Тепловой расчет парового котла марки Е-75-40-ФБ

Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение

Высшего профессионального образования

"Ивановский государственный энергетический университет имени В.И. Ленина"

Кафедра ТЭС

Расчетно-пояснительная записка к курсовому проекту

по дисциплине "Теплоэнергетические установки

электрических станций"

на тему:

Тепловой расчет парового котла марки Е-75-40-ФБ

Выполнил: студент гр.3-43^хх

Плотников И.А.

Руководитель: Шелыгин Б.Л.

Иваново 2013

Содержание

 

1. Составление расчетно-технологической схемы трактов парового котла. выбор коэффицентов избытка воздуха

2. Топливо и продукты горения

3. Тепловой баланс парового котла. определение расчетного расхода топлива

4. Выбор схемы топливосжигания

5. Проверочный расчет топки

6. Проверочный расчет фестона

7. Определение тепловосприятий пароперегревателя, экономайзера, воздухоподогревателя и сведение теплового баланса парового котла

8. Проверочно-конструкторский расчет пароперегревателя

9. Проверочно-конструкторский расчёт хвостовых поверхностей нагрева

Список литературы

Задание

 

Для выполнения курсового проектирования по паровым котлам

Студенту III курса 43 ^{х х} группы ИВТ факультета Плотникову И.А.

Разработать курсовой проект котла по нижеследующим исходным данным:

1. Тип котла Е-75-40ФБ_____________________

2. Номинальная паропроизводительность Д_К= 75 т/ч

3. Рабочее давление в барабане котла Р_К= 44 кгс/см²

4. Рабочее давление на выходе из пароперегревателя Р_ПЕ= 40 кгс/см²

5. Температура перегретого пара t_ПЕ= 440°С

6. Температура питательной воды t_ПВ= 150°С

7. Температура уходящих газов t_УХ= 160°С

8. Температура горячего воздуха t_ГВ= 240°С

9. Вид и марка топлива Шурабский Б2

1. Составление расчетно-технологической схемы трактов парового котла. выбор коэффицентов избытка воздуха

 

Приведем расчетно-технологическую схему трактов парового котла (см. рис.1).

Величину коэффициента избытка воздуха на выходе из топки; при использовании твердого топлива принимаем a_т^’’=1,2.

Для заданного парового котла находим значения присосов воздуха в газоходы:

Таблица 1.1

Элементы парового котла	Газоходы	Величина присоса Da
Топочная камера	Топка парового котла для газового топлива	0,1
Котельные пучки	Фестон	0
Пароперегреватели	Первичный пароперегреватель	0,03
Экономайзеры	Котлов Д>50 т/ч	0,02
Воздухоподогреватели (трубчатые)	Котлов Д>50 т/ч	0,03

Вычисляем величины коэффициентов избытка воздуха за каждым газоходом, а также их средние значения:

Таблица 1.2

№ п. /п.	Газоходы	Коэф. избытка воздуха за газоходом a’’	Величина присоса Da	Средний коэф. избытка воздуха в газоходе a
1	Топка и фестон	aт’’=aф’=aт=1,2	Daт=0,1	aт=aт’’=1,2
2	Паронагреватель	aпе’’=aт’’+Daпе= =1,2+0,03=1,23	Daпе=0,03	aпе= (aпе’’+aт’’) /2= = (1,23+1,2) /2=1,215
3	Экономайзер	aэк’’=aпе’’+Daэк= =1,23+0,02=1,25	Daэк=0,02	aэк= (aэк’’+aпе’’) /2= = (1,25+1,23) /2=1,24
4	Воздухоподогреватель	aвп’’=aух=aэк’’+Daвп= =1,25+0,03=1,28	Daвп=0,03	aвп= (aух+aэк’’) /2= = (1,28+1,25) /2=1,265

 

2. Топливо и продукты горения

.1) Вид топлива: каменный уголь Шурабский Б2:

Элементарный состав рабочей массы топлива, величину теплоты сгорания, выход летучих, температурную характеристику золы, теоретические объемы воздуха и продуктов горения берем из приложений П1 и П2 [1] :

Элементарный состав рабочей массы топлива: W^p=29,5%; A^p=9,2%; S_к^p=0,6%; S_o^p=0,4%; C^p=47,2%; H^p=2,2%; N^p=0,5%; O^p=10,4%;

Величина теплоты сгорания: Q_н^р=3870 ккал/кг;

Выход летучих веществ: V^г=33%;

Температурная характеристика золы: t₁=1180°C.

Рассчитываем приведенную влажность и зольность:

;

Для контроля проверим баланс элементарного состава:

С^р+ H^р+ S^р+ N^р+ O^р+ A^р+ W^р=100%

,2%+2,2%+1%+0,5%+10,4%+9,2%+29,5%=100%

.2) Теоретические объемы:

·   Воздуха: V^o=4,47 м³/кг

·   Продуктов горения: V (RO₂) =0,89 м³/кг; V^o (N₂) =3,53 м³/кг; V^o (H₂O) =0,68м³/кг.

Заполним следующую таблицу:

Таблица 2.1. Объемы и массы продуктов горения, доли трехатомных газов и водяных паров, концентрация золы

№ п/п	Величина		Единицы	Vo=4,47 м3/кг; V (RO2) =0,89 м3/кг; Vo (N2) =3,53 м3/кг; Vo (H2O) =0,68 м3/кг;  Wp=29,5%; Ap=9,2%
				Газоходы
				Топка и фестон	Пароперегреватель	Экономайзер	Воздухоподогреватель
1	Коэф. избытка воздуха за газоходом a’’		-	aт’’=1,2	aпе’’= =1,23	aэк’’= =1,25	aвп’’= =1,28
2	Коэф. избытка воздуха средний в газоходе a		-	aт’’=1,2	aт= =1,215	aэк= =1,24	aвп= =1,265
3	ЗАМ3/КГ0,6944--0,7
		СР		-	0,69547	0,69727	0,699
4	ЗАМ3/КГ6,0084--6,3716
		СР		-	6,07652	6, 1901	6,30355
5	ЗА-0,1481--0,1397
		СР		-	0,1465	0,1438	0,1412
6	ЗА-0,11557--0,10986
		СР		-	0,11445	0,11264	0,1109
7	ЗА-0,26367--0,24956
		СР		-	0,26095	0,25644	0,2521
8	ЗАКГ/КГ7,9134--8,3804
		СР		-	8,001	8,1469	8,2928
9	ЗАКГ/КГ0,011--0,0104
		СР		-	0,0109	0,0107	0,0105
10	ЗАКГ/М31,317--1,3153
		СР		-	1,3167	1,3161	1,3156

.3) Рассчитаем значения энтальпий воздуха и продуктов сгорания и сведем результаты в таблицу 2.2 Энтальпии воздуха и продуктов горения J_в^о и J_г^о берем из приложений П3 и П4 [1].

