- •Теплообмен в поверхностях нагрева котла Радиационный теплообмен Основные определяющие, параметры радиационного, теплообмена и характеристики экранов
- •Расчет теплообмена излучения в топочной камере
- •Конвективный теплообмен
- •Регулирование температуры перегретого пара
- •Паропаровой теплообменник (ппто)
- •Газовые методы регулирования
- •Рециркуляция продуктов сгорания.
- •Изменение положения факела в топке
- •Байпасирование продуктов сгорания
- •Статические и динамические характеристики котла.
- •2. Коэффициент избытка воздуха в топке ().
- •3. Температура питательной воды (tПв).
- •5. Зольность топлива ().
- •Динамические характеристики котла
- •Гидродинамика и температурный режим поверхностей нагрева
- •Режимы течения пароводяной смеси.
- •Кризисы теплообмена в парообразующих трубах
- •Условия надежной работы элементов парового котла.
- •Температурный режим труб котлов скд и особенности теплообмена в зоне фазового перехода
- •Гидродинамика котлов с естественной циркуляцией
- •Расчет контуров естественной циркуляции.
- •Расчет простого контура
- •Методика расчета сложного контура циркуляции
- •Надежность режимов циркуляции
- •Полная гидравлическая характеристика парообразующей трубы контура естественной циркуляции
- •Критерии надежности циркуляции.
- •Причины появления пара в опускных трубах.
- •Гидродинамика прямоточных (разомкнутых) элементов котлов.
- •Причины неоднозначности
- •Влияние давления на гидравлическую характеристику
- •Меры повышения стабильности гидравлической характеристики
- •Гидравлическая устойчивость потока в вертикальных парообразующих трубах
- •Коллекторный эффект
- •Схемы включения элементов.
- •Тепловая и гидравлическая разверка
- •Водоподготовка и водный режим
- •Нормы качества питательной воды.
- •Водоподготовка.
- •Очистка воды от нерастворимых примесей.
- •Удаление растворимых примесей.
- •Удаление газов из воды
- •2. Химическое удаление газов.
- •Водный режим барабанных котлов Пути перехода примесей в пар.
- •Механизм и закономерности капельного уноса
- •Методы получения чистого пара в котле с естественной циркуляцией
- •Осушка пара
- •Промывка пара
- •Водный режим барабанных котлов
- •Ступенчатое испарение
- •Схемы двухступенчатого испарения
- •Водный режим прямоточных котлов.
- •Методы очистки поверхностей нагрева от наружных загрязнений
- •Схемы дробеочистки
- •Абразивный износ конвективных поверхностей нагрева.
- •Меры снижения абразивного износа.
- •Коррозия поверхностей нагрева
- •Методы борьбы с низкотемпературной коррозией.
- •Эксплуатация паровых котлов.
- •Режимы пуска котла.
- •Режим пуска должен удовлетворять следующим требованиям.
- •Основные определяющие параметры, характеризующие режим пуска.
- •Пуск барабанного котла неблочной тэс из холодного состояния.
- •Включение котла в общестанционную паровую магистраль.
- •Режимы останова котла.
- •Поведение металла при высоких температурах
- •Основные требования для металла паровых котлов.
- •Металл паровых котлов
- •Высоколегированные стали аустенитного класса
- •Расчет на прочность.
- •Расчетная температура
- •Расчет на прочность цилиндрических элементов.
- •Парогенераторы атомных станций Виды теплоносителей и требования к ним.
- •Органические теплоносители (жидкости).
- •Жидко – металлические теплоносители.
- •Общие характеристики и типы парогенераторов (пг) аэс.
- •Общие требования к конструкции парогенераторов аэс.
- •Конструкции парогенераторов аэс.
- •Параметры парогенераторов аэс.
Расчет теплообмена излучения в топочной камере
Из уравнений теплового баланса количество тепла, воспринятое в топке излучением:
.
Здесь - коэффициент сохранения тепла (часть тепла покидает топку через обмуровку).
Полное количество тепла, которое передается в топке:
В этих двух уравнениях тепловыделение в топке определяется по следующему выражению:
- тепло с рециркулирующими газами.
- тепло, вносимое с воздухом в топку.
- внешний подогрев воздуха (в калорифере).
Основной определяющей величиной полезного тепловыделения в топке является располагаемое тепло.
При расчете К.У. используется понятие адиабатической температуры газов.
,0С или ТА=+ 273,0К
где - адиабатическая энтальпия.
- средняя теплоемкость при р=const.
V – объём газов.
Адиабатическая температура в топке и температура факела определяются, в основном, располагаемым теплом топлива (), а для твердого топлива и газа - его теплотой сгорания ().
При поверочном расчете топки, при заданной конструкции методом последовательных приближений определяется её тепловосприятие. Для этого задаются температурой газов за топкой () для определения степени черноты топки () и среднего значения.
Далее рассчитывается температура газов за топкой по полуэмпирическому выражению.
,
где:
- абсолютная адиабатическая температура.
- коэффициент излучения абсолютно черного тепа
- средний коэффициент тепловой эффективности топочных экранов
- суммарная площадь стен топки
- расчетный расход топлива
M – коэффициент, учитывающий положение факела в топке.
M=A - B,
где:
А, В- коэффициенты
=+-безразмерный параметр уровня расположения горелок
- поправка, учитывающая тип горелочного устройства.
- относительный уровень расположения горелок
При многоярусном расположении горелок, величина рассчитывается как средневзвешенное:
/HT
Из уравнения для следует, что для повышения температуры газов за топкой можно увеличить расход топлива или сократить коэффициент М, за счет поднятия ядра факела.
Повышение данной температуры снижает долю тепла, переданного излучением и повышает долю конвективного тепла. Данная температура имеет ограничение по шлакованию поверхностей нагрева, расположенных за топкой (< t1).
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:
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;
∆hпо- 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:(среднелогарифмическое),
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 среднеарифметическое.
Для перекрестного омыванияпродуктами 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 № 18