EntréeSurface de chauffe par convection de la chaudière. Principales surfaces de chauffe d'une chaudière à vapeur, objectif
La surface de chauffage par convection est située dans le conduit de gaz et représente un économiseur à serpentin composé de 16 sections. Les sections sont assemblées de telle sorte que les serpentins soient situés parallèlement à l'avant de la chaudière en motif en damier. Pour la combustion du gaz, quatre brûleurs à foyer sont installés avec une fente droite se terminant au sommet par une brusque expansion. Les brûleurs sont placés entre des écrans de combustion verticaux.
Les surfaces chauffantes par convection doivent être équipées de dispositifs permettant d'éliminer les cendres déposées après le soufflage. Les cendres doivent être évacuées librement des points de collecte sans surcharge. Tous les endroits où s'accumulent les cendres déposées doivent être de taille suffisante et accessibles pour le nettoyage. Les sacs aveugles dans lesquels les cendres peuvent s'accumuler doivent être réduits au minimum.
| Z - schéma de connexion des surfaces chauffantes de l'écran. |
La surface de chauffe par convection de la chaudière 2 est constituée de 156 tuyaux horizontaux de 2 à 9 m de long, disposés en 6 rangées de 26 tuyaux chacun et soudés dans des collecteurs d'un diamètre de 108 X 4 mm.
| Générateur de vapeur BKZ 420 / 140. |
Les surfaces chauffantes par convection, à l'exception de l'économiseur, sont situées dans un plan perpendiculaire à l'avant et reposent sur des tuyaux suspendus 6, qui constituent le premier étage de l'économiseur.
Surfaces chauffantes par convection en mobile chaudières à vapeur se composent de surfaces d'évaporation de chaudière, de surchauffeurs de vapeur et d'économiseurs d'eau.
La surface de chauffe par convection, située dans la zone de température indiquée dans le tableau ou 50 C en dessous, doit être festonnée. Dans le cas contraire, les températures des gaz indiquées dans le tableau doivent être réduites de 50 C.
Les surfaces de chauffage par convection (évaporation et surchauffeur) sont situées dans deux conduits de gaz horizontaux indépendants et se présentent sous la forme de serpentins à tubes lisses situés verticalement. Surchauffeur de type convectif, à deux étages. La température de surchauffe de la vapeur est régulée par un désurchauffeur à deux étages installé dans la découpe.
Les surfaces de chauffage par convection sont situées dans deux conduits de fumées descendants avec des parois entièrement blindées. Les surfaces entourant chaque puits de convection sont la paroi intermédiaire de la chaudière, la paroi latérale de la chaudière, les parois avant et arrière du puits de convection.
Les surfaces de chauffage par convection sont généralement réalisées sous la forme de rangées de tuyaux avec un couloir ou une disposition en quinconce, lavés par les produits de combustion du combustible. Le mouvement des gaz dans le faisceau de tubes est longitudinal ou transversal. Dans ces surfaces chauffantes, le transfert de chaleur des gaz chauffants vers le fluide de travail s'effectue principalement par convection. La composante rayonnante dans le flux de chaleur total transféré au fluide de travail est relativement faible en raison d'une diminution de la température du flux de gaz lors de son déplacement dans les carneaux de la chaudière et de la faible épaisseur de la couche rayonnante dans l'espace inter-tubes.
Les surfaces de chauffe par convection de toutes les chaudières sont conçues de la même manière, à l'exception de la chaudière KB-TGB, qui dispose d'un seul boîtier installé dans la gaine de convection.
Les surfaces chauffantes par convection des chaudières à vapeur et à eau chaude jouent rôle important en train de générer de la vapeur ou eau chaude, ainsi que l'utilisation de la chaleur des produits de combustion sortant de la chambre de combustion. L'efficacité des surfaces chauffantes par convection dépend en grande partie de l'intensité du transfert de chaleur des produits de combustion vers l'eau et la vapeur.
SURFACE DE CHAUFFAGE PAR CONVECTION DE LA CHAUDIÈRE
(du latin convectio - apporter, livrer) - la surface réceptrice de chaleur de la chaudière, l'échange thermique avec les produits de combustion s'effectue principalement en la lavant. en raison de la convection (voir Transfert de chaleur par convection). Cela comprend toutes les surfaces chauffantes de la chaudière, à l'exception des surfaces des écrans thermiques et des surchauffeurs à écran radiant-convectif installés dans le foyer et le premier conduit de fumée.
. 2004 .
