Грин В.М. Система автоматизированного проектирования воздухоподогревателей энергетических котлов

41

35;

1,15;

((20)(17)

1, 4;

( ( 17) ( 14);

1, 3;

0;););

D

если D

то к

иначе если DD

то к

иначе если DD

то к

иначе к

≥

=

≤∧≥

=

<∧≥

=

(1.41)

D

- паропроизводительность котла, кг/с;

з

k

- коэффициент, учитывающий особенности защиты труб от золового износа;

определяет по таблице 1.11 в зависимости от заданного способа защиты ступени ТВП

з

Н

Т

;

β

- угол между вектором скорости потока и продольной осью трубы; для встроенного в

конвективную шахту трубчатого воздухоподогревателя

°

=

0

β

[1].

Таблица 1.11 - Определение коэффициента

з

k

[1]

Способ защиты ступени ТВП от золового износа

з

Н

Т

Коэффициент

з

k

1. Ячейковая защита

2. Установка наставок большого диаметра

0,25

3. Плавный вход в теплообменные трубы 0,6

4. Установка вставок 0,5

5. Нет защиты 1

Расчет коэффициента абразивности золы производится по формуле [1]:

90 90

0,5

20 90

20

( 20%) ( 20%);

0, 22 ;

;

если RR

то aaR

иначе aa

<∨>

=⋅⋅

=

, м

2

/Н (1.42)

Если коэффициент абразивности золы при R

90

=20% не задан в исходных данных,

производится расчет ориентировочного значения по формуле [1]:

223

11

20 2 2 3

11

20

()60%;

0,0045 ( 44) 10 ;

0,07 10 ;

если SiO Al O

то aSiOAlO

иначе a

−

+>

=⋅+−⋅

=⋅

, м

2

/Н (1.43)

42

Расчет коэффициента теплоотдачи конвекцией от потока дымовых газов к

стенкам теплообменных труб.

Коэффициент теплоотдачи конвекцией от потока дымовых газов к стенкам труб ТВП

[1]:

0,8

0,4

0,023 Pr

ггэ

кгt к

эг

wd

CC C

d

λ

α

ν

⎛⎞

⋅

=⋅⋅ ⋅⋅⋅⋅

⎜⎟

⎝⎠

l

, Вт/(м

2

×К) (1.44)

где

г

w

- скорость потока дымовых газов в ступени ТВП, м/с;

эвн

dd=

- эквивалентный диаметр, м;

t

C

- поправочный коэффициент; при охлаждении дымовых газов или воздуха

1

=

t

С

;

к

C

- поправочный коэффициент, учитывающий форму канала; вводится в расчет при

течение среды в кольцевых каналах с односторонним обогревом; при двустороннем

обогреве

1=

к

C

;

l

С

- поправочный коэффициент, учитывающий относительную длину канала в случае

прямого входа в теплообменную трубу без закругления; при

24

з

НТ =−

1

=

l

С

; при

1

з

НТ =

или

5

з

НТ =

и

50/ ≥dl

1

=

l

С

; при

1

з

НТ =

или

5

з

НТ

=

и

/50d <l

значение

l

С

определяется по рисунку 1.18;

max

1;

;

(5;

;

(1;

4;

0;););

р

з

зад

куб

з

зад

куб

если НТ

то

иначе если НТ

то h

иначе если НТ

то hd

иначе

=

=+⋅

=

ll

l

, м (1.45)

max

l

- максимальная длина теплообменных труб, м;

зад

куб

h

- максимальная высота куба, м.

43

Рисунок 1.18 - Поправочный коэффициент

l

С

[1]

Расчет коэффициента теплоотдачи излучением от дымовых газов к стенкам

теплообменных труб ТВП.

Расчет коэффициента теплоотдачи излучением выполняется только для горячей

ступени ТВП.

