3. Розрахунок коефіцієнта теплопередачів змієвикових конвективнихповерхнях нагріву

Рівняння конвективного теплообміну

(6.17)

Qт = k tF/Bp,

де Qт — питоме теплосприйняття поверхні нагріву,кДж/кг, k— коефіцієнт теплопередачі, кВт/(м² К); t— температурний натиск,⁰С; F—розрахована поверхнянагріву, м .

Коефіцієнти теплопередачі для поверхонь пароперегрівників і проміжних підігрівників, перехідних зон і економайзерів визначаються по формулах, приведених в табл. 6.2.

Таблиця 6.2:

Розрахункова формула	Вид поверхні нагріву і паливо
k=	Шахові пучки при спалюванні твердих палив
k=	Коридорні пучки при спалюванні всіх видівпалив і шахові пучки при спалюванні газуі мазуту
k=	Шахові пучки при спалюванні твердого палива з урахуванням отримання теплоти випромінювання з топки (фестон, котельний пучок на виході зтопки)
до =	Коридорні пучки при спалюванні всіх видівпалив і шахові пучки при спалюванні газуі мазуту з урахуванням отримання теплоти випромінювання з топки
k=	Шахові пучки економайзера при спалюванні твердих палив
k=	Коридорні пучки економайзера при спалюваннівсіх видів палив і шахові пучки економайзера при спалюванні газу і мазуту

Примітка. У розрахункових формулах використані наступні величини: коефіцієнт тепловіддачі з газової сторони, кВт/(м² К); — те ж із сторін робочого середовища, кВт/(м² К); — коефіцієнт забруднення поверхні, м²К/кВт; -коефіцієнт теплової ефективності; ( 1 + Qп/Q) — множник, що враховує додаткове теплове випромінювання з топки, сприйняте поверхнею.

При змішаному поперечно-подовжньому обмиванні пучківтруб коефіцієнтитеплопередачі визначаються роздільнодля поперечно і подовжньо омиваних ділянок з урахуваннямшвидкостей продуктів згорання в кожній з ділянок. Одержані коефіцієнти теплопередачі в кожній частині поверхніпотім усереднюються по формулі

k= (6.18а)

Детально це питання розглянуте в гл. 8 в прикладах розрахунків радіаційно-конвективних поверхонь нагріву.

Для мембранних поверхонь нагріву відповідно до рекомендацій науково-виробничого об'єднання «Центральний котлотурбінний інститут» (НВО ЦКТІ) розрахунок мембранного економайзера проводиться таким чином.

Середній коефіцієнт теплопередачі визначаєтьсяпо формулі

kср=(kмFм+kглFгл)/(Fм+Fпр), (6.186)

де kм і kгл — коефіцієнт теплопередачі мембранних і гладкотрубних ділянок, кВт/(м² K); Fм і Fгл— розрахунковіповерхні нагріву цих ділянок, м²; під Fм розуміється сумарна поверхня ребер і гладких труб в оребренній(мембранній) частині.

Коефіцієнт теплопередачі для мембранної ділянки:при шаховому розташуванні труб

k_м= ;(6.19а)

при коридорному розташуванні труб

км == ; (6,19б)

де Fм/Fвн — відношення поверхні нагріву мембранноїділянки до внутрішньої поверхні труб цієї ділянки; _1пр —приведений коефіцієнт тепловіддачі конвекцією і міжтрубним випромінюванням на мембранній ділянці, кВт/(м² К). Якщо мембранна поверхня нагріву додатково одержує теплоту випромінюванням з топки, то (6.19а) і (6.196)мають вигляд:

kм= ;………………….(6.19в)

kм= (6.19г)

Приведений коефіцієнт тепловіддачі від продуктів згораннядо стінки

=F_тр/F_м(( )+F_рб/F_м(( ), (6.20)

де _тр== / - відношення коефіцієнта тепловіддачі по трубі до середнього його значення в пучку; _тр= 0,03 ₊ 1,02 - длякоридорних пучків і

_тр= 0,033(( ₁ )^0,8 + 0,98-для шахових пучків; _р6 = _р6// _к— відношення коефіцієнта тепловіддачі по ребру до середнього значення в пучку; для коридорних і шахових пучків

_р6 ==

де b—середня товщина ребра, м; h — розрахункова висота ребра,рівна половині ширини -проставки між трубами, м.

Відносна поверхня ребер визначається або після визначення Fpбі Fм_, або приблизно через відношення

Fpб /Fм= h /[ d lзм/(2lрбnрб)+h-b/2],

де lзм- довжина змійовика в мембранній частині, м; lрб— довжина ребер в мембранній частині, м; якщо розрахунок коефіцієнтатеплопередачі проводиться тільки для мембранної частини, тоlзм = lр6, якщо ж розрахунок коефіцієнта теплопередачі спрощений -длявсієї поверхні в цілому, то lзм — сумарна довжина змійовика з урахуванням гладкотрубної частини.

