Поможем в ✍️ написании учебной работы

Имя

Поможем с курсовой, контрольной, дипломной, рефератом, отчетом по практике, научно-исследовательской и любой другой работой

Выберите тип работыЧасть дипломаДипломная работаКурсовая работаКонтрольная работаРешение задачРефератНаучно - исследовательская работаОтчет по практикеОтветы на билетыТест/экзамен onlineМонографияЭссеДокладКомпьютерный набор текстаКомпьютерный чертежРецензияПереводРепетиторБизнес-планКонспектыПроверка качестваЭкзамен на сайтеАспирантский рефератМагистерская работаНаучная статьяНаучный трудТехническая редакция текстаЧертеж от рукиДиаграммы, таблицыПрезентация к защитеТезисный планРечь к дипломуДоработка заказа клиентаОтзыв на дипломПубликация статьи в ВАКПубликация статьи в ScopusДипломная работа MBAПовышение оригинальностиКопирайтингДругое

Нажимая кнопку "Продолжить", я принимаю политику конфиденциальности

       При расчёте конвективных поверхностей нагрева используют два основных уравнения теплопереноса:

- уравнение теплового баланса для поверхности нагрева на единицу используемого топлива:

                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                     

(5.1)

- уравнение теплопередачи:

(5.2)

Где φ – коэффициент сохранения теплоты (3.10)

I^`, I^`` - энтальпии продуктов сгорания на входе в конвективную поверхность и выходе из неё

∆α – величина присоса воздуха в конвективную поверхность

I⁰_ХВ – энтальпия присасываемого в конвективную поверхность холодного воздуха

К – коэффициент теплопередачи для конвективной поверхности, отнесённый к расчётной поверхности нагрева

F – расчётная площадь поверхности нагрева

∆Т – среднелогарифмический температурный напор между теплоносителями для конвективной поверхности нагрева.

 

       5.2 Тепловой расчёт конвективных поверхностей нагрева                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                        

Расчёт конвективных пучков начинаем с уточнения их конструкций и определения всёх необходимых размеров и характеристик, приведённых в [2]: длины, высоты, ширины, числа труб, площади сечения для прохода продуктов сгорания, общей площади поверхности теплообмена и т.п.

Далее с использованием чертежа котла и его технических характеристик определяем способ омывания труб конвективной поверхности нагрева продуктами сгорания: поперечный, продольный, смешанный. Находим продольный и поперечный шаги труб пучка, диаметр и число вдоль и поперёк потока.

 

 

5.2.1. Определение общей площади для пучка

       Площадь для поверхностей нагрева задана.

 

       5.2.2. Определение площади для прохода продуктов сгорания в пучок

       Для этого находим среднюю высоту труб в рассматриваемом проходном сечении конвективной поверхности l_CP. Устройство котла ДЕ-6,5 таково, что правая стенка конвективного пучка является левой стенкой топки, т.е. средней высотой труб: l_CP =С= 2,58 м.

       Ширина проходного сечения (В): В = 500 мм. Наружный диаметр труб (d) берём из [2]: d = 51 мм. Число труб в проходном сечении определяем как отношение длины этого сечения к поперечному шагу конвективных труб, т.е.:

 шт.

       Тогда площадь для прохода продуктов сгорания в конвективную поверхность нагрева определяет по формуле:

ƒ_ПР = В · l_CP – n ₁ · d · l_CP

(5.3)

ƒ_ПР = 0,768*2,88-12*2,88*0,028=1,2м²

 

 

5.2.3. Задание граничных температур

       Задаёмся двумя температурами продуктов сгорания на выходе из рассчитываемой конвективной поверхности нагрева υ^{``</sup><sub>1</sub> и  υ<sup>``}₂. Для удобства и простоты расчётов эту разницу принимаем в 100 °С. В дальнейшем для этих температур ведём два расчёта.

           

 

       5.2.4. Определение средней температуры продуктов сгорания

       Находим средние температуры продуктов сгорания для конвективной поверхности нагрева:

;      

(5.4)

;

 

       5.2.5. Определение средней скорости движения продуктов сгорания

       Определяем среднюю скорость движения продуктов сгорания в проходном сечении конвективной поверхности нагрева по формуле:

                  

(5.5)

Где V_Г – полный объём продуктов сгорания для рассчитываемой поверхности нагрева, таблица 2.

