2 Расчёт предвключенного испарительного пакета

Принимаем в первом приближении температуру дымовых газов за предвключённым испарительным пакетом равной .

Определяем среднелогарифмический температурный напор:

.

Здесь =257,4°С – температура насыщения при заданном давлении в барабане котла, равном 4,5 МПа (определяется по таблицам водяного пара [1]).

Средняя температура дымовых газов равна:

.

Определим действительный расход дымовых газов:

.

Живое сечение для прохода дымовых газов в предвключённом испарительном пакете равно =10,8 м². Тогда средняя скорость дымовых газов составит:

.

Определяем коэффициент теплоотдачи конвекцией от дымовых газов к шахматному пучку труб:

,

где - коэффициент теплоотдачи конвекцией при поперечном обтекании гладкотрубного пучка труб, Вт/(м²·°С);

- поправка на число труб;

- поправка на относительный шаг;

- поправка на температуру.

Принимаем шаг труб по ширине пучка равным S₁=172 мм, шаг труб по глубине пучка S₂=70 мм, число рядов труб в пакете z₂=12, диаметр труб поверхностей нагрева d_н=32 мм.

По номограмме [1, рисунок А1] при и d_н=32 мм коэффициент теплоотдачи конвекцией при поперечном обтекании гладкотрубного пучка труб Вт/(м²·°С), а при z₂=12, S₁/d_н=172/32=5,37; S₂/d_н=70/32=2,19 и =725°С получим , , . Тогда

Вт/(м²·°С).

Определяем эффективную толщину излучающего газового слоя:

.

Произведение парциального давления излучающих составляющих на эффективную толщину излучающего газового слоя равно:

,

кН/м,

где 98,1 – переводной коэффициент из атмосфер в килоньютоны.

Определяем степень черноты дымовых газов:

,

где - степень черноты СО₂;

- степень черноты Н₂О;

- поправочный коэффициент.

Согласно номограммам [1, рисунки Б1, В1] степени черноты СО₂, Н₂О и поправочный коэффициент равны: =0,082; =0,057; =1,08.

Принимая степень черноты стенок труб равной , находим эффективную степень черноты:

.

Ориентировочно определяем количество тепла, отданное дымовыми газами в предвключённом испарительном пакете по формуле, Вт:

,

где - энтальпия при температуре дымовых газов на входе в предвключенный пакет, кДж/м³;

- энтальпия при температуре дымовых газов на выходе из предвключен-ного пакета, кДж/м³.

Численное значение энтальпии определяем по рисунку 2. На входе в предвключенный пакет при =750°С энтальпия дымовых газов составит =1250кДж/м³, а при =700°С =1150,32 кДж/м³. Тогда

Вт.

Определяем среднюю температуру стенок труб:

,

где - тепловое сопротивление на трубках, равное 0,005÷0,01 (м²·°С)/Вт

(принимаем =0,005);

F – поверхность нагрева предвключенного пакета, м².

.

Определяем степень черноты дымовых газов при температуре стенки труб:

.

Согласно номограммам [1, рисунки Б1, В1] степень черноты СО₂, Н₂О и поправочный коэффициент равны: =0,075; =0,083; =1,08. Тогда

.

Коэффициент теплоотдачи излучением определяем по формуле:

Вт/(м²·°С).

Суммарный коэффициент теплоотдачи от дымовых газов к трубам составит:

Вт/(м²·°С).

При расчете коэффициента теплопередачи можно пренебречь тепловым сопротивлением теплоотдачи к воде, паро-водяной смеси и пару и рассчитать коэффициент теплопередачи по формуле:

Вт/(м²·°С).

Определяем количество тепла, отданное дымовыми газами в предвключённом испарительном пакете:

кВт.

Энтальпия дымовых газов на выходе из пакета составит:

кДж/м³.

Здесь =0,9÷0,95 – коэффициент сохранения тепла (принимаем =0,95).

При =1156,42 кДж/м³ по рисунку 2 определяем температуру газов на выходе из предвключенного испарительного пакета: =695°С. Расхождение между принятой и полученной температурой составляет:

,

что не находится в пределах допустимого ( ).

Если полученная температура дымовых газов на выходе из предвключенного испарительного пакета отличается от принятой в начале расчёта более чем на 5%, то необходимо произвести пересчёт по новой температуре .