безразмерные параметры, что при параллельно-смешанном токе, по формулам (7-79).

Температурный напор схем с перекрестным Током:

- общий противоток

■ Д/ = уЫф, К; {7-ЄОа)

- общий прямоток

Ы = . К, (7-806)

Где - условный температурный напор противотока

. 3"-г' 1п--

А*-г"

При -/") — • К. (7-816)

1п -------

3"-!'

7- 60. Линии номофаммы 21, предназначенные для определения температурного напора при многократно-перекрестном токе, построены для случая равенства поверхностей нагрева различных ходов и равномерных полей температур сред на входе. С достаточной для практических расчетов точностью номограммой 21 можно пользоваться при уменьшении первого по воздуху хода трубчатого воздухоподогревателя до двух раз по отношению к последующим ходам.

7- 61. В тех случаях, когда схема включения поверхности нагрева отличается от рассмотренных ранее и не выполняется условие А! при > 0,92Д/прт, расчет температурного

Напора производится по отдельным участкам поверхности нагрева. При этом коэффициент теплопередачи в пределах поверхности нагрева принимается постоянным. Задаваясь значением промежуточной температуры одной из сред, следует определить из уравнения теплового баланса соответствующую ей температуру второй среды и по ней рассчитать температурные напоры на участках. Правильность подбора промежуточных температур проверяется выполнением условия

9±. - (у 82}

0г Д^7

Где О.-*. 0.2 * тегшовослриятия участков на 1 кг (1 м3) одной из сред, кДж/кг (кДж/м3). Если участок воспринимает тепло излучения из топки, то в формулу (7-82) подставляется величина <2 без учета этого излучения;

Н, А! • соответственно поверхность нагрева, м2, и температурный напор, К, каждого участка.

Усредненный для всей поверхности нагрева температурный напор находится по формуле

ДГ. Я, + Д1 2Я.

Д'ер = 7Г • К' {7'83)

Я,+Яг

7- 62. В случаях значительных изменений теплоемкости одной из сред, а также изменения агрегатного состояния среды в пределах рассчитываемой поверхности нагрева (от нагрева к испарению и от испарения к перегреву) непосредственное определение температурного напора для всей поверхности иагрева по конечным температурам приводит к значительной погрешности. Общим в этом случае является расчет температурных напоров для отдельных участков, ка которых суммарная теплоемкость принимается постоянной, с последующим усреднением этих напоров по формуле

О, +0,+...

Л'ср~Sl+Јl+J К'

ДL AL

Где 0, - тепловосприятия участков на 1 кг (1 м3) одной из сред, кДж/кг (кДжУм3);

А/ - температурные напоры на участках. К.

В некоторых случаях при переменной теплоемкости одной из сред можно пользоваться при ручном расчете упрощенными способами расчета температурного напора.

7- 63. Для «кипящих» экономайзеров, включенных по противотоку, при паросодержании среды на выходе х < 30 % достаточная точность определения температурного напора получается при подстановке вместо конечной температуры воды условной

Г =/,+о,5д;П. °с,

Где Д/п = /" - f‘ - изменение энтальпии в процессе парообразования, кДж/кп t" - энтальпия среды на выходе из экономайзера, кДж/кг,

- энтальпия кипящей воды при Давлении в барабане, кДж/кг;

H - температура кипения, еС.

Применимость такого способа расчета ограничена наименьшими значениями разности температур газов и воды на «холодном» конце экономайзера или отдельно рассчитываемой его ступени при заданных температурах воды на входе в экономайзер и давлении в котле. При разности температур М» (см. п. 7-54} меньшей, чем в приведенной ниже таблице, расчет температурного напора следует вести по участкам.

7- 64. Перегреватели или отдельные их ступени с высокой начальной влажностью пара {после пароохладителя ) можно рассчитывать без учета начальной влажности пара при условии

(1-х)/

<0,12,

Где г - теплота испарения. кДж/кг;

(I -.V) - влажность поступающего в перегреватель пара;

, 1Х - энтальпии перегретого и влажного пара, кДж/кг.

Если температурный напор первой ступени перегревателя рассчитывается отдельно, выполнение условия (7-86) следует проверять для этой ступени.

При несоблюдении условия (7-86) температурные напоры участков испарения и перегрева рассчитываются раздельно м усредняются по формуле (7-84).

Если условие (7-86) не выполняется в перегревателях, включенных по схеме последовательно-смешанного тока, расчет по участкам производится следующим образом.

Часть прямоточной поверхности на участке перегрева приближенно определяется по выражению

Л = . ч (Г-87)

(I - х)г

1-

Где И - поверхность нагрева всего перегревателя, м.

Далее по конечным температурам газов и пара для участка перегрева определяют параметры Р . Л и температурный напор при противотоке. По номограмме 19 находят коэффициент ^ и температурный напор для участка перегрева.

Если параметры Р и Я для участка перегрева выходят за пределы кривых номограммы 19, расчет температурного напора ведется раздельно для обоих ходов по промежуточным температурам газов и пара. После выбора промежуточных температур рассчитывают по формуле (7-63) усредненный температурный напор для первого (по пару) хода перегревателя и по формуле (7-82) проверяют правильность выбора температур между ходами.

Усреднение температурных напоров для участков перегрева и испарения производится по формуле (7-84).

Расчет температурного напора в перегревателе с высокой начальной влажностью пара, включенном по схеме параллельно-смешанного тока, производится аналогично. Условно принимается, что газоход разделен между ходами продольной перегородкой и отношение расходов газов по частям газохода равно отношению поверхностей нагрева соответствующих ходов. Коэффициенты -теплопередачи для различных ходов принимаются одинаковыми. Задаются температурой пара между ходами, по ней и известным температурам пара на входе и выходе из перегревателя, а также температуре газов перед поверхностью из уравнения баланса определяется температура газов за каждым ходом.

После этого проверяется по уравнению {7-82} правильность принятого значения промежуточной температуры пара. Температурный напор для хода, состоящего из испарительной и перегревательной частей, рассчитывается по формуле (7-84).