Suprafețele de încălzire convective pentru cazanele cu abur și apă caldă joacă un rol important în procesul de producere a aburilor sau a apei calde, precum și prin utilizarea căldurii produselor de ardere care părăsesc camera de ardere. Eficiența suprafețelor de încălzire convective depinde într-o mare măsură de intensitatea transferului de căldură prin produsele de ardere la apă și abur.
La calcularea suprafețelor de încălzire convective se utilizează ecuația de transfer de căldură și ecuația echilibrului termic.
.
echilibrul echilibrului termic
unde K - coeficientul de transfer de căldură, raportat la suprafața calculată de încălzire, W / (m2 · K);
H este suprafața calculată de încălzire, m2;
I ', I' - entalpia produselor de ardere la intrarea pe suprafața de încălzire și la ieșirea din el, kJ / kg;
Coeficientul de transfer de căldură (K) este caracteristica de proiectare a procesului și este determinat în întregime de fenomenele de convecție, conductivitate termică și radiație termică.
Din ecuația transferului de căldură este clar că cantitatea de căldură transferată prin suprafața dată de încălzire este mai mare, cu atât este mai mare coeficientul de transfer de căldură și diferența de temperatură dintre produsele de ardere și lichidul încălzit. Evident, suprafețele de încălzire situate în imediata vecinătate a camerei de ardere funcționează cu o diferență mai mare la temperatura produselor de ardere și la temperatura mediului de primire a căldurii. Pe măsură ce produsele de ardere se deplasează de-a lungul traseului de gaz, temperatura lor scade, iar suprafețele de încălzire a coapsei funcționează cu o diferență mai mică a temperaturii produselor de ardere și a mediului încălzit. Prin urmare, cu cât mai departe este localizată suprafața convectivă de încălzire din camera de ardere, cu atât mai mare trebuie să fie și mai mult metal pe care îl consumă pentru a-l produce.
Ecuația de echilibru termic indică cantitatea de căldură transferată în apă sau în abur prin suprafața de încălzire prin convecție.
Cantitatea de căldură (Qb) furnizată de produsele de ardere este echivalentă cu căldura, percepută de apă sau de abur. Pentru calcul, temperatura produselor de ardere este stabilită după suprafața de încălzire calculată și apoi este rafinată prin aproximări succesive. În acest sens, calculul se efectuează pentru două valori ale temperaturii produselor de ardere după conducta calculată.
6.1 Calculul termic al primului cazan
1. Desen determinat caracteristicile structurale calculate duct convectiv: suprafața de încălzire, țevi și rânduri pas (distanța dintre axele conductelor), tevi dia-metru, numărul de tuburi într-un rând, numărul de rânduri de țevi și zona liberă pentru trecerea produselor de ardere. Pentru acest design conducta cazan lățime a = 1,6 m, iar înălțimea b = 2,1 m [2].
Caracteristicile de proiectare ale primului tub [2]
Zona secțiunii vii pentru trecerea produselor de combustie
.
3. Luați în prealabil două valori ale temperaturii produselor de ardere după conducta calculată.
4. Determinați căldura emisă de produsele de ardere (6.2)
,
unde
pentru o temperatură de 300 ° C după suprafața de încălzire convectivă:
,
pentru o temperatură de 600 ° C după o suprafață de încălzire prin convecție:
.
5. Determinați temperatura de proiectare a fluxului de produse de ardere într-un coș convectiv
unde
pentru o temperatură de 300 ° C după suprafața de încălzire convectivă:
pentru o temperatură de 600 ° C după o suprafață de încălzire convectivă:
.
Determinați capul de temperatură
unde tc este temperatura mediului de răcire (punctul de fierbere al apei la presiunea din cazan [3]).
pentru o temperatură de 300 ° C după suprafața de încălzire convectivă:
,
pentru o temperatură de 600 ° C după o suprafață de încălzire prin convecție:
.
7. Determinați viteza medie a produselor de ardere pe suprafața de încălzire
F este zona secțiunii vii pentru trecerea produselor de combustie (6.3);
VG - volumul produselor de combustie la 1 kg de combustibil (tabelul 2);
pentru o temperatură de 300 ° C după suprafața de încălzire convectivă:
,
pentru o temperatură de 600 ° C după o suprafață de încălzire prin convecție:
.
8. Determinați coeficientul de transfer al căldurii prin convecție de la produsele de ardere la suprafața de încălzire
unde
pentru o temperatură de 300 ° C după suprafața de încălzire convectivă:
,
pentru o temperatură de 600 ° C după o suprafață de încălzire prin convecție:
Determinați gradul de negru a fluxului de gaz
unde
p - presiune în conducta, MPa;
s este grosimea stratului radiant, m.
,
pentru o temperatură de 300 ° C după suprafața de încălzire convectivă:
,
pentru o temperatură de 600 ° C după o suprafață de încălzire convectivă:
0. Se determină coeficientul de transfer de căldură, care ia în considerare transferul de căldură prin radiație în suprafețele de încălzire convective
unde
a este gradul de negru.
Pentru a defini
unde t este temperatura medie a mediului ambiant (temperatura de saturație pentru o presiune a cazanului P = 1,3 MPa [3]), ˚С;
.
pentru o temperatură de 300 ° C după suprafața de încălzire convectivă:
,
pentru o temperatură de 600 ° C după o suprafață de încălzire prin convecție:
.
1. Determinați coeficientul total de transfer de căldură de la produsele de ardere la suprafața încălzirii
,
unde
pentru o temperatură de 300 ° C după suprafața de încălzire convectivă:
,
pentru o temperatură de 600 ° C după o suprafață de încălzire convectivă:
.
12. Determinați coeficientul de transfer de căldură
unde
pentru o temperatură de 300 ° C după suprafața de încălzire convectivă:
,
pentru o temperatură de 600 ° C după o suprafață de încălzire prin convecție:
.
13. Determinați cantitatea de căldură percepută de suprafața de încălzire pe 1 kg de combustibil (6.1)
pentru o temperatură de 300 ° C după suprafața de încălzire convectivă:
,
pentru o temperatură de 600 ° C după o suprafață de încălzire prin convecție:
,
.
14. În conformitate cu cele două valori de temperatură adoptate
Figura 5. Determinarea grafică a temperaturii calculate
.
Compilam un tabel rezumat.
Caracteristicile termotehnice ale primului tub