Абсолютная температура загрязненной внутренней поверхности теплообменной трубы

[1]:

273

2

+

=

t

T

з

ϑ

, К (1.46)

Эффективная толщина излучающего слоя, ограниченного внутренней поверхностью

теплообменных труб в ступени ТВП [1]:

0,9

вн

s

d=⋅

, м (1.47)

Суммарная оптическая толщина потока дымовых газов [1]:

spkkspk

злзлг

⋅

⋅⋅+=⋅⋅ )(

µ

, (1.48)

где

г

k

- коэффициент поглощения лучей газовой средой продуктов сгорания, 1/(м×МПа);

злзл

k

µ

⋅

- коэффициент поглощения лучей частицами золы, 1/(м×МПа);

p

- давление продуктов сгорания в ступени ТВП, МПа; для котлов работающих под

разрежением или под наддувом

0,1 МПаp

=

[1].

Коэффициент поглощения лучей газовой средой продуктов сгорания [1]:

n

OH

г

rT

srp

r

k ⋅⋅⋅−⋅

⎟

⎠

⎞

⎜

⎝

⎛

−

⋅⋅⋅

⋅+

=

−

)1037,01(1

10

168,7

3

2

, 1/(м×МПа) (1.49)

где

273+=

ϑ

T

- абсолютная температура дымовых газов в ступени ТВП, К;

22

ROOHn

rrr +=

(1.50)

Коэффициент поглощения лучей частицами золы [1]:

44

4

2

3

(1)(7);

10

;

11,2

()

0;

тл тл

зл зл

зл

зл зл

если НТ НТ

A

то k

s

T

иначе k

µ

≥∧ ≤

⋅

⋅= ⋅

+⋅⋅

⋅=

, 1/(м×МПа) (1.51)

где

зл

A

- поправочный коэффициент.

..зл зл ТШУ зл ЖШУ

AA A=+∆

(1.52)

.зл ТШУ

A

- поправочный коэффициент для топок с ТШУ; определяется по таблице 1.12 в

зависимости от типа топлива

тл

Н

Т

;

.зл ЖШУ

A∆

- коэффициент, учитывающий увеличение коэффициента

зл

A

для топок с

ЖШУ [1];

.

2;

0,1;

0;

ШУ

зл ЖШУ

если НТ

то A

иначе A

=

∆=

(1.53)

зл

µ

- концентрация золы в продуктах сгорания, кг/кг.

Таблица 1.12 - Поправочный коэффициент

.зл ТШУ

A

[1]

Тип топлива

тл

Н

Т

Коэффициент

.зл ТШУ

A

1. АШ 1

2. Каменный и тощий угли 0,8

3. Бурый уголь

4. Канско-Ачинские угли

5. Экибастузский уголь при R

90

≤19%

6. Сланец

0,75

7. Торф 0,6

Степень черноты потока дымовых газов [1]:

spk

ea

⋅⋅−

−=1

(1.54)

Коэффициент теплоотдачи излучением от дымовых газов к стенкам теплообменных

труб ступени ТВП [1]:

45

4

83

3,6

83

(1)( 7);

1

5,67 10 ;

2

1

5,67 10 ;

2

1

тл тл

з

л

з

л

з

если НТ НТ

T

а

T

то aT

T

а

T

иначе aT

T

α

−

≥∧ ≤

⎛⎞

−

⎜⎟

+

⎝⎠

=⋅⋅ ⋅⋅⋅

−

⎛⎞

−

⎜⎟

+

⎝⎠

=⋅⋅ ⋅⋅⋅

−

, Вт/(м

2

×К) (1.55)

где

8,0=

з

a

- степень черноты загрязненных стенок лучевоспринимающей поверхности

[1].

Расчет коэффициента теплоотдачи от потока дымовых газов к стенкам

теплообменных труб.

Коэффициента теплоотдачи от потока дымовых газов к стенкам теплообменных труб

[1]:

лк

α

+=

1

, Вт/(м

2

×К) (1.56)

Расчет коэффициента теплоотдачи конвекцией от стенок теплообменных труб к

потоку воздуха.

Коэффициент теплоотдачи конвекцией от стенок теплообменных труб к потоку воздуха

[1]:

0,6

0,33

2

0,36 Pr

вв

в zS

в

wd

CC

d

λ

α

ν

⎛⎞

⋅

=⋅⋅ ⋅⋅⋅

⎜⎟

⎝⎠

, (1.57)

где

z

C

- поправочный коэффициент, учитывающий количество рядов труб по ходу газов;

S

C

- поправочный коэффициент, учитывающий геометрическую компоновку пучка.