Величина энтальпии золы учитываем.

Таблица 2.2. Энтальпии воздуха и продуктов горения по газоходам парового котла

Газоход  Температура газов ,°CJ_г^о, ккал/кгJ_в^о, ккал/кг (a’’-1) J_в^о,

ккал/кгJ_зл,

ккал/кгJ_г= J_г^о+ (a’’-1) J_в^о,

ккал/кгDJг= (Jг) i- (Jг) i+1,ккал/кг
Топка и фестон (aт’’)	2200	4636	3626	725,2	-	5361,2
	2100	4401	3448	689,6	-	5090,6	270,6
	2000	4168	3269	653,8	-	4821,8	268,8
	1900	3937	3091	618,2	-	4555,2	266,6
	1800	3705	2912	582,4	-	4287,4	267,8
	1700	3476	2738	547,6	-	4023,6	263,8
	1600	3248	2564	512,8	-	3760,8	262,8
	1500	3022	2389	477,8	-	3499,8	261
	1400	2799	2215	443	-	3242	257,8
	1300	2574	2041	408,2	-	2982,2	259,8
	1200	2354	1871	374,2	-	2728,2	254
	1100	2138	1702	340,4	-	2478,4	249,8
	1000	1924	1532	306,4	-	2230,4	248
	900	1711	1367	273,4	-	1984,4	246
Пароперегреватель (aпе’’)	700	1295	1045	240,35	-	1535,35
	600	1095	885	203,55	-	1298,55	236,8
	500	901	730	167,9	-	1068,9	229,65
	400	710	578	132,94	-	842,94	225,96
Экономайзер (aэк’’)	500	901	730	182,5	-	1083,5
	400	710	578	144,5	-	854,5	229
	300	524	430	107,5	-	631,5	223
Воздухоподогр-ель (aвп’’=aух)	300	524	430	120,4	-	644,4
	200	345	284	79,52	-	424,52
	100	170	141	39,48	-	209,48	215,04

3. Тепловой баланс парового котла. определение расчетного расхода топлива

3.1) Составляем тепловой баланс для установившегося состояния парового котла:

=q₁+ q₂+ q₃+ q₄+ q₅+ q₆

.2) Для твердых топлив располагаемое тепло топлива: Q_p^p= Q_н^p=3870 ккал/кг.

.3) Потери тепла с химическим (q₃) и механическим (q₄) недожогом определяем по табл.3.1 [1].

Для пылеугольных котлов с паропроизводительностью D=50-75 т/ч и каменных углей с V^г>28%: q₃=0,5%,q₄=1,5%.

.4) Потерю тепла с уходящими газами находим по формуле:

Величину энтальпии уходящих газов J_ух определяем линейной интерполяцией по табл.2.2 для заданной температуры уходящих газов:

.5) Потерю тепла от наружного охлаждения котла (q₅) находим по рис.3.1 [1]:

₅=f (D) =f (75) =0,75%

.6) Потери с физическим теплом шлака (q₆) не учитываем, т.к. величина

^p<Q_н^p/100 (9,2<38,7).

.7) КПД парового котла брутто находим по методу обратного баланса:

h_пк=100- (q₂+ q₃+ q₄+ q₅+q₆) =100- (7,232+0,5+1,5+0,75+0) =90,018 %.

Рассчитаем коэффициент сохранения тепла j по формуле:

.8) Расход воздуха, подаваемого в топку, рассчитываем по формуле:

,

где Q_пк - количество теплоты, полезно отданное в паровом котле.

Находим значения энтальпий перегретого пара i_пе и питательной воды i_пв:

По Р_пе=40 кгс/см² и t_пе=440°С  i_пе=789,8 ккал/кг.

Р_пв=1,08Р_б=1,08 × 44=47,52 кгс/см² (Р_б - давление в барабане котла).

По Р_пв=47,52 кгс/см² и t_пв=150°С  i_пв=151,6 ккал/кг.

 кг/ч.

.9) Определим расход фактически сгоревшего топлива с учетом механической неполноты горения:

 кг/ч.

 

4. Выбор схемы топливосжигания

Схему топливосжигания выбирают в зависимости от марки и качества топлива. Подготовку твёрдых топлив к сжиганию осуществляют в системах пылеприготовления, технологическая схема которых в основном зависит от типа выбранной мельницы. Для парового котла производительностью 75 т/ч, работающем на каменном угле, рекомендуется применять две среднеходные мельницы (СМ) в системе пылеприготовления с прямым вдуванием пыли. Производительность каждой СМ должна составлять 60 % полного расхода топлива на паровой котёл (8243,83 кг/).

При сжигании каменных углей тип, число, схему расположения пылеугольных горелок на стенах топки, диаметры амбразур и площадь стен, не защищенных экранами, принимают по чертежам парового котла. В качестве горелки выбираем двухулиточнную ТКЗ. Для углей с выходом летучих веществ менее 28% скорость аэросмеси на выходе из горелки принимают 14-16 м\с, а для углей с выходом летучих веществ более 28% - 18-20 м\с; скорость вторичного воздуха 22-25 м\с. Поэтому мы принимаем скорость аэросмеси на выходе из горелки 19 м/с, так как выход летучих веществ у нас равен 33%.

паровой котел тепловой топливо

5. Проверочный расчет топки

Задачей поверочного расчёта является определение температуры газов на выходе из топки J_m^’’ при заданных конструктивных размерах топки, которые определяют по чертежам парового котла.

1)      Определение конструктивных размеров и характеристик топки.

Примечания к таблице 5.1:

1. x_ок принимают по таблице: для открытых гладкотрубных экранов, для каменных углей x_ок=0,45

2. Площадь стены топки

_ст^т= F_ст^ф+ F_ст^ф’+2× F_ст^б+ F_ст^з+ F_ст^з’+ F_ок=88,157+23,113+

+2×72,25+55,825+23,113+27,03=361,738 м².

3. Угловой коэффициент экрана x определяем по номограмме 1а в зависимости от S/d и e/d для этого экрана. Угловой коэффициент экрана, закрытого огнеупорной массой, равен единице. Реальные условия работы экранов с учетом загрязнения их отложениями шлака и золы оценивают коэффициентом тепловой эффективности экранов: y=х×x, где x - коэффициент, учитывающий снижение тепловосприятия вследствие загрязнения экранных труб или нанесения на них слоя огнеупорного материала, для неэкранированных стен топки принимают x=0. Среднее значение коэффициента тепловой эффективности для топки в целом определяют по формуле:

Активный объём топочной камеры определяют по формуле:

 м³

Эффективная толщина излучающего слоя:

 м

Таблица 5.1

Конструктивные размеры и характеристики топочной камеры.

