Коэффициент тепловой эффективности для конвективных поверхностей нагрева котлов

Поверхность нагрева	Значение
При сжигании газа
Первые ступени экономайзеров и одноступенчатые экономайзеры при температуре продуктов сгорания на входе менее или равной 400 оС	0,9
Вторые ступени экономайзеров, пароперегреватели и другие конвективные поверхности нагрева при температуре продуктов сгорания более 400 оС	0,85
При сжигании мазута
Первые и вторые ступени экономайзеров с очисткой поверхности нагрева дробью при скорости газов: = 4-12 м/с =12-20 м/с	0,7-0,65 0,65-0,6
Пароперегреватели в конвективной шахте с очисткой дробью, в горизонтальных газоходах без очистки: котельные пучки котлов малой мощности, фестоны при скорости газов: = 4-12 м/с =12-20 м/с	0,65-0,6 0,6
Экономайзеры котлов малой мощности при температуре воды на входе в котел ниже 100 оС	0,55-0,5

Продолжение табл. 5.16

При сжигании твердого топлива
Развитые котельные пучки котлов малой мощности, конвективные пароперегреватели и экономайзеры с коридорным расположением труб при сжигании:  АШ, тощие угли, бурые угли, Канско-Ачинского месторождения, фрезерный торф, древесина  каменные, бурые угли (кроме подмосковных и канско-ачинских), промпродукты каменных углей  подмосковный уголь  сланцы	0,6 0,65 0,7 0,5

Далее необходимо найти температурный напор для конвективной поверхности, т.е. усредненную по всей поверхности нагрева разность температур греющей и обогреваемой сред. Температурный напор зависит от взаимного направления движения сред (прямоток, противоток, перекрестный ток и т.д.).

Для правильного выбора схемы тока теплоносителей в конвективной поверхности нагрева вашего котельного агрегата необходимо детально изучить его конструкцию (см. п. 3).

Схема включения, при которой обе среды на всем пути движутся параллельно и навстречу друг другу, называется противоточной, а в одну сторону – прямоточной. Температурный напор для этих схем определяется как среднелогарифмическая разность температур

, (5.80)

где – разность температур сред на том конце поверхности нагрева, где она больше, ºС; – разность температур сред на другом конце поверхности нагрева, ºС.

Для нахождения этих разностей температур и необходимо вычертить расчетную схему движения теплоносителей для рассчитываемой поверхности нагрева (рис. 5.9), обозначить имеющиеся температуры теплоносителей и проставить их значения. Тогда по разности температур на концах схемы (входе и выходе из теплообменника) можно рассчитать разности температур.

Рис. 5.9. Схема определения температурных напоров при противоточном движении теплоносителей: – температура продуктов сгорания на входе в теплообменник; – первая заданная температура продуктов сгорания на выходе из теплообменника; – вторая заданная температура продуктов сгорания на выходе из теплообменника; – температура воды на входе в теплообменник; – температура воды на выходе из теплообменника

Так, например, при = 900 С; = 500 С; = 400 С; = 70 С; = 150 С, разности температур и высчитываются следующим образом:

С = ;

С = ;

С = ,

далее по формуле (5.80) считается температурный напор и .

В данной работе при расчете температурного напора можно принимать следующие значения температур по пароводяному тракту котла:

– для водогрейных котлов: = 70 С; = 150 С;

– для паровых котлов: = 100 С; = 195,04 С.

Для схем отличных от чистого прямотока или противотока, температурный напор, ºС, определяется по формуле

, (5.81)

где – коэффициент пересчета от противоточной схемы к более сложной, определяемый по номограмме (рис. 5.11).

Возможные схемы перекрестного тока теплоносителей представлены на рис. 5.10.

Рис. 5.10. Схемы перекрестного тока с разным числом перекрестов: а – однократный перекрест; б – двукратный; в – трехкратный; г – четырехкратный

Для работы с номограммой (рис. 5.11) необходимо высчитать следующие параметры

, , (5.82)

где – полная разница температур на входе и на выходе из теплообменника той среды, у которой она больше, С (т.е. разница или ); – полная разница температур на входе и выходе из теплообменника той среды, у которой она меньше, С.

Рис. 5.11. Номограмма для определения температурного напора при перекрестном токе: кривая 1 – однократный перекрест; 2 – двукратный; 3 – трехкратный; 4 – четырехкратный

Таким образом, если в конвективном пучке вашего котельного агрегата схема движения теплоносителей перекрестная, то вам необходимо:

1) вычертить расчетную схему движения теплоносителей и проставить значения температур на концах теплообменника (см. рис. 5.9);

2) рассчитать разности температур , , ;

3) рассчитать температурный напор и по формуле (5.80);

4) по формуле (5.82) определить параметры Р₁, Р₂ и R₁, R₂;

5) по номограмме (рис. 5.11) определить значения коэффициентов пересчета ₁ и ₂;

6) рассчитать температурный напор по формуле (5.81).

Далее, для обеих заданных температур продуктов сгорания на выходе из данной поверхности нагрева , рассчитывается уравнение теплового баланса, кДж/кг или кДж/м³,

, (5.83)

где – коэффициент сохранения теплоты (см. формулу (5.35); ,  энтальпии продуктов сгорания на входе и на выходе из конвективной поверхности, кДж/кг или кДж/м³, определяемые методом интерполяции с использование формулы 5.23 и табл. 5.9;

 величина присоса воздуха в рассчитываемую конвективную поверхность, принимаемая из табл. 5.9;  энтальпия присасываемого в конвективную поверхность холодного воздуха, кДж/кг или кДж/м³ (см. формулу (5.26).

Рассчитывается уравнение теплопередачи, кДж/кг или кДж/м³,

, (5.84)

где  коэффициент теплопередачи для конвективной поверхности, Вт/(м²∙ºС);  расчетная площадь поверхности нагрева, м² (см. п. 3);  среднелогарифмический температурный напор, ºС;  расчетный расход топлива, кг/с.

С использованием заданных ранее температур , и полученных значений , и , строится график (рис. 5.12) для определения температуры продуктов сгорания после конвективной поверхности нагрева.

График строится на миллиметровой бумаге формата А4. При построении необходимо выбрать такой масштаб, чтобы все значения , и , расположились на оси ординат, значения температур заданных температур , откладываются по оси абсцисс. Возможные варианты пересечения линий представлены на рис. 5.12.

Рис. 5.12. Графическое определение расчетной температуры продуктов сгорания на выходе из поверхности нагрева котла

Точка пересечения прямых указывает температуру продуктов , которую следовало бы принимать при расчете. Если полученное значение отличается от одного из ранее принятых значений температур , не более чем на 50 ^оС, то для завершения расчетов следует с использованием уточнить и затем пересчитать , приняв коэффициент теплопередачи для случая, когда найденная температура продуктов сгорания отличается от ранее принятой не более чем на 50 ^оС.

Если полученное значение отличается от какого-либо из ранее принятых значений и более чем на 50 ^оС, то необходимо для одной температуры , начиная с формулы (5.63), заново повторить расчеты. При этом вместо предварительно принятой температуры в формулу (5.63) подставляется полученное значение .