Voyez ce qu'est « SURFACE DE CHAUFFAGE PAR CONVECTION D'UNE CHAUDIÈRE » dans d'autres dictionnaires :
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Catégorie K : Installation de chaudière
Surfaces chauffantes
Système de tambour à tuyaux chaudière à vapeur se compose de surfaces chauffantes par rayonnement et par convection, de tambours et de chambres (collecteurs). Pour les surfaces chauffantes par rayonnement et par convection, des tuyaux sans soudure sont utilisés, fabriqués en acier au carbone de haute qualité, nuances 10 ou 20 (GOST 1050-74**).
Les surfaces de chauffage par rayonnement sont constituées de tuyaux placés verticalement sur une rangée le long des parois (écrans latéraux et arrière) ou dans le volume. chambre de combustion(écran avant).
À basse pression de vapeur (0,8...1 MPa), plus de 70 % de la chaleur est dépensée pour la formation de vapeur et seulement 30 % environ pour chauffer l'eau jusqu'à ébullition. Les surfaces de chauffage par rayonnement ne suffisent pas à évaporer une quantité donnée d'eau, c'est pourquoi certains des tuyaux d'évaporation sont placés dans des conduits de convection.
Les convectives sont les surfaces chauffantes d'une chaudière qui reçoivent de la chaleur principalement par convection. Les surfaces d'évaporation par convection sont généralement réalisées sous la forme de plusieurs rangées de tuyaux, fixés aux extrémités supérieure et inférieure dans les tambours ou chambres de la chaudière. Ces tuyaux sont généralement appelés faisceaux de chaudière. Les surfaces chauffantes par convection comprennent également un surchauffeur, un économiseur d'eau et un aérotherme.
Surchauffeur - un dispositif permettant d'augmenter la température de la vapeur au-dessus de la température de saturation correspondant à la pression dans la chaudière. Le surchauffeur est un système de serpentins connectés en entrée de vapeur saturée au tambour de la chaudière et en sortie de la chambre vapeur surchauffée. La direction du mouvement de la vapeur dans les serpentins du surchauffeur peut coïncider avec la direction du mouvement du flux de gaz - schéma à flux direct - ou être opposée à celle-ci - schéma à écoulement continu.
Riz. 1. Système de canalisations d'une chaudière à vapeur : 1, 19 - tambours supérieur et inférieur, 2 - sortie de vapeur, 3 - soupape de sécurité, 4 - alimentation en eau d'alimentation, 5 - manomètre, 6 - colonne indicatrice d'eau, 7 - soufflage continu, 8 - tuyaux d'évacuation du tamis avant, 9 - tuyaux d'évacuation du tamis latéral, 10 - tamis avant, 11, 14 - chambres de tamis latéral neuves , 12 - drainage (soufflage périodique) 13 - chambre de tamis avant, 15, 17 - tamis latéraux et arrière, 16 - chambre de tamis arrière, 18 - tuyaux de drainage du tamis arrière 20 - purge du tambour inférieur, 21 - faisceau de tuyaux de convection
Riz. 2. Schémas de commutation du surchauffeur :
a - flux direct, b - flux continu, c - mixte
Avec un schéma mixte de mouvement de gaz et de vapeur (Fig. 2, c), le fonctionnement le plus fiable, les serpentins d'entrée (le long du flux de vapeur), dans lesquels sont observés les plus gros dépôts de sel, et les serpentins de sortie avec de la vapeur Température maximale classé dans la région des températures modérées.
Dans un surchauffeur vertical à convection, la vapeur saturée provenant du tambour de la chaudière est fournie aux serpentins du premier étage 6, connectés dans un circuit à contre-courant, chauffée dans ceux-ci et envoyée au régulateur de surchauffe - le désurchauffeur. La surchauffe de la vapeur jusqu'à une température donnée se produit dans les serpentins du deuxième étage, connectés selon un circuit mixte.
En haut, les serpentins du surchauffeur sont suspendus aux poutres du plafond de la chaudière, et en bas ils comportent des fixations déportées - bandes 7 et peignes 8. Les serpentins sont reliés à la chambre intermédiaire (surchauffeur) et à la chambre de vapeur surchauffée par soudage.
