Теплообмен в топке котла и теплопередача в конвективных поверхностях нагрева

Процессы теплообмена, циркуляции и тяги в котле

Способы передачи теплоты:

1. Излучение – перенос теплового потока от одного тела к другому при помощи электромаг-

нитных волн определённой длины.

Телом, излучающим теплоту, является пламя факела, излучательная способность и

свечение которого обусловлены наличием в нём трёхатомных газов, образовавшихся при

горении частиц сажи и золы, и температурным уровнем процесса горения.

Телом, воспринимающим теплоту, является лучевоспринимающая (радиационная)

поверхность нагрева, т.е. поверхность труб, расположенных в топке.

Излучение является основным видом теплопереноса в топке. Характерной особен-

ностью лучистого теплообмена является его протекание одновременно с процессом горе-

ния топлива. Наибольшей излучательной способностью обладает пламя мазутного факела.

2. Теплопроводность – перенос теплоты внутри тела из зоны с высокой температурой в

зону с более низкой температурой путём отдачи энергии быстродвижущимися

микрочастицами (более нагретыми) микрочастицам менее нагретым.

3. Конвекция – передача теплоты телу омывающим его теплоносителем.

Конвекция всегда сопровождается теплопроводностью, так как более и менее

нагретые микрочастицы вступают в соприкосновение.

Процесс совместной передачи теплоты конвекцией и теплопроводностью называют конвективным теплообменом, однако перенос теплоты конвекцией является определяющим, поскольку он значительно интенсивнее теплопроводности.

Все три механизма переноса теплоты действуют одновременно, но практически всегда интенсивность одного из них превалирует над другими, и он определяет эффективность теплообмена.

Тепловой поток (количество переданной в единицу времени теплоты, кВт) от газовой среды через поверхность нагрева может быть определён из уравнения теплового баланса топки:

Фл = φВр(Q_вт – i _зт)

φ – коэффициент сохранения теплоты;

Вр – массовый расход топлива;

Q_вт – удельное количество теплоты, выделившееся в топке;

i _зт – удельная энтальпия газов на выходе из топки.

Интенсивность переноса теплоты (Вт/м²) характеризуется плотностью теплового потока – количеством теплоты, передаваемой в единицу времени через единичную площадь поверхности.

Лучевоспринимающие (радиационные) поверхности нагрева, расположенные на стенках топки, называют экранами. Топочные экраны и фестоны работают с высокой плотностью теплового потока (300 – 600 кВт/м²), поэтому даже кратковременный упуск воды, нарушение циркуляции, отложение накипи приводят к перегреву металла, появлению свищей и разрыву труб.

Конвективные поверхности нагрева – поверхности нагрева, воспринимающие основную часть теплоты в результате конвективного теплообмена. К ним относят поверхности парообразующих пучков труб, пароперегревателей, экономайзеров, воздухоподогревателей.

Плотность теплового потока конвективных поверхностей нагрева по ходу газов снижается от 25 – 40 кВт/м² в первых рядах труб до 1 – 4 кВт/м² в последних.

Интенсивность конвективного теплообмена зависит от геометрических характеристик поверхностей нагрева, разности средних температур и скорости движения греющей и нагреваемой сред (температурного напора).

Дата добавления: 2015-06-27