№ п/п	Наименование величины	Обозначение	Единица	Источник Или Формула	Топочные экраны						Выходное окно
					Фронтовой		Боковой	Задний
					Основная часть	Под или хол. вор.		Основная часть		Под или хол. вор.
1	Расчетная ширина экранированной стены	bст	м	Чертеж и эскиз	6,315	6,315	5,8	6,315		6,315	6,315
2	Освещенная длина стены	lст	м	Чертеж и эскиз	13,96	3,66	-	8,84		3,66	4,28
3	Площадь стены	Fст	м2	bст× lст	88,157	23,113	72,25	55,825		23,113	27,03
4	Площадь участка, не закрытого экранами	Fстi	м2	Чертеж и эскиз	23,12	-	-		-	-	-
5	Наружный диаметр труб	d	м	Чертеж и эскиз	0,06						-
6	Число труб в экране	Z	шт.	Чертеж и эскиз	82	82	67	82		82	-
7	Шаг экранных труб	S	м	Чертеж и эскиз	0,075	0,075	0,085	0,075		0,075	-
8	Отн-ый диаметр труб	S/d	-	-	1,25	1,25	1,417		1,25	1,25	-
9	Расстояние от оси трубы до обмуровки	e	м	Чертеж и эскиз	0,1	0,1	0,1	0,1		0,1	-
10	Отн-ое расстояние до обмуровки	e/d	-	-	1,667	1,667	1,667		1,667	1,667	-
11	Угловой коэф. экрана	x	-	Номограмма 1а	0,98	0,98	0,97	0,98		0,98	1
12	Коэф., учитывающий загрязнения	x	-	Таблица 2.2 [2]	0,45	0,45	0,45	0,45		0,45	0,45
13	Коэф. тепловой эффективности экрана	y	-	x×x	0,441	0,441	0,4365		0,441	0,441	0,45

 

) Расчёт теплообмена в топке

Расчёт основан на приложении теории подобия к топочным процессам. Расчётная формула связывает температуру газов на выходе из топки  с критерием Больцмана B_o, степенью черноты топки  и параметром М, учитывающим характер распределения температур по высоте топки и зависящим от относительного местоположения максимума температур пламени, который определяется схемой размещения и типом горелок.

При расчёте теплообмена используют в качестве исходной формулу:

,

где =+273 - абсолютная температура газов на выходе из топки, [K]; = +273 - температура газов, которая была бы при адиабатическом сгорании топлива, [K];  - критерий Больцмана, определяемый по формуле:

Из этих формул выводится расчётная формула для определения температуры газов на выходе из топки , которую мы будем определять в конце данного раздела.

Определяем полезное тепловыделение в топке  и соответствующую ей адиабатическую температуру горения :

,

где количество тепла, вносимое в топку с воздухом  определяют по формуле:

,

где  - энтальпия теоретического объема холодного воздуха, ккал/кг. Определяем по таблице 2.2 при температуре холодного воздуха :

 - энтальпия теоретического объема горячего воздуха, поступающего в топку, ккал/кг. Определяем по таблице 2.2 при заданной температуре горячего воздуха :

 - присос в пылесистему, берется из таблицы. Для пылесистем прямого вдувания с молотковыми или среднеходными мельницами при работе под разрежением

Теперь мы можем посчитать  а затем :

Полезное тепловыделение в топке соответствует энтальпии газов , которой располагали бы при адиабатическом сгорании топлива, т. е ; отсюда по таблице 2.2 с помощью интерполяции находим температуру, соответствующую этой энтальпии:

Параметр М, характеризующий температурное поле по высоте топки, определяют по формуле:

,

где А и В - опытные коэффициенты, значения которых принимаем: А=0,59; В=0,5 (при камерном сжигании каменных углей).

Относительное положение максимума температур факела в топке определяют по формуле:

где  - относительный уровень расположения горелок, представляющий собой отношение высоты расположения осей горелок  (от пода топки или середины холодной воронки) к общей высоте топки  ₍от пода топки или середины холодной воронки до середины выходного окна из топки, т.е. );  - поправка на отклонение максимума температур от уровня горелок, принимаемая по таблице: в пылеугольных топках с вихревыми или прямоточными горелками при фронтальном или встречном их расположении  Определим по очереди ,  и  по вышеприведенным формулам:

Степень черноты топки а_т и критерий Больцмана В₀ зависят от искомой температуры газов на выходе .

В камерных топках для сжигания каменных углей принимаем , этой температуре соответствует

Среднюю суммарную теплоемкость продуктов сгорания определяют по формуле:

Степень черноты топки определяют по формуле:

,

где  - эффективная степень черноты факела.

При камерном сжигании твердых топлив основными излучающими компонентами пламени являются трехатомные газы (СО₂ и Н₂О) и взвешенные в них частицы золы и кокса. В этом случае степень черноты факела определяется по формуле:

,

где  _- эффективная толщина излучаемого слоя в топке;  - давление в топке, для паровых котлов, работающих без наддува  = 1 кгс/см².

Коэффициент ослабления лучей  топочной средой определяют по формуле:

,

где:  определяем по номограмме 3: ;

 - коэффициент ослабления лучей золовыми частицами, определяем по

номограмме 4: ;

-массовая концентрация золы в дымовых газах: ;

 - коэффициент ослабления лучей коксовыми частицами

z₁ и z₂ - безразмерные величины, учитывающие влияние концентрации коксовых частиц в факеле, которые зависят от рода топлива (z₁) и способа его сжигания (z₂). Для топлив, рекомендованных для курсового проекта z₁=0,5, при камерном сжигании z₂=0,1.

Найдем :

Далее найдем эффективную степень черноты факела :

Наконец, найдем степень черноты топки :

Сосчитаем температуру газов на выходе из топки:

Определяем количество тепла, переданное излучением в топке:

;

 определили с помощью интерполяции

Определим тепловые нагрузки топочной камеры:

Удельное тепловое напряжение объёма топки:

Величина  не должна превышать , это условие выполняется.

Удельное тепловое напряжение сечения топки в области горелок:

Величина  не должна превышать , это условие выполняется.

6. Проверочный расчет фестона

В котле, разрабатываемом в курсовом проекте, на выходе из топки расположен четырёхрядный испарительный пучок, образованный трубами бокового топочного экрана, с увеличенным поперечными и продольными шагами и называемый фестон. Изменение конструкции фестона связано с большими трудностями и капитальными затратами, поэтому проводим поверочный расчёт фестона.

Задачей поверочного расчёта является определение температуры газов за фестоном  при заданных конструктивных размерах и характеристиках поверхности нагрева, а также известной температуре газов перед фестоном, т.е. на выходе из топки .

По чертежам парового котла составляем таблицу:

Таблица 6.1

Конструктивные размеры и характеристики фестона.

