Теплообмен в конвективных поверхностях нагрева

Теплообмен в конвективных поверхностях нагрева

Полное количество теплоты, передаваемой данному элементу поверхности нагрева, определяется интегрированием выражения (9.28) по переменной величине Н. Если считать, что коэффициент теплопередачи остается неизменным в данном элементе и что средняя разность температур газов и рабочей среды определяется значением Δt, для определения теплового потока к элементу поверхности нагрева может быть использовано выражение (9.27). При изменении значения Δt в элементе поверхности нагрева выражение (9.27) становится приближенным.

В результате передачи теплоты от греющих газов к поверхности нагрева снижается энтальпия газов и повышается энтальпия обогреваемой среды - пара, воды или воздуха. Соответственно уравнение теплового баланса поверхности нагрева, кДж/кг, примет вид

где φ - коэффициент сохранения теплоты, учитывающий потери в окружающую среду; Н', Н" - энтальпии газов на входе в поверхность нагрева и на выходе из нее, кДж/кг; ΔаН⁰_прс - количество теплоты, вносимой присосом воздуха в газоход данной поверхности нагрева.

Если поверхность нагрева омывается неполным количеством продуктов сгорания (при параллельном включении нескольких элементов, при наличии обходных газоходов и пр.), в правую часть уравнения вносится множитель g_n, учитывающий массовую долю газов, проходящих через данную поверхность нагрева. В этом случае энтальпия и температура газов после данной поверхности нагрева определяются из уравнения смешения, кДж/кг,

Теплообмен в конвективных поверхностях нагрева, воспринятый обогреваемой средой в ширмовом и конвективном перегревателе за счет конвекции, кДж/кг, определяется выражением

где D - количество пара, проходящего через пароперегреватель, кг/ч; В_р - расчетный расход топлива, кг/ч; h', h''- энтальпии пара до и после пароперегревателя, кДж/кг; Q_л - теплота, полученная пароперегревателем излучением из топки, кДж/кг. При постоянной температуре среды в испарительных поверхностях нагрева уравнение ее тепловосприятия не составляется. Теплообмен в конвективных поверхностях нагрева, воспринятый воздухом в воздухоподогревателе, кДж/кг,

где ß_вп - отношение количества воздуха за воздухоподогревателем к теоретически необходимому; ß_рц - доля рециркулирующего воздуха в воздухоподогревателе; Δа_вп - присос воздуха в воздухоподогревателе, принимаемый равным его утечке с воздушной стороны; Н°", Н°' - энтальпии воздуха, теоретически необходимого для сгорания при температуре на выходе из воздухоподогревателя и на входе в него, кДж/кг.

Теплообмен в конвективных поверхностях нагрева, получаемый конвективными поверхностями нагрева лучеиспусканием из топки, определяется при расчете топки. В ширмовом пароперегревателе имеет место взаимный теплообмен в конвективных поверхностях нагрева между топкой, ширмами и поверхностью нагрева за ширмами, и Q_л, кДж/кг, определяется по формуле

Q_л.вх = q_шлН_л.вх / В_р - лучистая теплота, воспринятая плоскостью входного сечения ширм, кДж/кг; тепловая нагрузка ширм в выходном окне, Вт/м³, определяемая из расчета топки; Q_л.вых - лучистая теплота, полученная от газов в топке и ширмах поверхностью нагрева за ширмами:

где а - интегральный коэффициент теплового излучения газов в ширмах при средней температуре; φ_ш - коэффициент, учитывающий взаимный теплообмен в конвективных поверхностях нагрева между топкой и ширмами; - поправочный коэффициент. Для углей и жидкого топлива ξ_п = 0,5, для природного газа ξ_п = 0,7; Н_л.вых - лучевоспринимающая площадь поверхности нагрева за ширмами, м²; φ_ш - угловой коэффициент с входного на выходное сечение ширм, определяемый по соотношению

здесь S₁ - поперечный шаг ширм, м; l - длина ширмы по ходу газов, м; Т_ср - (см. 9.34) средняя температура газов в ширмах, К. Для последовательного расположения нескольких ступеней ширм фл определяется по формуле, аналогичной (9.33).