Конвективный теплообмен

К конвективным относятся поверхности нагрева, расположенные в поворотном газоходе за фестоном или ширмами и в конвективной шахте котла.

Здесь сравнительно низкая температура газов и интенсивность радиационного теплообмена снижается.

Основными уравнениями конвективного теплообмена являются:

a) Уравнение теплопередачи.

.

б) Уравнение теплового баланса по греющей среде.

.

в) Уравнение теплового баланса по рабочей среде.

.

Для установившегося процесса тепловосприятия должны быть одинаковые:

,

где

k – коэффициент теплопередачи;

- температурный напор;

H – поверхность нагрева;

- расчетный расход топлива;

- коэффициент сохранения тепла;

I’ – энтальпия газов на входе в поверхность нагрева;

I” – энтальпия газов на выходе из поверхности нагрева;

- присос воздуха в газоход поверхности нагрева;

- энтальпия присоса;

h” – энтальпия сухого насыщенного пара на входе в пароперегреватель;

- энтальпия перегретого пара;

∆ h_по - съем тепла в пароохладителе.

При поверочном расчете конвективных поверхностей нагрева, по заданной конструкции, методом последовательных приближений определяется тепловосприятие.

При конструктивном расчете ПЕ, ЭК, ВП мы имеем тепловосприятие, которое определяется уравнением теплового баланса, и определяем поверхность, которая обеспечивает данное тепловосприятие.

Рассмотрим особенности расчета К:

.

Где: и - коэффициенты теплоотдачи от газов к наружным загрязнениям и от накипи к обогреваемой среде.

- толщина наружных загрязнений, металла и накипи.

- соответствующие коэффициенты теплопроводности.

Поскольку и (накипи не должно быть).

Термическое сопротивление наружных загрязнений оценивается величиной коэффициента загрязнения ().

.

К, при сжигании твердых топлив и поперечном омывании поверхности нагрева с шахматным расположением труб:

Для всех остальных случаев, кроме воздухоподогревателей:

, где ψ- коэффициент тепловой эффективности.

При расчете теплопередачи воздухоподогревателем для всех видов топлив К рассчитывается по формуле:

, где - коэффициент использования.

При расчете экономайзера и фестона, где тепло передается жидкости или пароводяной смеси >>и мы пренебрегаем термическим сопротивлением со стороны обогреваемой среды (воды п.в. смеси)

поэтому

Расчетная величина поверхности нагрева определяется со стороны наибольшего термического сопротивления. Для всех поверхностей нагрева кроме ВП наибольшее термическое сопротивление с газовой стороны . Поэтому поверхность рассчитывается по наружному диаметру:

При расчете ВП; где термические сопротивления близки , поверхность нагрева рассчитывается по среднему диаметру:

Температурный напор - средняя температура между греющей и обогреваемой средой.

Наиболее точное выражение:(средне-логарифмическое),

где и - большая и меньшая разницы температур на сторонах поверхности нагрева при прямотоке и противотоке.

Максимальный температурный напор () имеем при противотоке.

Если , то температурный напор рассчитывается как средне-арифметическое .

Для перекрестного омывания продуктами сгорания поверхностей нагрева, температурный напор рассчитывается по выражению ,

где - поправочный коэффициент, учитывающий особенности поверхности нагрева и определяется по номограммам.

Таким образом, определяющими параметрами конвективного теплообмена для существующей конструкции поверхности нагрева являются:

1. Скорость теплообменивающихся сред [особенно среды, теплоотдача от которой имеет наибольшее термическое сопротивление (чаще всего с газовой)].

2. Температурный напор (∆t).

ЛЕКЦИЯ № 21

Дата добавления: 2014-01-11