9 Расчет первого котельного пучка

Задачей расчета первого котельного пучка является определение температуры газов за ним, его тепловосприятия.

9.1 Конструктивные характеристики первого котельного пучка:

расположение труб – коридорное;

количество рядов труб z₂=16;

количество труб в ряду z₁=18

диаметр труб d = 51 мм;

толщина стенки трубы =2,5 мм;

глубина газохода a =2,350м;

высота газохода h=1,925 м;

поперечный шаг труб S₁= 110 мм;

продольный шаг труб S₂=150 мм;

относительный поперечный шаг труб ;

относительный продольный шаг труб ;

средняя длина труб в пучке:l_ср=2,150м;

Площадь живого сечения для прохода дымовых газов:

F_кп1=а·h-l_ср·d·z₁=2,350·1,925-2,150·0,051·18=2,55 м².

9.2 Температура на входе в первый котельный пучок равна температуре на выходе из пароперегревателя =733ºC (T'_кп1 = 1006 K), при которой энтальпия газов на входе в первый котельный пучок и пароперегреватель по табл. 3.2 равна Н'_кп1 = 11884,1 кДж/кг.

Температуру на выходе из первого котельного пучка принимаем равной = 588ºC (T"_кп1 = 861K), при которой энтальпия газов по табл. 3.1 равна Н"_кп1 = 9682,7 кДж/кг.

Средняя температура газов в первом котельном пучке[1, п.7-17]:

ºС, (Т_кп1 = 933,5 К).

9.3 Поверочный расчет первого котельного пучка выполняется на основании уравнений теплового баланса и теплообмена по известным температуре и энтальпии газов перед первым котельным пучком, конструктивным характеристикам поверхности нагрева [1, п.7-02]:

Q_б^кп1 = φ∙( H'_кп1 - H"_кп1 + Δα∙Н_0.прс) , кДж/кг;

, кДж/кг,

где

Н_1кп – расчетная поверхность первого котельного пучка, м²;

z – число труб первого котельного пучка;

d – диаметр труб первого котельного пучка, м;

ℓ - длина труб первого котельного пучка, м;

k - коэффициент теплопередачи, Вт/(м²∙К);

Δt - температурный напор, ºС.

9.3.1 Тепло, отданное газами первому котельному пучку:

Q_б^кп1 = φ∙( H'_кп1 - H"_кп1) = 0,985∙(11884,1 – 9682,7) = 2168,4 кДж/кг.

9.3.2 Определим тепловосприятие первого котельного пучка по уравнению теплопередачи.

9.3.2.1 Расчетную поверхность первого котельного пучка определяем по [3, стр.98]:

Н_кп1 = z₁∙z₂∙π∙d∙ℓ_ср;

Н_кп1 = 16∙18∙3,14∙0,051∙2,150 = 99,2м².

9.3.2.2 Температурный напор:

При P_б=1,4 МПа, t_н=195,05 ºС;

Δt= - t_н, где

Δt=588-195,05=392,95 ºС.

9.3.2.3 Коэффициент теплоотдачи конвекцией зависит от скорости и температуры потока, диаметра и расположения труб в пучке, вида поверхности (гладкая или оребренная) и характера ее омывания (поперечное, продольное или косое), физических свойств омывающей среды.

Расчетная скорость дымовых газов [1, п. 7-15]:

, м/с,

где V_г^н – объем продуктов сгорания 1 кг топлива; определяем по табл. 1;

В_р – расчетный расход топлива, кг/с;

F_г – площадь живого сечения для прохода газов, м².

Тогда

м/с.

Конвективное излучение для второго котельного пучка:

Коэффициент теплоотдачи конвекцией при поперечном омывании коридорных гладкотрубных пучков определяется по [2, стр.178, ф.(11.28)]:

α_к = α_н∙C_z∙C_s∙C_ф , Вт/(м²∙К) ,

где

C_z – поправка на число рядов труб по ходу газа, [1,стр.221, номограмма 7]; C_z = 1;

C_s – поправка на геометрическую компоновку пучка, [1,стр.221, номограмма 7]; C_s = 1;

C_ф – поправка, учитывающая влияние изменения физических характеристик, [1,стр.221, номограмма 7]; C_ф = 0,96;

α_н – номограммный коэффициент теплоотдачи, [1,стр.220, номограмма 7]; α_н = 58 Вт/(м²∙К).

α_к = 58∙1∙1∙0,96 = 55,7 Вт/(м²∙К);

Коэффициент теплопередачи равен:

k=ψ∙α_к=0,6∙55,7=33,41 Вт/(м²∙К).

Таким образом, величина тепловосприятия первого котельного пучка, рассчитываемая по уравнению теплообмена, будет равна:

кДж/кг.

9.3.3 Расхождение между значением тепловосприятия и значением тепловосприятия составляет [3, п.7.3]:

%.

Полученное расхождение тепловосприятий не превышает допустимое (2 %), поэтому нет необходимости делать второе приближение и расчетной температурой после прохождения первого котельного пучка является = 588ºC.