      

 

       5.2.6. Определение коэффициентов теплоотдачи конвекцией к трубам

       Сначала по найденным скоростям, типу пучка труб и по известному способу омывания труб продуктами сгорания по рисунку 5.1 [1] находим коэффициенты теплоотдачи конвекцией от продуктов сгорания к поверхностям труб: α_Н⁴⁰⁰ = 140 Вт/м²К; α_Н⁵⁰⁰ = 135 Вт/м²К; 

Тогда коэффициенты теплоотдачи конвекцией к трубам с учётом различного рода поправок, при поперечном омывании труб, определятся по формуле:

          

(5.6)

Где С_S, C_Ф, C_n2 – поправочные коэффициенты на компоновку поверхности нагрева, влияние изменения теплофизических свойств продуктов сгорания по длине поверхности нагрева, на число труб в вдоль потока продуктов сгорания. Все они определяются по номограммам изображённым на рисунке 5.1 [1]. При использовании номограмм используем следующие обозначения:

S₁, S₂ – поперечный и продольный шаги труб в поверхности нагрева, м;

d – наружный диаметр труб поверхности нагрева, м;

σ₁ = S₁/d, σ₂ = S₂/d – относительные поперечный и продольный шаги труб в поверхности нагрева.

 

σ₁ = 0,064/0,028=2,286, σ₂ =0,040/0,028=1,429

 

 

;  

 

 

       5.2.7. Определение коэффициента теплоотдачи излучением

       Определяем коэффициент теплоотдачи излучением от продуктов сгорания к поверхности труб по формуле для запылённого потока:

  

(5.7)

где α_ЛН – коэффициент теплоотдачи излучением от продуктов сгорания, определяемый по рисунку 5.4 [1]. Перед его определением следует рассчитать температуру наружной поверхности загрязнений на трубах по формуле:

,

(5.8)

где t = 0,5( )=0,5(120+90)=105 ;    

Δt = 60 °С при сжигании угля.

а_Ф – степень черноты продуктов сгорания, определяемая по формуле 4.12. При расчёте а_Ф используем новую величину длины пути луча для конвективной поверхности нагрева:

(5.9)

 

Так же в формуле 4.7 используем своё парциальное давление водяного пара для данной поверхности нагрева, взятое из таблицы 2. Вместо температуры υ^``_T в этой формуле подставляем среднюю температуру продуктов сгорания в конвективной поверхности нагрева:

;     

 

     

                 

 

                 

                             

                  

 

Тогда коэффициент теплопередачи излучением будет равен:

       5.2.8. Определение коэффициента теплопередачи

       Рассчитываем коэффициент теплопередачи для конвективной поверхности нагрева:

;     

(5.10)

Где χ₁ – коэффициент тепловой эффективности, взятый из таблицы 5.1 [1].

ζ_Н – коэффициент, учитывающий неравномерность омывания продуктами сгорания конвективной поверхности нагрева. Для сложно омываемых ζ_Н = 0,95

                                   

       5.2.9. Определение среднелогарифмического температурного напора

       Находим среднелогарифмический температурный напор между теплоносителями                   для конвективной поверхности нагрева, учитывая схему движения теплоносителей. Для противоточной и прямоточной схемы движения теплоносителя температурный напор определяется по формуле:

(5.11)

Где Δt_Б, Δt_М – наибольшая и наименьшая разности температур между продуктами сгорания и нагреваемой средой. Для нахождения этих разностей температур вычерчиваем условную схему движения теплоносителей для рассчитываемой поверхности нагрева, и обозначить имеющиеся температуры с их значениями. Тогда по разности температур на концах схемы находим разности температур:

   

 

           

 

 

5.2.10. Расчёт количества теплоты переданного к поверхности нагрева

       Определяем по уравнению теплопередачи количество теплоты, переданного в поверхности нагрева от продуктов сгорания к нагреваемой среде:

     

 

          

                              

 

       5.2.11. Построение графика определения расчётной температуры

       С использованием данных найденных теплот и заданных ранее в 5.2.3. температур сгорания строим график. Пересечение линий Q_ТП = ƒ(υ^{``</sup>) и Q<sub>Б</sub> = φ(υ<sup>``}) даёт искомую температуру продуктов сгорания на выходе из поверхности нагрева υ_P^``, т.е. когда Q_ТП = Q_Б.

 

 5.3 Расчет второго конвективного пучка

Расчёт ведётся аналогично. 

 

       5.3.1 Тепловой расчёт конвективного пучка

 

5.3.1 . Задание граничных температур

       Задаёмся двумя температурами продуктов сгорания на выходе из рассчитываемой конвективной поверхности нагрева υ^{``</sup><sub>1</sub> и  υ<sup>``}₂. Для удобства и простоты расчётов эту разницу принимаем в 100 °С. В дальнейшем для этих температур ведём два расчёта.

       По этим заданным температурам по таблице 3 определяем энтальпии продуктов сгорания на выходе из поверхности нагрева I₁^{``</sup> и I<sub>2</sub><sup>``}, и рассчитываем по уравнению теплового баланса (5.1) количество теплоты, переданное в поверхность нагрева Q_Б1 и Q_Б2.

