Котельные установки и парогенераторы

     Для конвективных перегревателей, имеющих шахматное расположение труб, и при сжигании твердого топлива коэффициент теплопередачи рассчитывается по формуле

  Коэффициент, загрязнения ε для поперечно  омываемых шахматных пучков уменьшается  с увеличением скорости газов  и крупности золовых частиц в  газах, так как это способствует процессу самоочистки поверхностей нагрева. Коэффициент загрязнения будет уменьшаться при меньших значениях диаметров труб и продольных шагов между ними, что препятствует удержанию слоя загрязнений на трубах и в промежутках между рядами труб.

   В некоторых случаях из-за отсутствия данных о коэффициенте загрязнения ε вводят коэффициент эффективности ψ, представляющий собой отношение коэффициентов теплопередачи загрязненных и чистых труб.

    Коэффициент ψ учитывают при сжигании газа и мазута, а также в коридорных пучках при сжигании твердого топлива. В этом случае для перегревателей

    Для  экономайзеров, переходных зон,  а также для перегревателей  сверхкритического давления α₂>>α₁, поэтому для этих поверхностей нагрева предыдущие формулы принимают соответственно вид

    Трубчатые воздухоподогреватели рассчитываются с помощью коэффициента использования ξ, учитывающего влияние загрязнений труб, неполноты омывания и перетоков воздуха:

     Коэффициент эффективности ψ принимается в пределах 0,6…0,7, коэффициент использования ξ — в пределах 0,70…0,85.

     Коэффициент теплоотдачи от газов  к стенке α₁ определяют как сумму коэффициентов теплоотдачи за счет конвекции α_к и излучения α_л с учетом коэффициента использования ξ₁, учитывающего неравномерность омывания поверхности нагрева газами:

 Коэффициент ξ₁ принимают равным 0,85 для ширмовых перегревателей при скорости газов ω_г ≥ 4 м/с;. для конвективных поверхностей нагрева ξ₁ = 1.

   Коэффициенты теплоотдачи конвекцией α_к могут быть найдены на основе теории подобия, устанавливающей связь между определяемым критерием Нуссельта и определяющими критериями Рейнольдса и Прандтля:

    Для поперечно омываемых коридорных пучков и ширм расчетная формула для коэффициента теплоотдачи конвекцией имеет вид

   где С_z и С_s — соответственно поправки на число рядов труб по ходу газов и геометрическую компоновку пучков; λ — коэффициент теплопроводности потока кВт*м^-1*К^-1. При z₂ ≥ 10 С_z = 1. Для конвективных перегревателей С_s ≈ 1, для ширмовых — при s₁/d > 3 С_s ≈ 0,6.

    Для  поперечно омываемых шахматных  пучков

При z₂ ≥ 10 С’_z = 1. Величина С'_s примерно равна 0,35.

Для продольного  омывания поверхностей нагрева газовым, водяным 

и паровым  потоками

где C_t, C_d, C_l, А — соответственно поправки на температуру потока, эквивалентный диаметр для кольцевых каналов, длину трубы или канала, тип набивки для РВП.

    Коэффициент теплоотдачи излучением продуктов сгорания определяют как количество теплоты, переданной от газов к стенке за счет радиационного теплообмена q_л и отнесенной к разности средних температур газов θ и загрязненных стенок лучевоспринимающих поверхностей t_з

    Для запыленного потока количество  теплоты, переданной радиацией, в соответствии с законом Стефана — Больцмана пропорционально разности четвертых степеней абсолютных температур газа и загрязненных стенок

где σ₀ — коэффициент излучения абсолютно черного тела, кВт*м^-2*К^-4; а₃ — степень черноты загрязненных стенок (обычно принимают а₃ = 0,8) а — степень черноты потока.

    Температура загрязненной стенки зависит от суммарного — конвективного и лучистого теплового потока (Q_к+Q_л), коэффициента теплоотдачи от стенки к рабочему телу, протекающему в трубах α₂, коэффициента загрязнения ε, а также от средней температуры рабочего тела t: 
 

     Данная  формула применяется ля расчетов  температуры t₃, высокотемпературных поверхностей нагрева. Для экономайзеров и переходных зон при температурах газов θ > 400^оС разность между t₃ и t может приниматься примерно равной 60^оС, при θ ≤ 400^оС разность примерно равна 25^оС. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК 

1. Парогенераторы: Учебник для вузов / А. П. Ковалев, Н. С. Лелеев, Т. В. Виленский – М.: Энергоатом издат, 1985. – 376 с., ил.
2. Теплогенерирующие установки. Часть 1: учебное пособие / А. В. Губарев, Ю. В. Васильченко; Под общ. ред. Ю. В. Васильченко. – Белгород: Изд-во БГТУ им. В.Г. Шухова, 2008. – 162 с.
3. Котельные установки и их эксплуатация: учебник для нач. проф. Образования / Б. А. Соколов. – М.: Изд. Центр «Академия», 2007. – 432 с.
4. Паровые котлы / Е. А. Бойко. – Красноярск 2005.