Относительный диагональный шаг труб [1]:

2

1

2

σ

+=

′

(1.58)

Вспомогательный коэффициент [1]:

1

2

1

−

′

−

=

σ

ϕ

(1.59)

46

Поправочный коэффициент, учитывающий геометрическую компоновку пучка [1]:

1

0,5

1

0,1

(1, 7 ) ( 4,5) ( 3);

0,77

((1,7)(4,5)(3);

0,95 ;

((0,1)(1,7);

0,95 ));

S

если

то C

иначе если

то C

иначе если

то C

ϕ

ϕσ

ϕ

ϕϕ σ

ϕ

ϕϕ

ϕ

≤∧≤ ∧ <

=⋅

≤∧≤ ∧ ≥

=⋅

≤∧≤

=⋅

(1.60)

Поправочный коэффициент, учитывающий количество рядов труб по ходу газов [1]:

21

0,05

2

21

0,02

2

( 10) ( 3);

3,12 2, 5;

( ( 10) ( 3);

43,2;

(10;

1));

z

если n

то Cn

иначе если n

то Cn

иначе если n

то C

σ

<∧≤

=⋅−

<

∧>

=⋅ −

>

=

(1.61)

Расчет коэффициента теплопередачи.

Количество ходов и промежуточных трубных досок в ступени ТВП:

..

.. ..

1;

(5, 0);

(, );

р

хптрд

зад зад

х

хптрдптрд

если НТ

то nn

иначе nnn n

=

==

(1.62)

Коэффициент теплопередачи [1]:

2

1

α

ψ

+

⋅

=k

, Вт/(м

2

×К) (1.63)

где

ψ

- коэффициент тепловой эффективности.

1. . . .

х

куб п тр д c м

ψ

ψψψ

=−∆−∆

, (1.64)

кубх.1

ψ

- коэффициент тепловой эффективности для ТВП, изготовленного из одноходовых

кубов (без промежуточных трубных досок);

дтрп ..

ψ

∆

- коэффициент, учитывающий снижение коэффициента тепловой

эффективности за счет перетоков воздуха между ходами при изготовлении ТВП из кубов с

промежуточными трубными досками [1];

47

..

0;

( ((( 2) ( 3)) ( 1));

0,15;

( (((( 3) ( 4)) ( 2))

(( 5) ( 2)))

0,05));

птрд

х х птрд х

птрд

х х птрд х

хптрд

птрд

если n

то

иначе если nn nn

то

иначе если nn nn

nn

то

ψ

=

∆=

=∨ = ∧ =−

∆=

=∨ = ∧ =− ∨

∨=∧ =

∆=

(1.65)

мс.

ψ

∆

- коэффициент, учитывающий снижение коэффициент тепловой эффективности

при сжигании сернистого мазута [1].

.

(( 9) ((( 1,03) ( 90 ))

(( 1,03) ( 110 ))));

0,05;

0;

тл т

т

см

если НТ tC

tC

то

иначе

α

ψ

′

=∧ ≤ ∧<° ∨

′

∨> ∧<°

∆=

(1.66)

Таблица 1.13 - Определение коэффициента тепловой эффективности для ТВП,

изготовленного из одноходовых кубов

кубх.1

ψ

[1]

Тип топлива

тл

НТ

Тип ступени ТВП

ст

Н

Т

1. Одноступенчатая

компоновка

2. Двухступенчатая

компоновка, холодная

ступень

3. Двухступенчатая

компоновка, горячая

ступень

1. АШ

4. Канско-Ачинские угли

7. Торф

0,9 0,75

8. Низкосернистый (S

r

≤0,5%)

и малосернистый (S

r

≤1%)

мазут

9.Сернистый мазут (S

r

≤2%)

0,85 0,90

2. Каменный и тощий угли

3. Бурый уголь

5Экибастузский уголь при

R

90

≤19%

6. Сланец

0,90 0,90

\10. Газ 0,95 0,95

48

Расчет температурного напора.

