РАСЧЕТ КОНВЕКТИВНЫХ ПОВЕРХНОСТЕЙ

10

В числовом выражении:

J I 25550 19,88 87,96 343(377,1 293,3) 15530, кДж/кг. 2,89

2. Используя J t -диаграмму, построенную для данного котла в [1] и показанную на рис. 4, определяем температуру газов на выходе из первого конвективного пакета. Для этого откладываем на оси ординат J t -диаграммы численное значение J I 15530 кДж/кг, проводим линию параллельно оси абсцисс до пересечения с линией, характеризующей поверхность нагрева первого конвективного пакета, а из точки пересечения этих линий проводим линию параллельно оси ординат до пересечения с осью абсцисс, на которой считываем результат

tI 740 C.

3. Из уравнения теплопередачи первого конвективного пакета определяем требуемую площадь поверхности нагрева, м2:

где tcp – средний температурный напор между греющим и на-

греваемым теплоносителями, определяемый исходя из прямоточной схемы движения теплоносителей (см. схему котла в [2] и рис. 5).

11

12

Рис. 5. Схема теплообмена в первом конвективном пакете

4. Определяем количество труб в первом конвективном пакете, шт., исходя из того, что наружный диаметр труб равен 0,028 м:

5. Расставляем трубы по ширине и высоте газохода.

– количество труб, шт., по ширине газохода:

n1 a 2d 6,23 2 0,028 96,46 96; s1 0,064

– количество рядов, шт., труб по высоте газохода:

n2 n 1512 15,75 16. n1 96

6. Общее количество труб в пакете с учетом шахматного порядка установки труб определяется суммированием количества труб в четных и нечетных рядах. При этом в нечетных рядах количество труб составляет 96 шт., а в четных – 95. Поскольку количество четных и нечетных рядов труб равно, то общее количество труб, шт.:

nIo 8n1 8(n1 1) 8 96 8 95 1528.

7. Определяем площадь набранной поверхности нагрева, м2:

HIо nIo dl 1528 3,14 0,028 6,23 836,95.

8.Определяем относительную погрешность (%) между требуемой и набранной поверхностями нагрева:

13

H Io H I 100 836,95 827,9 100 1,09.

Относительная погрешность менее 2 %, что удовлетворяет поставленному условию.

9. Определяем скорость движения газов, м/с, в газоходе первого конвективного пакета:

сгорания в рассчитываемом газоходе, »С; F – площадь живого сечения газохода, м2, определяемая из выражения:

F aв nI dl 6,23 6,23 96 0,028 6,23 22,067. Скорость движения продуктов сгорания по газоходу первого

конвективного пакета w 8,525 м/с входит в рекомендуемые пределы (6…14 м/с), в связи с этим принимаем к установке в первом конвективном пакете трубы наружным диаметром 0,028 м с шагом установки по ширине газохода 0,064 м в шахматном порядке. Количество рядов труб – 16. При этом высота пакета, м, при шаге установки рядов труб 2d составит:

h(n2 1)2d d (16 1) 2 0,028 0,028 0,868.

10.Поскольку второй конвективный пакет является последней по ходу газов поверхность нагрева котла, то из уравнения теплового баланса второго конвективного пакета определяем энтальпию, кДж/кг, (а по ней и температуру) воды на выходе:

газов на выходе из второго конвективного пакета, равная энтальпии уходящих газов, кДж/кг, определяемая на J t - диаграмме по линии, характеризующей последнюю поверхность нагрева котла, в соответствии с температурой уходящих

14

Полученная энтальпия воды на выходе из конвективного пакета соответствует температуре tII 150,18 »С.

11. Определяем относительную погрешность расчета температуры (она должна быть не более 2% в любую сторону):

150,18 150 100 0,12. 150

Относительная погрешность менее 2 %, что удовлетворяет условиям задания.

12. Определяем требуемую площадь поверхности нагрева данного конвективного пакета, м2, из уравнения теплопередачи

где tcp 261,3 – средний температурный напор между грею-

щим и нагреваемым теплоносителями во втором конвективном пакете, »С, определенный в соответствии с прямоточной схемой теплообмена из выражения

13. Определяем требуемое количество труб наружным диаметром 0,028 м во втором конвективном пакете, шт.:

14. Расставляем трубы по ширине и высоте газохода.

– количество труб, шт., по ширине газохода:

n1 a 2d 6,23 2 0,028 110,25 110 ; s1 0,056

– количество рядов, шт., труб по высоте газохода:

15

n2 n 5683 51,66 52. n1 110

15. Общее количество труб во втором пакете с учетом шахматного порядка установки труб определяется суммированием количества труб в четных и нечетных рядах. При этом в нечетных рядах количество труб составляет 110 шт., а в четных – 109. Поскольку количество четных и нечетных рядов труб равно, то общее количество труб, шт.:

nIIo 26n1 26(n1 1) 26 110 26 109 5694.

16. Определяем площадь набранной поверхности нагрева второго конвективного пакета, м2:

HIIo nIIo dl 5694 3,14 0,028 6,23 3118,84.

17.Определяем относительную погрешность между требуемой и набранной поверхностями нагрева, %:

H IIo H II 100 3118,84 3112,4 100 0,2.

18. Определяем скорость движения газового потока в поверхности нагрева, м/с:

где F aв n1dl 6,23 6,23 110 0,028 6,23 19,6245 – живое сечение газохода второго конвективного пакета для прохода

пература газов в газоходе второго пакета, »С.

Скорость движения дымовых газов находится в допустимых пределах скорости, а относительная погрешность – в допустимых пределах отклонения, поэтому принимаем к установке трубы второго конвективного пакета диаметром 0,028 м, с шагом установки труб в одном ряду 0,056 м, количество рядов труб – 52. При этом высота второго конвективного пакета, м, составит:

h (n2 1)2d d (52 1) 2 0,028 0,028 2,884.

16

Список рекомендуемой литературы 1. Расчет теоретически необходимого количества воздуха и объе-

раторы¤ для студентов направления подготовки бакалавра 140100 žТеплоэнергетика и теплотехника¤ всех форм обучения / сост.: В. В. Назаревич, Б. А. Анферов. – Кемерово, ГУ КузГТУ, 2011, 17 с.; 2. Графоаналитический метод расчета температуры дымовых га-

зов по газоходам котла: Метод. указания к практ. занятию по дисциплине žКотельные установки и парогенераторы¤ для студентов направления подготовки бакалавра 140100 žТеплоэнергетика и теплотехника¤ всех форм обучения / сост.: В. В. Назаревич, Б. А. Анферов. – Кемерово, ГУ КузГТУ, 2011, 13 с.;

17

Составители Владимир Владимирович Назаревич

Борис Алексеевич Анферов

РАСЧЕТ КОНВЕКТИВНЫХ ПОВЕРХНОСТЕЙ НАГРЕВА КОТЛА

Методические указания к практическому занятию по дисциплине žКотельные установки и парогенераторы¤ для студентов направления 140100 žТеплоэнергетика и теплотехника¤

всех форм обучения

Печатается в авторской редакции

Подписано в печать 15.11.2011.Формат 60¿84/16. Бумага офсетная. Отпечатано на ризографе. Уч.-изд. л. 0,8. Тираж 30 экз. Заказ …

КузГТУ. 650000, Кемерово, ул. Весенняя, 28.

Типография КузГТУ. 650000, Кемерово, ул. Д. Бедного, 4А.