Наименование величин	Обозн.	Разм-ть	Ряды фестона					Для всего фестона
			1	2		3	4
Наружный диаметр труб	d	м	0,06
Количество труб в ряду	z1	-	20	21		20	21	-
Длина трубы в ряду	li	м	4,8	4,96	5,04		5,24	-
Поперечный шаг труб	S1	м	0,3	0,3	0,3		0,3	0,3
Продольный шаг труб	S2	м	-	0,25	0,25		0,25	0,25
Угловой коэф. фестона	Хф	-	-	-	-		-	1
Расположение труб			Шахматное
Расчётная поверхность нагрева	H	м2	18,096	19,634		19,001	20,74	81,345
Высота газохода	ai	м	4,88				4,72	-
Ширина газохода	b	м	6,315	6,315		6,315	6,315
Площадь живого сечения	F	м2	25,297				23,86	24,5784
Относительный поперечный шаг труб	S1/d	-	5	5		5	5	5
Относительный продольный шаг труб	S2/d	-	-	4,167		4,167	4,167	4,167
Эффективная толщина излучающего слоя	Sф	м	-	-		-	-	1,3784

Принимаем Х_ф = 1, тем самым увеличиваем конвективную поверхность пароперегревателя (в пределах 5%), что существенно упрощает расчёт.

По S₁^ср и S₂^ср определяем эффективную толщину излучающего слоя фестона S_ф:

Расположение труб в пучке - шахматное, омывание газами - поперечное (угол отклонения потока от нормали не учитываем). Высоту газохода  определяем в плоскости, проходящей по осям основного направления каждого ряда труб в границах фестона. Ширина газохода  одинакова для всех рядов фестона, её определяем как расстояние между плоскостями, проходящими через оси труб правого и левого боковых экранов.

Площадь живого сечения для прохода газов в каждом ряду:

F_i = a_i×b - Z₁× l_iпр×d,

где l_iпр - длина проекции трубы на плоскость сечения, проходящую через ось труб рассчитываемого ряда, м.

Для нашего фестона определяем площадь живого сечения для первого ряда F_вх и для последнего F_вых, а затем усредняем для фестона в целом.

_вх=4,88×6,315-20×4,6×0,06=25,2972 м²;_вых=4,72×6,315-21×4,72×0,06=23,8596 м²;

_ср находим как среднее арифметическое между F₁ (F_вх) и F₄ (F_вых). F_ср=24,5784 м².

Расчётная поверхность нагрева каждого ряда равна геометрической поверхности всех труб в ряду по наружному диаметру и полной обогреваемой газами длине трубы, измеренной по её оси с учётом конфигурации, т. е гибов в пределах фестона:

Н_i = p×d×Z_1i× l_i,

где Z_1i - число труб в ряду; l_i - длина трубы в ряду по её оси.

Н₁=3,14×0,06×20×4,8=18,0956 м²;

Н₂=3,14×0,06×21×4,96=19,634 м²;

Н₃=3,14×0,06×20×5,04=19,001 м²;

Н₄=3,14×0,06×21×5,24=20,7425 м².

Расчётная поверхность нагрева фестона определяют как сумму поверхностей всех рядов:

Н_ф = Н₁ + Н₂ + Н₃ + Н₄ = 18,0956+19,634+19,001+20,7425 = 77,473 м²;

Дополнительная поверхность экранов (Н_доп):

Н_доп = SF_ст×X^d= 3,991525×0,97 = 3,87178 м²;

Общая поверхность нагрева фестона:

Н’_ф =Н_ф+ Н_доп=77,473+3,87178=81,345 м².

Составляем таблицу исходных данных для поверочного теплового расчёта фестона (табл.6.2).

Ориентировочно принимаем температуру газов за фестоном на   ниже, чем перед ним: . Этой температуре соответствует энтальпия газов на выходе из фестона

Таблица 6.2

Наименование величин	Обозначение	Размерность	Величина
Температура газов перед фестоном	0С1129,8024
Энтальпия газов перед фестоном	ккал/кг2552,8463

Объёмы газов на выходе из топки при a¢¢_т  

м3/кг6,0084
Объёмная доля водяных паров	-0,11557
Объёмная доля трёхатомных газов	-0,26367
Концентрация золы в газоходе	кг/кг0,011
Температура состояния насыщения при давлении в барабане	0С256

По уравнению теплового баланса определяем тепловосприятие фестона (балансовое):

Уравнение теплопередачи для всех поверхностей нагрева записывают в следующем виде:

,

где k - коэффициент теплопередачи (), Dt - температурный напор (⁰С), Н - расчётная поверхность нагрева (м²), B_р - расчетный расход топлива (кг/ч). Нам неизвестны коэффициент теплопередачи и температурный напор. Определим коэффициент теплопередачи:

При сжигании твердых топлив и шахматном расположении труб коэффициент теплопередачи определяют по формуле:

где -коэффициент теплоотдачи конвекцией (); -коэффициент теплоотдачи излучением газового объёма в трубном пучке (); x = 1,  - коэффициент загрязнения.

Для определения коэффициента теплоотдачи конвекцией от газов к стенке труб  рассчитаем среднюю скорость газового потока в каждой поверхности нагрева по формуле:

.

В этой формуле  - средняя температура газов для фестона, ,  - площадь живого сечения для прохода газов (берем из табл.6.1.), .

Коэффициент теплоотдачи конвекцией от газов к стенке труб  считается по формуле:

,

где  - коэффициент теплоотдачи конвекцией, определяемый только диаметром труб и скоростью потока газа или воздуха,  - поправка на число рядов труб по ходу газа или воздуха,  - поправка на компоновку трубного пучка,  - поправка на изменение физических свойств газа или воздуха в зависимости от средней температуры потока и объемной доли водяных паров в дымовых газах. Все эти коэффициенты определяем по номограммам:

Находим

Для нахождения  по формуле  используем номограммы и степень черноты продуктов горения : .

Для запылённого потока , где  и  уже известны, а  и  найдем по номограммам:

, .

. Найдем :

.

Теперь надо найти  по номограмме 19. Но перед этим надо найти температуру загрязнения стенки  по приближенной формуле:  По номограмме найдем . Теперь мы можем найти коэффициент теплоотдачи излучением газового объема в трубном пучке:

.

Определим коэффициент теплоотдачи от газов к стенке :

.

Найдем коэффициент загрязнения  по формуле:

,

где  - исходный коэффициент загрязнения (по экспериментальным данным), зависящий от скорости газов и относительного продольного шага труб;  - поправка на диаметр;  - поправка на фракционный состав золы;  - поправка на эксплуатационные условия.

Найдем  по номограмме: . Найдем  по номограмме: . Определим поправку  по справочной таблице. Так как у нас каменный уголь, то .