Відносна поверхня труб

Fтр/Fм=1-Fpб /Fм

де Fтр— поверхня гладких труб в мембранній частині пучка, м. Коефіцієнт ефективності ребра E знаходиться залежно від параметра mh;

Е==

m=[ ]^0,5

де _р6— коефіцієнт теплопровідності металу ребра,кВт/(мК), визначається при температурі tрб ₌ t+100;t— середня температура робочого середовища, ⁰С.

При використовуванні (6.19) і її модифікацій коефіцієнти і визначаються так само, як і для гладко трубних поверхонь нагріву, в той же час коефіцієнти тепловіддачі конвекцією і випромінюванням визначаються по нових залежностях, приведених нижче.

Коефіцієнт тепловіддачі конвекцією _к.шдля шахових мембранних пучків

_к.ш= (6.21а)

Поправочні коефіцієнти Czі Csмають наступні значення: при 3,0 і 8

Cz= 1,0-0,0167(8- ); при ₁ 3,0і <8 Cz= 1,0-0,0083(8- )_; якщо 8, то Сz=1,0. Поправочний коефіцієнт на геометрію пучка

Cs= 0,1155 +0,11 де

.

При 5_,0 для шахових пучків коефіцієнт тепловіддачі визначається, як для коридорних пучків, але при цьому приймають = 0,5; = 2 , ашвидкість газівзнаходять по умовному перетину для коридорних пучків.

Коефіцієнт тепловіддачі конвекцією _к.к для коридорних мембранних пучків

_к.к=

де Cz= 1,0-0,167(8- )_, якщо <8;

Cz = 1,0, якщо 8 Сs= 0,063 при 1,55 ₁ 3,5 і 1,45 ₂ 3,5; Сs= 0,058 при _1>3,5 і 1,45 ₂ 3,5.

Коефіцієнт тепловіддачі випромінюванням _л для мембранних поверхонь нагріву знаходиться по тих же залежностях, що і для гладкотрубних поверхонь (див. § 6.2). При цьому ефективна товщина випромінюючого шару

s=0,9d (6.22)

Середня температура зовнішнього шару золовихвідкладень

=t +( ++ ) (Qк + Qл) (6.23)

При визначенні коефіцієнтів теплопередачі kвикористовується або коефіцієнт забруднення (шахові пучки спалювання твердих палив), або коефіцієнт ефективності (коридорні пучки при спалюванні твердих палив,але у всіх випадках при спалюванні рідких і газоподібних палив).

Коефіцієнт забруднення для шахових пучків труб при спалюванні твердих палив _, м² К/кВт, визначається по формулі

(6.24)

де — поправка на діаметр труб, визначувана по мал.П7; — поправка на фракційний склад золи, яка знаходиться по залежності ₌ 1— 1,18 Ig( /33,7);

- доля вмісту в пилоподібному паливі частинок розміром більше 30 мкм; за відсутності даних про фракційний склад вугілля і сланців приймають =1, для торфу = 0,7, — початковий коефіцієнт забруднення, (м²К) /кВт, залежний від швидкості продуктів згорання і відносного пика труб, визначається по мал. П8;

— поправка до значення коефіцієнта забруднення, (м²К) /кВт, приймається по табл. 6.3.

При розрахунку коридорних пучків коефіцієнт забрудненніE3 не використовується (див. табл. 6.2).

Таблиця 6.3

Поверхня нагріву	Поправка , м2 К/кВт
	Палива, які створюють сипкі відкладення (для АШ тільки при Гуп>20%)	Антрацитовий штиб		Кансько-ачинське буре вугілля з очисткою фрезторф без очистки поверхні
		з очищенням дробом	без очищення дробом
Перші ступені економайзерів, одноступінчаті економайзери при 4400	0	0	1,72		0
Другі ступені економайзерів, одноступінчаті економайзери при >400 перехідні зони прямоточних котлів	1,72	1,72	4,30		2,58
Шахові пучки пароперегрівників в конвективній шахті	2,58	2,58	4,30		3,44

Примітка. При спалюванні кансько-ачинського бурого вугілля з використовуванням напів розімкненої або розімкненої схем пилеприготування зменшують на 2,58м² К/кВт.

Для коридорних пучків при спалюванні твердих палив коефіцієнти ефективності приймаються у відповідності табл. 6.4а.

При спалюванні мазуту з надлишками повітря > 1,03 коефіцієнти теплової ефективності паропідігрівників і економайзерів незалежно від розташування труб приймаються по табл. 6.4б.

Таблиця 6.4а

Спалюване паливо (тверде)	Очищення поверхні	Коефіцієнт
AШ і вугілля Кам'яне, буре вугілля (окрім кансько-ачинських), промпродукти кам'яного вугілля Підмосковне буре вугілля Буре вугілля кансько-ачинського родовища, фрезторф Сланці (північно-західні, кашпирські)	Є -- Не потрібен -- --	0,60 0,65 0,70 0,60* 0,50

Примітка. При спалюванні кансько-ачинського бурого вугілля в котлах з використанням напіврозімкненої або розімкненої схем пилеприготування коефіцієнт ефективності = 0,65.

Таблиця6.4б