Котельные установки и парогенераторы (стр. 6 из 6)
где α1 — коэффициент теплоотдачи от газов к стенке, кВт/(м2*К); α2 – -коэффициент теплоотдачи от стенки к рабочему телу, кВт/(м2*К); λз, λм, λн — соответственно коэффициенты теплопроводности слоя золовых загрязнений, металлической стенки трубы и слоя внутренних загрязне-ний (накипи), кВт/(м*К); δз, δм, δн — соответственно толщины слоя золовых загрязнений, металлической стенки трубы и слоя внутренних загрязнений, м.
Термическое сопротивление слоя золовых загрязнений δз/ λз назы-вают коэффициентом загрязнения ε:
Термическим сопротивлением металлической стенки трубы δм/λм обычно пренебрегают из-за большого значения λм. Однако в расчетах паро-паровых теплообменников, а также в расчетах температуры ме-таллической стенки эту величину следует учитывать.
Термическое сопротивление слоя внутренних отложений (накипи) δн/λн расчетах не учитывают, так как при нормальной эксплуатации толщина этого слоя должна быть весьма малой. Коэффициенты теплоот-дачи и теплопроводности, входящие в формулу коэффициента теплопередачи, зависят от боль-шого числа факторов, в том числе от температур газов и рабочего тела.
Как упоминалось, при выводе уравнений теплообмена -коэффициент теплопередачи и все составляющие его коэф-фициенты подсчитываются по средним значениям температур на входе и выходе из поверхности нагрева. Для заданных поверхностей нагрева коэффициент теплопередачи приобретает конкретное значение в зависимости от особенностей теплообмена. Так, например, для шир-мовой поверхности нагрева вводится множитель Qл/Qб, учитывающий теплоту, воспринятую из топки. Тогда коэффициент теплопередачи
где Qб — количество теплоты, отданной поверхности газами, кДж/кг; Qл — количество теплоты, передаваемое ширмам излучением из топки, кДж/кг.
Величину Qл учитывают при определении количества теплоты, вос-принятой паром по балансу. Коэффициент загрязнения ε зависит от сорта сжигаемого топлива и несколько увеличивается с ростом темпе-ратурь газов.
Для конвективных перегревателей, имеющих шахматное располо-жение труб, и при сжигании твердого топлива коэффициент теплопере-дачи рассчитывается по формуле
Коэффициент, загрязнения ε для поперечно омываемых шахматных пучков уменьшается с увеличением скорости газов и крупности золовых частиц в газах, так как это способствует процессу самоочистки поверхностей нагрева. Коэффициент загрязнения будет уменьшаться при меньших значениях диаметров труб и продольных шагов между ними, что препятствует удержанию слоя загрязнений на трубах и в про-межутках между рядами труб.
В некоторых случаях из-за отсутствия данных о коэффициенте за-грязнения ε вводят коэффициент эффективности ψ, представляющий собой отношение коэффициентов теплопередачи загрязненных и чистых труб.
Коэффициент ψ учитывают при сжигании газа и мазута, а также в коридорных пучках при сжигании твердого топлива. В этом случае для перегревателей
Для экономайзеров, переходных зон, а также для перегревателей сверхкритического давления α2>>α1, поэтому для этих поверхностей на-грева предыдущие формулы принимают соответственно вид
Трубчатые воздухоподогреватели рассчитываются с помощью коэф-фициента использования ξ, учитывающего влияние загрязнений труб, неполноты омывания и перетоков воздуха:
Коэффициент эффективности ψ принимается в пределах 0,6…0,7, коэффициент использования ξ — в пределах 0,70…0,85.
Коэффициент теплоотдачи от газов к стенке α1 определяют как сумму коэффициентов теплоотдачи за счет конвекции αк и излу-чения αл с учетом коэффициента использования ξ1, учитывающего не-равномерность омывания поверхности нагрева газами:
Коэффициент ξ1 принимают равным 0,85 для ширмовых перегрева-телей при скорости газов ωг ≥ 4 м/с;. для конвективных поверхностей нагрева ξ1 = 1.
Коэффициенты теплоотдачи конвекцией αк могут быть найдены на основе теории подобия, устанавливающей связь между определяемым критерием Нуссельта и определяющими критериями Рейнольдса и Прандтля:
Для поперечно омываемых коридорных пучков и ширм расчетная формула для коэффициента теплоотдачи конвекцией имеет вид
где Сz и Сs — соответственно поправки на число рядов труб по ходу газов и геометрическую компоновку пучков; λ — коэффициент теплопро-водности потока кВт*м-1*К-1. При z2 ≥ 10 Сz = 1. Для конвективных перегревателей Сs ≈ 1, для ширмовых — при s1/d > 3 Сs ≈ 0,6.
Для поперечно омываемых шахматных пучков
При z2 ≥ 10 С’z = 1. Величина С's примерно равна 0,35.
Для продольного омывания поверхностей нагрева газовым, водяным
и паровым потоками
где Ct, Cd, Cl, А — соответственно поправки на температуру потока, эквивалентный диаметр для кольцевых каналов, длину трубы или ка-нала, тип набивки для РВП.
Коэффициент теплоотдачи излучением продуктов сгорания определяют как количество теплоты, пере-данной от газов к стенке за счет радиационного теплообмена qл и от-несенной к разности средних температур газов θ и загрязненных сте-нок лучевоспринимающих поверхностей tз
Для запыленного потока количество теплоты, переданной радиа-цией, в соответствии с законом Стефана — Больцмана пропорциональ-но разности четвертых степеней абсолютных температур газа и загряз-ненных стенок
где σ0 — коэффициент излучения абсолютно черного тела, кВт*м-2*К-4; а3 — степень черноты загрязненных стенок (обычно принимают а3 = 0,8) а — степень черноты потока.
Температура загрязненной стенки зависит от суммарного — конвек-тивного и лучистого теплового потока (Qк+Qл), коэффициента теплоотдачи от стенки к рабочему телу, протекающему в трубах α2, коэффи-циента загрязнения ε, а также от средней температуры рабочего тела t:
Данная формула применяется ля расчетов температуры t3, высоко-температурных поверхностей нагрева. Для экономайзеров и переход-ных зон при температурах газов θ > 400оС разность между t3 и t мо-жет приниматься примерно равной 60оС, при θ ≤ 400оС разность при-мерно равна 25оС.
БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК
1. Парогенераторы: Учебник для вузов / А. П. Ковалев, Н. С. Лелеев, Т. В. Виленский – М.: Энергоатом издат, 1985. – 376 с., ил.
2. Теплогенерирующие установки. Часть 1: учебное пособие / А. В. Губарев, Ю. В. Васильченко; Под общ. ред. Ю. В. Васильченко. – Белгород: Изд-во БГТУ им. В.Г. Шухова, 2008. – 162 с.
3. Котельные установки и их эксплуатация: учебник для нач. проф. Образования / Б. А. Соколов. – М.: Изд. Центр «Академия», 2007. – 432 с.
4. Паровые котлы / Е. А. Бойко. – Красноярск 2005.