Рассчитаем коэффициент загрязнения:

Теперь мы можем найти коэффициент теплопередачи :

Для того чтобы найти  по уравнению теплопередачи, осталось найти температурный напор :

где  - средняя температура в фестоне (греющей среде), а  - средняя температура в барабане (обогреваемой среде). Обе температуры нам известны: , . Найдем температурный напор:

Определяем тепловосприятие фестона по уравнению теплопередачи:

Определим, на сколько процентов отличаются между собой тепловосприятия фестона по уравнениям теплового баланса и теплопередачи:

Расхождения между составили менее 5%, значит окончательное расчетное значение , энтальпия газов за фестоном  Тепловосприятие фестона:

.

 

. Определение тепловосприятий пароперегревателя, экономайзера, воздухоподогревателя и сведение теплового баланса парового котла

1)   Тепловосприятие пароперегревателя

При выполнении расчёта в целях уменьшения ошибок и связанных с ними пересчётов до проведения поверочно-конструкторских расчётов пароперегревателя целесообразно определить тепловосприятия этих поверхностей по уравнениям теплового баланса и свести тепловой баланс по паровому котлу в целом.

Тепловосприятия пароперегревателя и воздухоподогревателя определяют по уравнениям теплового баланса рабочего тела (пара, воздуха), а тепловосприятие экономайзера - по уравнению теплового баланса теплоносителя (продуктов сгорания).

Тепловосприятие пароперегревателя определяют по формуле:

Находим энтальпию перегретого пара (i_пе) при P_пе=40 кгс/см² и t_пе=440^oC: i_пе=789,8 ккал/кг;

Находим энтальпию сухого насыщенного пара (i_н) при P_б=44 кгс/см² и температуре насыщения: i_н=668,2 ккал/кг;

Di_по-съем тепла в пароохладителе, служащем для регулирования температуры перегретого пара, принимаем Di_по =15 ккал/кг;

 ккал/кг

Тепло, воспринимаемое пароперегревателем за счёт излучения факела топки, принимаем для упрощения расчётов равным нулю (Q_пе^л =0), а угловой коэффициент фестона Х_ф=1.

В этом случае полное тепловосприятие пароперегревателя численно совпадает с тепловосприятием конвекцией: Q_пе^к = Q_пе=757,0037 ккал/кг. Для газохода пароперегревателя уравнение теплового баланса теплоносителя (дымовых газов) имеет вид:

.

Это уравнение решают относительно искомой энтальпии газов за пароперегревателем:

 ккал/кг.

Полученное значение энтальпии газов за пароперегревателем позволяет определить температуру дымовых газов за ним °C.

) Тепловосприятие воздухоподогревателя (ВЗП)

Тепловосприятие воздухоподогревателя определяют по уравнению теплового баланса рабочего тела (воздуха), т.к. температура горячего воздуха (после воздухоподогревателя) задана. Тепловосприятие воздухоподогревателя зависит от схемы подогрева воздуха. В случае предварительного подогрева воздуха, поступающего в воздухоподогреватель, за счет рециркуляции горячего воздуха, тепловосприятие воздухоподогревателя равно:

_гв^o =342,4 ккал/кг;

Так как топливо твердое и влажное (), то температура воздуха на входе в воздухоподогреватель: t_в^’=55°C ккал/кг. b²_вп - отношение объёма воздуха за воздухоподогревателем к теоретически необходимому:

b_рц - отношение объёма рециркуляции в воздухоподогревателе горячего воздуха к теоретически необходимому:

.

Определим тепловосприятие ВЗП:

.

Тепловосприятие воздухоподогревателя по теплоносителю (продуктам сгорания) имеет вид:

.

Уравнение решаем относительно J_эк^’’:

,

где J_ух - энтальпия уходящих газов J_ух=338,504 ккал/кг;_прс^o - энтальпия теоретического объёма воздуха, которую находим при температуре присасываемого воздуха t_прс, который через неплотности поверхности перетекает с воздушной стороны на газовую за счет разности статистических давлений.

;

 ккал/кг.

Находим энтальпию газов за экономайзером:

Полученное значение энтальпии газов за экономайзером позволяет определить температуру дымовых газов за ним: .

) Тепловосприятие водяного экономайзера

Тепловосприятие водяного экономайзера определяют по уравнению теплового баланса теплоносителя (дымовых газов):

) Определение невязки теплового баланса

Определяем невязку теплового баланса парового котла:_p^p=3870 ккал/кг; h_пк=90,018%; Q_л=1652,603 ккал/кг; Q_пе^кб=757,0037 ккал/кг; q₄=1,5%

 ккал/кг;

;

ошибки нет, расчет выполнен правильно.

 

8. Проверочно-конструкторский расчет пароперегревателя

Целью проверочно-конструкторского расчёта пароперегревателя является определение его поверхности нагрева при известных тепловосприятиях, конструктивных размерах и характеристиках. Тепловосприятие пароперегревателя определено ранее, конструктивные размеры и характеристики поверхности заданы чертежом. Решением уравнения теплопередачи определяют требуемую (расчётную) величину поверхности нагрева пароперегревателя, сравнивают её с заданной по чертежу и принимают решение о внесении конструктивных изменений в поверхность.

По чертежам и эскизу заполняем таблицу:

Конструктивные размеры и характеристики пароперегревателя

Таблица 8.1

Наименование величины	Обозначение	Единица	Номер ступени по ходу газа (1)	Номер ступени по ходу газа (2)	Весь п/п
Наружный диаметр труб	d	м	0,038	0,038	0,038
Внутренний диаметр труб	dвн	м	0,032	0,032	0,032
Число труб в ряду	Z1	шт.	72	72	-
Число рядов по ходу газов	Z2	шт.	14	4	18
Средний поперечный шаг труб	S1	м	0,1125	0,09	0,10125
Средний продольный шаг труб	S2	м	0,0923	0,1	0,09615
Средний относительный поперечный шаг труб	S1/d	-	2,96	2,3684	2,6642
Средний относительный продольный шаг труб	S2/d	-	2,429	2,6316	2,53
Расположение труб	-	-	Коридорное
Характер взаимного движения сред	-	-	Смешанный ток
Длина трубы змеевика	l	м	35,32	8,56	-
Поверхность, примыкающая к стене	Fст ×х	м2	7,25	6,896	22,456
Поверхность нагрева	H	м2	310,6675	80,4726	391,1401
Высота газохода на входе	a’	м	4,28	2,44	-
Высота газохода на выходе	a’’	м	2,6	2,44	-
Ширина газохода	b	м	6,315	6,315	6,315
Площадь живого сечения для прохода газов на входе	F’	м2	20,024	9,3894	-
То же на выходе	F’’	м2	9,41484	9,3894	-
То же среднее	Fcp	м2	12,7842	9,4021	11,9033
Средняя эффективная толщина излучающего слоя	S	м	-	-	0,25937
Глубина газов. объема до пучка	lоб	м	0,84	0,4	1,24
Глубина пучка	ln	м	1,2	0,3	1,5
Количество змеевиков, вкл. параллельно по пару	m	шт.	72	72	72
Живое сечение для прохода пара	f	м2	0,0579	0,0579	0,0579