Температурный напор при перекрестном токе теплообменивающихся сред [1]:

⎟

⎠

⎞

⎜

⎝

⎛

∆

∆−∆

⋅=∆

м

б

мб

t

tt

t

ln

ψ

, К (1.67)

где

ψ

- коэффициент пересчета от противоточной к перекрестной схеме тока тепло-

обменивающихся сред;

б

t∆

- разность температур дымовых газов и воздуха на том конце поверхности нагрева

ступени ТВП, где она больше, К;

м

t∆

- разность температур дымовых газов и воздуха на том конце поверхности нагрева

ступени ТВП, где она меньше, К;

Полный перепад температуры дымовых газов в ступени ТВП [1]:

ϑ

τ

′′

−

′

=

1

, ˚С (1.68)

Полный перепад температуры воздуха в ступени ТВП [1]:

tt

′

−

′′

=

2

τ

, ˚С (1.69)

Коэффициент пересчета от противоточной к перекрестной схеме тока

теплообменивающихся сред

ψ

определяется по рисунку Б.24 в зависимости от

вспомогательных безразмерных параметров

P

,

R

и количества ходов в ступени ТВП

х

n

;

при

5

х

n =

1

ψ

=

.

Вспомогательные параметры [1]:

t

P

м

′

−

′

=

ϑ

τ

(1.70)

м

б

R

τ

=

(1.71)

где

б

τ

- полный перепад температур той среды, где он больше, ˚С;

);max(

21

τ

=

б

(1.72)

м

τ

- полный перепад температур той среды, где он меньше, ˚С.

);min(

21

τ

=

м

(1.73)

49

1 - однократный перекрест; 2 - двукратный перекрест, С-образная противоточная схема; 3

- трехкратный перекрест, С-образная противоточная схема; 4 - четырехкратный перекрест,

С-образная противоточная схема.

Рисунок 1.19 - Коэффициент пересчета от противоточной к перекрестной схеме тока

теплообменивающихся сред . [1]

Расчет площади поверхности нагрева ступени ТВП

Уравнение теплопередачи [1]:

р

т

B

Ftk

Q

⋅∆⋅

=

, Дж/кг (1.74)

где

б

Q

- тепловосприятие поверхности нагрева ступени ТВП, Дж/кг (Дж/м

3

);

F

- площадь поверхности нагрева ступени ТВП, м

2

.

Площадь поверхности нагрева ступени ТВП определяется из уравнения теплопередачи

(1.9):

t

k

BQ

F

рб

∆⋅

⋅

=

, м

2

(1.75)

50

Расчет конструкции ступени ТВП.

Вспомогательный параметр

1

к

НТ

=

.

Высота трубной поверхности ступени ТВП:

1;

;

к

ТВП

ср тр

ТВП

ср тр

если НТ

F

то h

dn

F

иначе h

dn

π

∗

∗∗

=

⋅⋅

=

⋅⋅

, м (1.76)

где

ср

d

- средний диаметр теплообменной трубы ТВП, м.

δ

−= dd

ср

, м (1.77)

Высота хода:

0

.1

0

.1.. .

1;

(273 )

;

273 ( )

(273 )

;

273 ( ( 1) 2 )

к

н

р

х

в к ш пот

н

р

х

доп

в к ш кр куб ср куб тр д пот

если НТ

BV t

то h

wa dnn

BV t

иначе h

wa dn n n S n

β

∗

∗∗

=

⋅⋅ ⋅ +

=

⋅⋅ −⋅ ⋅

⋅⋅ ⋅ +

=

⋅⋅ −⋅ − + −⋅⋅ ⋅

, м (1.78)

где

пот пот

n

Н

Т=

- число потоков воздуха в ступени ТВП.

Количество ходов в ступени ТВП:

расч

ТВП

х

h

n

h

=

(1.79)

Количество ходов в ступени ТВП

р

асч

х

n

округляется до ближайшего целого числа.

Уточненная высота хода:

вп

х

h

n

∗∗

=

(1.80)

Грин В.М. Система автоматизированного проектирования воздухоподогревателей энергетических котлов

Подождите немного. Документ загружается.