Размеры поверхностей нагрева. Скорости газов и рабочего тела

Размеры поверхностей нагрева. Скорости газов и рабочего тела

Расчетные размеры поверхностей нагрева конвективных пароперегревателей, экономайзеров, переходных зон

где d - наружный диаметр трубы, м;l_эм.ср - средняя длина змеевика, м; z₁ - число труб в первом ряду по ходу газов; n_эм - число труб в змеевике; к₁ = 1 при коридорной и к₁ = 2 при шахматной компоновке труб; к₂ - число параллельных потоков нагреваемой среды в газоходе (обычно принимают к₂ = 1 или 2); к₃ = 1 для П-образной компоновки и к₃ = 2 для Т-образной компоновки котла. Например, для схемы рис. 63, в к₂ = 1, а для схемы рис. 63,б к₂ = 2.

Средняя длина змеевика в конвективном и опускном газоходе котла

где z_n - число петель змеевика; l_г = а_т при параллельном и l_г = а_г при перпендикулярном (к фронту) расположении труб.

Для соединительного газохода размеры поверхностей нагрева (длину змеевика) принимают равными среднему значению в поверхности (рис. 125, а). Для ширмового пароперегревателя при однопетлевом исполнении

а для конструкции рис. 54

Множитель 2 в уравнениях (85) и (86) учитывает, что ширма воспринимает теплоту обеими сторонами.

Ширина ленты в ширме

В уравнениях (85)-(87) h_m - средняя высота ширмы, м; z_ш и z_п - число ширм и петель ширмы; S'₂ - расстояние между осями крайних труб в петле ширмы, м; S₂ - продольный шаг труб, м; d - наружный диаметр трубы, м; n_зм - число параллельно включенных труб.

где d_cр = 0,5 (d + d_Bн) - средний диаметр трубы, м; z_x - число ходов в ступени; h_x - высота хода, м; z_T - общее число труб для прохода газа; коэффициентом 0,95 учитывается степень заполнения ротора листами; D_p - диаметр ротора, м; k_р - коэффициент загромождения сечения ротора валом; С - количество поверхности в единице объема набивки, м/м³; h - высота набивки, м.

Значения kv в зависимости от диаметра D_p ротора и С в зависимости от толщины листов набивки δ_П при различном эквивалентном диаметре набивки приведены ниже.

В РВП площадь поверхности по газу

где k_л - коэффициент, учитывает загромождение ротора листами, значения приведены выше; x_r = z_r / z_c и х_в = z_B / z_c - доля сечения для прохода соответственно газа и воздуха; z_B и z_c - общее число секторов для прохода соответственно газа и воздуха (см. табл. 16).

Размеры поверхностей нагрева и площадь проходного сечения для воды и пара в змеевиковых поверхностях нагрева

где d_вп - внутренний диаметр трубы; z_T - общее число параллельно подключенных труб, внутри которых движется обогреваемое рабочее тело.

Величина

Расчетная площадь сечения для прохода газов, в ширмовых и змеевиковых поверхностях нагрева

где S₁ - поперечный шаг между трубами (см. табл. 14).

Для ТВП суммарная площадь труб для прохода газа

где z_п - число параллельных потоков воздуха в воздухоподогревателе ,

По расчетным значениям F_r, F_B и F находят скорости газа w_r, воздуха w_b и рабочего тела w. Скорость газа

где V_т и g_r - объем и доля газов, пропускаемых через рассчитываемый газоход; θ = 0,5 (θ' + θ") - средняя температура газов, °С; F_r - расчетная площадь сечения для прохода газов, м². Скорость воздуха

где ß_Ср - среднее избыточное количество воздуха в воздухоподогревателе по отношению к теоретически необходимому; V° - теоретически необходимое для горения количество воздуха, м8/кг; g_B - доля воздуха, пропускаемого через воздухоподогреватель; t = 0,5 (t' + t") - средняя температура воздуха, °С; F_B - площадь сечения для прохода воздуха, м³.

Скорость воды и пара

где g - доля расхода воды (пара) через рассматриваемую поверхность по отношению к паропроизводительности котла; и_ср - средний удельный объем, рассчитываемый при среднем давлении и температуре, м²/кг; F - расчетная площадь сечения для прохода воды (пара), м². В табл. 23 даны предельно допускаемые скорости газа на. входе в первый пакет конвективной шахты для некоторых видов топлив. Минимальные скорости газов по условиям заноса поверхностей нагрева при расчете котла на нижнем пределе нагрузки принимают следующие: w_r - 6 м/с для поперечно омываемых пучков; w_r - 8 м/с для трубчатых и регенеративных ВП при продольном обтекании их газом.

Нормами теплового расчета рекомендуются следующие наивыгоднейшие скорости газа, м/с, полученные из условия, когда износ поверхностей золой минимален. Верхние пределы указанных скоростей могут быть приняты для газомазутных котлов. В общем случае скорости газа и воздуха следует выбирать на основании технико-экономических расчетов. Следует отметить, что с увеличением скорости интенсифицируется теплообмен.

Размеры поверхностей нагрева, их металлоемкость, трудозатраты на изготовление и стоимость снижаются. Повышается надежность конструкции, так как сокращается число сварных стыков. Однако при этом возрастает сопротивление газового тракта, растут расходы на тягу и дутье, увеличивается абразивный износ поверхностей, снижается срок их службы. Минимум суммарных затрат определяет оптимальную скорость wr газа. Рекомендуемые массовые скорости р_w воды и пара приведены выше. Наибольшие значения, как правило, принимают для котлов СКД. Указанные величины рда обеспечивают достаточный отвод теплоты от металла труб при приемлемых значениях гидравлического сопротивления.