Целесообразность разделения пароперегревателя на ступени обычно определяют характером взаимного движения сред (газов и пара) и размещением между ступенями пароохладителей. Пароперегреватель парового котла Е-75-40 следует разделять на ступени. Поверхность нагрева пароперегревателя определяют по наружному диаметру труб, полной длине змеевика (с учётом гибов) l и числу труб в ряду (поперёк газохода) Z₁. В неё также включается поверхность труб, примыкающих к обмуровке, называемая дополнительной, которую определяют как произведение площади стены (потолка) F_ст, занятой этими трубами, на угловой коэффициент х, определяемый по номограмме на основании соотношений S₁/d и е/d причём е/d @ r/d =0,5 Þ х=0,7.

Таким образом, поверхность нагрева определяем по формуле:

 

Глубину газового объёма до пучка () каждой ступени и глубину пучка () определяем по рекомендациям и чертежу:

По средним значениям шагов для пароперегревателя и среднему диаметру находим эффективную толщину излучающего слоя:

Площади живого сечения для прохода газов на входе и выходе определяют для пароперегревателя в целом по формулам:

где  и  - длины проекций первого и последнего ряда труб на соответствующую (входную и выходную) плоскость сечения.

Площади среднего живого сечения для первой и второй ступени пароперегревателя:

 м²

м²

Площадь среднего живого сечения для прохода газов:

м²

Площадь среднего живого сечения для прохода пара:

м²

 м²

 м²

Составляем таблицу исходных данных проверочно-конструкторского теплового расчёта пароперегревателя:

Таблица 8.2

Наименование величины	Обозначение	Единица	Величина
Температура газов до п/п	J’’ф	°С	1050
Температура газов за п/п	J’’пе	°С	723,462
Температура пара в состоянии насыщения	tн	255
Температура перегретого пара	tпе	°С	440
Средний удельный объем пара в п/п	uср	м3/кг	0,06315
Тепловосприятие конвективное по балансу	Qкпе	ккал/кг	757,0037
Средний объем газов в п/п (при aпеср)	Vг	м3/кг	6,07652
Объемная доля водяных паров	rH20	-	0,11445
Суммарная объемная доля 3хатомных газов	rп	-	0,26095
Массовая концентрация золы	m	кг/кг	0,0109

Средний удельный объём пара находят с использованием по удельным объёмам пара в состоянии насыщения и перегретого пара: u_н=0,04599 м³/кг, u_пе=0,0803 м³/кг

Все остальные величины определены ранее. Коэффициент теплопередачи определяют для пароперегревателя в целом по средним значениям необходимых величин из таблиц. Коэффициент теплопередачи от газов к стенке будем определять по формуле:

Коэффициент теплоотдачи от газов к стенке определим по формуле:

,

где a_к - коэффициент теплоотдачи конвекцией;

a¢_л - коэффициент теплоотдачи излучением газового объёма в трубном пучке;

y - коэффициент тепловой эффективности поверхности; x = 1.

Для определения коэффициента теплоотдачи конвекцией от газов к стенке труб a_к рассчитаем среднюю скорость газового потока:

При поперечном омывании коридорных пучков дымовыми газами коэффициент теплоотдачи конвекцией, отнесённый к полной расчётной поверхности, определяем по номограмме (для пользования номограммой необходимо определить среднюю температуру газов в пароперегревателе:

):

a_н=56 ккал/м²×ч×^оС; добавочные коэффициенты: С_z=1; С_ф=0,96; С_s=1; a_к = a_н×С_z×С_ф×С_s = 56×1×0,96×1 = 53,76 ккал/м²×ч×^оС. Для нахождения a_л используем номограммы и степень черноты продуктов горения ‘a’:

Для незапылённой поверхности k×p×S = (k_г×r_n+k_зл×m_зл) ×S×p, где р = 1кгс/ см²; r_n=0,26095; S=0,25937 м; р_n×S = r_n×S = 0,26095×0,25937 = 0,06768

По номограмме находим k_г = 2; k_зл = 8;

Для пользования номограммой необходимо знать температуру загрязнённой стенки рассчитываемой поверхности нагрева:

t_пе^ср= (440+255) /2=347,5, t_з = t_пе^ср + (80¸100) = 347,5+ 92,5 = 440 ^оС;

По номограмме находим a_н=150 ккал/м²×ч×^оС; à

a_л =a_н×а =150×0,146135=21,92025 ккал/м²×ч×^оС;

При расчёте пароперегревателя и экономайзера на величину a_л необходимо ввести поправку, связанную с наличием газового объёма, свободного от труб перед этими поверхностями и между отдельными пакетами поверхностей:

,

где Т_{к -} температура газов в объёме камеры, (К); l_об и l_{п -} соответственно суммарная глубина пучка и суммарная глубина газового объёма до пучка, м; А - коэффициент: при сжигании каменных углей А=0,4.

Определим , а затем и :

Коэффициент теплоотдачи от стенки к пару в пароперегревателе определяем по номограмме, при средних значениях давления (), температуры () и скорости пара ():

При этих значениях: С_d = 0,9667, a_н = 1166,67 ккал/м²×ч×^оС; Þ a₂ = a_н×С_d = 1166,67×0,9667 = =1127,817 ккал/м²×ч×^оС;

Теперь мы можем рассчитать коэффициент теплопередачи:

,

где

 - коэффициент тепловой эффективности поверхности, при сжигании каменных углей .

Посчитаем температурный напор по формуле:

,

Так как мы имеем пароперегреватель с параллельно-смешанным током, коэффициент y определяем по номограмме 30 по безразмерным параметрам P и R, которые рассчитываем по формулам:

,

где t_{б -} полный перепад температур той среды, где он больше, чем перепад второй среды t_м

По номограмме находим y=0,99. Определим температурный напор:

Определим расчётную поверхность:

Рассчитаем невязку:

Невязка незначительна, следовательно, конструктивных изменений не вносим.