 

       5.3.2 Определение средней температуры продуктов сгорания

       Находим средние температуры продуктов сгорания для конвективной поверхности нагрева по формуле 5.4:

;

 

       5.3.3 . Определение средней скорости движения продуктов сгорания

       Определяем среднюю скорость движения продуктов сгорания в проходном сечении конвективной поверхности нагрева по формуле 5.5:

       

 

 

5.3.4 Определение коэффициентов теплоотдачи конвекцией к трубам

       Сначала по найденным скоростям, типу пучка труб и по известному способу омывания труб продуктами сгорания по рисунку 5.1 [1] находим коэффициенты теплоотдачи конвекцией от продуктов сгорания к поверхностям труб: α_Н²⁵⁰ = 92 Вт/м²К; α_Н¹⁵⁰ = 87 Вт/м²К; 

Тогда коэффициенты теплоотдачи конвекцией к трубам с учётом различного рода поправок, при поперечном омывании труб, определятся по формуле 5.6:

; .

 

5.3.5 Определение коэффициента теплоотдачи излучением

       Определяем коэффициент теплоотдачи излучением от продуктов сгорания к поверхности труб по формуле 5.7 для запылённого потока, так как сжигаем твёрдое топливо.

Где α_ЛН – коэффициент теплоотдачи излучением от продуктов сгорания, определяемый по рисунку 5.4 [1]. Перед его определением следует рассчитать температуру наружной поверхности загрязнений на трубах по формуле 5.8

а_Ф – степень черноты продуктов сгорания, определяемая по формуле 4.11. При расчёте а_Ф используем новую величину длины пути луча для конвективной поверхности нагрева:

;           

; ;

 

     

                 

 

                 

                             

                  

 

 

   

 

       5.3.6. Определение коэффициента теплопередачи

;    .

 

5.3.7 Определение среднелогарифмического температурного напора

       Находим среднелогарифмический температурный напор между теплоносителями для конвективной поверхности нагрева, учитывая схему движения теплоносителей. Для противоточной и прямоточной схемы движения теплоносителя температурный напор определяется по формуле 5.11:

 

 

=239 К

 

 

       5.3.8 Расчёт количества теплоты переданного к поверхности нагрева

       Определяем по уравнению теплопередачи количество теплоты, переданного в поверхности нагрева от продуктов сгорания к нагреваемой среде:

       5.3.9 Построение графика определения расчётной температуры

       С использованием данных найденных теплот и заданных ранее в 6.1.1. температур сгорания строим график. Пересечение линий Q_ТП = ƒ(υ^{``</sup>) и Q<sub>Б</sub> = φ(υ<sup>``}) даёт искомую температуру продуктов сгорания на выходе из поверхности нагрева υ_P^``, т.е. когда Q_ТП = Q_Б.

5. 4 . Расчетная невязка теплового баланса

Результатом теплового расчета водогрейного агрегата является определение технико-экономических характеристик котла (КПД, расход топлива и т.п.),температур продуктов сгорания на входе и выходе для каждой поверхности нагрева

При тепловом расчете водогрейного котла после расчета последней поверхности нагрева необходимо добиться выполнения условия, чтобы принятая в формуле (3.7) температура уходящих газов отличалась от найденной температуры для продуктов сгорания при выходе их из последней конвективной поверхности нагрева  не более чем на 10

 

 

 

Список литературы

1. Карауш С.А., Хуторной А. Н., Смердина О. Ю. Тепловой расчёт котельных агрегатов: Методические указания. ТГАСУ, 2005., [1].

2. Карауш, С.А. Современные котлы малой и средней мощности: Методические указания.-Томск: Изд-во ТГАСУ, 2002., [2].

3. ГОСТ 2.105–95. Общие требования к текстовым документам. – М.: Изд-во стандартов, 1995.–37с.

4. ГОСТ 7.32-91. Отчет о научно-исследовательской работе-. М.: Изд-во стандартов, 1991.-18с.

5. Тепловой расчет котельных агрегатов (нормативный метод).-М.: Энергия, 1973.-295с.

6. Роддатис, К.Ф. Справочник по котельным установкам малой производительности/Роддатис К.Ф., Полтарецкий А.Н.; под ред. К.Ф. Роддатиса.-М.: Энергоатомиздат, 1989.-488с.

7. Делягин, Г.Н. Теплогенерирующие установки: Учеб. Для вузов/Делягин Г.Н., Лебедев В.И., Пермяков Б.А.-М.: Стройиздат, 1986.-559с.

8. Эстеркин, Р.И. Котельные установки. Курсовое и дипломное проектирование.-Л.: Недра, 1989.-160с.

9. Воликов, А.Н. Сжигание газового и жидкого топлива в котлах малой мощности.- Л.: Недра, 1989.-160с.

10. Лебедев, В.И. Расчет и проектирование теплогенерирующих установок для систем теплоснабжения/Лебедев В.И., Пермяков Б.А., Хаванов П.А.-М: Стройиздат,1992.-360с.