9. Проверочно-конструкторский расчёт хвостовых поверхностей нагрева

Расчёт водяного экономайзера

С использованием ранее выполненных расчётов для теплового расчёта экономайзера составляем таблицу исходных данных:

Таблица 9.1

Наименование величины	Обозначение	Единица	Величина
Температура газов до экономайзера	J’’пе	°С	723,462
Температура газов за экономайзером	J’’эк	°С	312,18
Температура питательной воды	tпв	°С	150
Давление питательной воды перед экономайзером	Р’эк	кгс/см2	47,52
Энтальпия питательной воды	iпв	ккал/кг	151,55
Тепловосприятие по балансу	Qбэк	ккал/кг	926,8306
Средний объем газов при среднем избытке воздуха	Vг	м3/кг	6, 1901
Объемная доля водяных паров	rH20	-	0,11264
Суммарная объемная доля 3хатомных газов	rп	-	0,25644
Массовая концентрация золы в газоходе	m	кг/кг	0,0107

Примечание: Давление воды перед водяным экономайзером для паровых котлов среднего давления принимаем Р¢_эк = 1,08×Р_б=1,08×44=47,52 кгс/см².

Предварительно определяем тип водяного экономайзера (кипящий или некипящий) по значению энтальпии рабочей среды за экономайзером :

Энтальпию и температуру воды после водяного экономайзера определяют из уравнения теплового баланса по рабочему телу (воде):

,

где  _- пропуск воды через экономайзер, кг/ч; при поверхностных пароохладителях

;  - энтальпия воды после водяного экономайзера, ккал/кг;  _- энтальпия воды перед водяным экономайзером, ккал/кг.

При указанной схеме включения пароохладителя:

По i¢_эк = 166,5 ккал/кг и Р¢_эк = 47,52 кгс/см² находим t¢_эк = 164,57 ⁰С;

Так как i²_эк = 333,795 ккал/кг больше, чем энтальпия воды в состоянии насыщения (), то принимаем . В этом случае у нас экономайзер кипящего типа.

Определим паросодержание на выходе из экономайзера по формуле:

По чертежам парового котла составляем эскиз экономайзера в двух проекциях на миллиметровой бумаге в масштабе 1:25, на котором указывают все конструктивные размеры.

По чертежам и эскизу заполняем таблицу:

Конструктивные размеры экономайзера

Таблица 9.2

Наименование величины	Обозначение	Единица	Величина
Наружный диаметр труб	d	м	0,032
Внутренний диаметр труб	dвн	м	0,026
Число труб в ряду	Z1	шт.	19
Число рядов походу газов	Z2	шт.	76
Поперечный шаг труб	S1	м	0,1
Продольный шаг труб	S2	м	0,055
Относительный поперечный шаг труб	S1/d	-	3,125
Относительный продольный шаг труб	S2/d	-	1,719
Расположение труб	-	-	Шахматное
Характер взаимного движения сред	-	-	Противоток
Длина горизонтальной части петли змеевиков	м5,92
Длина проекции одного ряда труб на горизонтальную плоскость сечения	м6
Длина трубы змеевика	м231,353
Поверхность нагрева ЭКО по чертежу	Hэк. ч.	м2	883,809
Глубина газохода	a	м	2
Ширина газохода	b	м	6,7
Площадь живого сечения для прохода газов	Fг	м2	9,752
Средняя эффективная толщина излучающего слоя	S	м	0,168
Суммарная глубина газовых объемов до пучков	м4,2
Суммарная глубина пучков труб	м4,32
Количество змеевиков, включенных параллельно по воде	m	шт.	38
Живое сечение для прохода воды	f	м2	0,02

Длину трубы змеевика  определили по формуле:

Площадь живого сечения для прохода газов в экономайзере при поперечном омывании его газами определили по формуле:

,

где  - длина проекции ряда труб на плоскость сечения, м;

Площадь живого сечения для прохода воды:

,

где

 - количество змеевиков, включенных параллельно по воде.

Поверхность нагрева экономайзера рассчитали по формуле:

Средняя эффективная толщина излучающего слоя:

Проверим скорость продуктов сгорания на входе в экономайзер:

Скорость газов на входе в экономайзер не выше допустимой (14 м/с).

Проверим скорость воды на входе в экономайзер:

В этой формуле  - удельный объем питательной воды на входе в экономайзер, значение взято по таблице удельных объемов и энтальпий воды при  и .

Коэффициент теплопередачи для экономайзера определяется по формуле

,

где  - коэффициент теплоотдачи от газов к стенке,  - коэффициент загрязнения.

Найдем :

 - поправка на эксплуатационные условия, берется из таблицы: ;

 - поправка на диаметр; ;

 - исходный коэффициент загрязнения, находится по номограмме. Для нахождения этого коэффициента находим среднюю скорость газов в экономайзере:

,

 - средняя температура в экономайзере,

.

Находим

: ;

 - поправка на фракционный состав золы. Находим :

.

Коэффициент теплоотдачи от газов к стенке определяется по формуле:

,

где

a_к - коэффициент теплоотдачи конвекцией; a¢_л-коэффициент теплоотдачи излучением газового объёма в трубном пучке и свободных от труб газовых объемов до пакетов трубных пучков; x = 1.

При поперечном омывании шахматных пучков дымовыми газами коэффициент теплоотдачи конвекцией, отнесённый к полной расчётной поверхности, определяется по номограмме 13:

a_н=63 ккал/м²×ч×^оС; добавочные коэффициенты: С_z=1; С_ф=0,99; С_s=1; Þ

a_к = a_н×С_z×С_ф×С_s = 63×1×0,99×1 = 62,37 ккал/м²×ч×^оС.

 определяется по формуле:

,

где

 - коэффициент теплоотдачи излучением газового объема в трубном пучке;  - температура газов в объеме камеры.  находится по формуле:

где

 - степень черноты продуктов горения, находится по формуле:

.

Для запылённого потока

,

где  и  уже известны, а  и  найдем по номограммам:

, .

.

Найдем :

.

Теперь надо найти  по номограмме 19. Но перед этим надо найти температуру загрязнения стенки  по приближенной формуле:

 

По номограмме найдем

.

Теперь мы можем найти коэффициент теплоотдачи излучением газового объема в трубном пучке:

Найдем температуру газов в объеме камеры :

Определим :

А - коэффициент, при сжигании каменных углей он равен 0,4.

Теперь мы можем найти сначала , а затем и :

Определяем температурный напор:

У нас экономайзер кипящего типа, следовательно:

Принимаем

находим температурный напор по формуле:

Определим расчётную поверхность экономайзера:

Определим невязку:

Невязка > 2% Þ вносим конструктивные изменения.

Найдем требуемую длину змеевика:

Следовательно, принимаем Z₂^к равное 80.

Вычислим высоту пакета экономайзера:

h_эк = (Z₂^к - 1) S₂ = (80-1) 0,055=4,345 м >1,5 м

Число пакетов:

n =h_эк /1,5=4,345/1,5=2,897примем 3 пакета.

Вычислим высоту двух одинаковых пакетов:

_эк^’= (27-1)  м

Вычислим высоту третьего пакета:

_эк^''= (26-1)  м

Высота экономайзера:

_эк =h^п_эк+0,55 (n-1) = м

Расчет закончен. Расчёт воздушного подогревателя. По чертежам парового котла составляем эскиз воздухоподогревателя в двух проекциях на миллиметровой бумаге в масштабе 1:25, на котором указывают все конструктивные размеры. По чертежам и эскизу заполняем таблицу:

Конструктивные размеры и характеристики воздухоподогревателя

Таблица 9.3

Наименование величиныОбозначениеЕдиницаВеличина
Наружный диаметр труб	d	м	0,04
Внутренний диаметр труб	dвн	м	0,037
Число труб в ряду (поперек движения воздуха)	Z1	шт.	104
Число рядов по ходу воздуха	Z2	шт.	38
Поперечный шаг труб	S1	м	0,06
Продольный шаг труб	S2	м	0,042
Относительный поперечный шаг труб	-	1,5
Относительный продольный шаг труб	S2/d	-	1,05
Расположение труб	-	-	Шахматное
Характер омывания труб газами	-	-	Продольное
Характер омывания труб воздухом	-	-	Поперечное
Число труб, включенных параллельно по газам	Z0	шт.	3952
Площадь живого сечения для прохода газов	Fг	м2	4,25
Ширина воздухоподогревателя по ходу воздуха	b	м	6,69
Высота одного хода по воздуху (заводская)	hх	м	2,66
Площадь живого сечения для прохода воздуха (заводская)	Fв	м2	6,73
Поверхность нагрева ВЗП	Hвп	м2	3812,5

Примечание: Трубчатые воздухоподогреватели, как правило, выполняются с вертикальным расположением труб в газоходе, внутри которых движутся газы, а воздух омывает шахматно расположенный пучок труб снаружи, омывание поперечное; взаимное движение сред характеризуется перекрёстным током. Число ходов воздуха не меньше двух.

Расчётным путем определим число труб, включенных параллельно по газам:

₀=Z₁×Z₂=104×38=3952

Площадь живого сечения для прохода газа:

Площадь живого сечения для прохода воздуха (по заданной заводской конструкции):

Поверхность нагрева ВЗП:

С использованием ранее выполненных расчётов для теплового расчёта воздухоподогревателя составляем таблицу исходных данных:

Таблица 9.4

Наименование величиныОбозначениеЕдиницаВеличина
Температура газов до воздухоподогревателя	J’’эк	°С	312,18
Температура газов за воздухоподогревателем	Jух	°С	160
Температура воздуха до воздухоподогревателя	t’в	°С	55
Температура горячего воздуха после воздухоподогревателя	t’’в=tгв	°С	240
Объем газов при среднем коэффициенте избытка воздуха	Vг	м3/кг	6,30355
Теоретический объем воздуха	Vо	м3/кг	4,47
Отношение объема воздуха за воздухоподогревателем к теор. необходимому	b’’вп	-	1,06
Отношение объема рециркулирующего воздуха к теор. необходимому	bрц	-	0,1473
Объемная доля водяных паров	rH2O	-	0,1109
Тепловосприятие воздухоподогревателя по балансу	Qбвп	ккал\кг	323,726

Находим скорости газов и воздуха:

где

 

средняя температура воздуха.

Проверим соотношение скоростей газов и воздуха:

Следовательно, уточняем необходимую высоту хода воздуха. Для этого задаемся необходимой скоростью воздушного потока:

Определяем необходимую площадь живого сечения для прохода воздуха:

Находим необходимую высоту хода по воздуху и принимаем ее за исходную:

Определяем поверхность нагрева воздухоподогревателя:

Коэффициент теплопередачи для воздухоподогревателя определяется по формуле:

,

где x = 0,75 - коэффициент использования поверхности нагрева.

Коэффициент теплоотдачи от газов к стенке для воздухоподогревателя определяется по формуле:

При продольном омывании трубной поверхности дымовыми газами коэффициент теплоотдачи конвекцией, отнесённый к полной расчётной поверхности, определяем по номограмме 14: a_н=30 ккал/м²×ч×^оС; добавочные коэффициенты: С_ф=1,14; С_l=1 a_к = a_н×С_ф×С_l = 30×1,14×1 = =34,2 ккал/м²×ч×^оС.

Коэффициент теплоотдачи от стенки к воздуху для воздухоподогревателя определяется по формуле:

При поперечном омывании шахматных пучков дымовыми газами коэффициент теплоотдачи конвекцией, отнесённый к полной расчётной поверхности, определяем по номограмме 13: a_н= 53 ккал/м²×ч×^оС; добавочные коэффициенты: С_z=1; С_ф=0,956; С_s=1,02; Þ

a_к = a_н×С_z×С_ф×С_s = 53×1×0,956×1,02 = 51,6814 ккал/м²×ч×^оС.

Определим коэффициент теплопередачи :

Определим температурный напор:

найдем температурный напор для противотока:

Так как у нас более сложная схема (не чистый противоток), то необходимо по номограмме и по безразмерным параметрам определить поправочный коэффициент y. Сначала находим безразмерные параметры  и :

По номограмме находим: y= 0,947.

Найдем температурный напор с учетом этой поправки:

Определим расчётную поверхность:

Невязка:

Невязка < 10% конструктивных изменений вносить не требуется.

Расчет закончен.

Список литературы

1)   Тепловой расчёт котельных агрегатов. (Нормативный метод) /Под редакцией Н.В. Кузнецова. - М.: Энергия, 1973. - 296с.

2)   Резников М.И. Парогенераторные установки электростанций. - М.: Энергия, 1974. - 360с.

3)   Методические указания по определению коэффициента полезного действия паровых котлов / Парилов В.А., Ривкин А.С., Ушаков С.Г., Шелыгин Б.Л. - Иваново, 1987. - 36с.

4)   Методические указания по определению коэффициента теплопередачи и температурного напора при расчёте поверхностей нагрева паровых котлов / Парилов В.А., Ривкин А.С., Ушаков С.Г., Шелыгин Б.Л. - Иваново; ИЭИ, 1987.

5)   Методические указания по поверочному расчёту топочной камеры и фестона паровых котлов / Парилов В.А., Ривкин А.С., Ушаков С.Г., Шелыгин Б.Л. - Иваново; ИЭИ, 1987.

6)   Методические указания по конструкторскому расчёту пароперегревателя и хвостовых поверхностей паровых котлов / Парилов В.А., Ривкин А.С., Ушаков С.Г., Шелыгин Б.Л. - Иваново; ИЭИ, 1991. - 36с.

7)   Александров В.Г. Паровые котлы средней и малой мощности. - Л.: Энергия, 1972. - 200с.

8)   Ковалёв А.П., Лелеев Н.С., Виленский Т.В. Парогенераторы: Учебник для ВУЗов. - М.: Энергоатомиздат, 1985. - 376с.