Les chambres de surchauffe sont fabriquées à partir de tubes d'acier d'un diamètre de 133 mm et de bobines ; 9 - constitué de tubes en acier d'un diamètre de 32, 38 ou 42 mm avec des parois de 3 ou 3,5 mm d'épaisseur. Lorsque la température des parois des tuyaux des surfaces chauffantes atteint 500 °C, le matériau des serpentins et des chambres (collecteurs) est de l'acier au carbone de haute qualité de nuances 10 ou 20. Les derniers serpentins du surchauffeur le long du trajet de vapeur, qui fonctionnent à une température de paroi de tuyau supérieure à 500 °C, sont fabriqués en acier allié 15ХМ , 12Х1МФ.
Le régulateur de surchauffe, dans lequel entre la vapeur après le surchauffeur, est un système de serpentins en acier d'un diamètre de 25 ou 32 mm, installés dans un boîtier en acier et formant deux circuits : gauche et droite. L'eau d'alimentation est pompée à travers les serpentins dans la quantité nécessaire pour refroidir la vapeur d'une quantité donnée. La vapeur lave les serpentins de l’extérieur.
Un économiseur est un appareil chauffé par les produits de combustion du combustible et conçu pour chauffer ou évaporer partiellement l'eau entrant dans la chaudière. Les économiseurs d'eau sont divisés par conception en serpentins en acier et en fonte à ailettes.
Les économiseurs à serpentin en acier sont utilisés pour les chaudières fonctionnant à des pressions supérieures à 2,3 MPa. Ils sont constitués de plusieurs profilés constitués de bobines d'acier d'un diamètre de 28 ou 32 mm avec des parois de 3 ou 4 mm d'épaisseur. Les extrémités des tuyaux de la batterie sont soudées dans des chambres d'un diamètre de 133 mm situées à l'extérieur du revêtement de la chaudière.
Selon la nature de leur fonctionnement, les économiseurs à serpentins en acier sont de type non bouillant et bouillant. Dans les économiseurs de type sans ébullition, l'eau d'alimentation n'est pas chauffée jusqu'au point d'ébullition, c'est-à-dire qu'il n'y a pas de formation de vapeur. Dans les économiseurs de type bouillant, l'ébullition et la vaporisation partielle de l'eau d'alimentation sont autorisées. D'après le schéma de connexion des économiseurs de type non bouillant et bouillant, il est clair que l'économiseur de type bouillant n'est pas séparé du tambour de la chaudière. dispositif de verrouillage et représente un tout avec la chaudière.
Les économiseurs à ailettes en fonte utilisés pour les chaudières basse pression sont constitués de tubes en fonte à ailettes moulées avec des ailettes carrées. Tuyaux en fonte assemblés en groupes et reliés entre eux par des rouleaux coulés à brides. Grâce au système de canalisations, l’eau d’alimentation monte vers les gaz de combustion. Pour nettoyer les tubes à ailettes des cendres et de la suie, des dispositifs de soufflage sont installés entre les groupes individuels de tubes.
Riz. 3. Surchauffeur vertical convectif d'une chaudière à vapeur de moyenne puissance : 1 - tambour, 2 - chambre de vapeur surchauffée, 3 - chambre intermédiaire, qui fait office de régulateur de surchauffe de la vapeur, 4 - poutre, 5 - suspension, 6. 9 - serpentins, 7 - barre, 8 - peigne
Riz. 4. Régulateur de surchauffe : 1, 12 - chambres de sortie et d'entrée d'eau, 2 - raccords, 3 - bride avec couvercle, 4 - tuyaux d'alimentation en vapeur, 5 - supports, 6 - boîtier, 7 - tuyaux d'évacuation de vapeur, 8 - auge métallique, 9 - carte d'espacement, 10 - bobines, 11 - boîtier
Les avantages des économiseurs en fonte : leur résistance accrue à la destruction chimique et leur moindre coût par rapport à ceux en acier. Cependant, dans les économiseurs en fonte, en raison de la fragilité du métal, la formation de vapeur n'est pas autorisée, ils ne peuvent donc être que du type non bouillant.
Économiseurs d'eau en acier et en fonte chaudières modernes fabriqués sous forme de blocs; Ils sont livrés assemblés.
Un aérotherme est un dispositif permettant de chauffer l'air avec des produits de combustion de combustible avant de l'introduire dans le four de la chaudière, constitué d'un système de tuyaux droits dont les extrémités sont fixées dans des plaques tubulaires, un cadre et un boîtier métallique. Les aérothermes sont installés dans le conduit de fumée de la chaudière derrière l'économiseur - une disposition à un étage ou en « coupe » - une disposition à deux étages.
Le tambour de la chaudière est un cylindre en acier de chaudière spécial 20K ou 16GT (GOST 5520-79*), avec des fonds sphériques aux extrémités. Il y a des trous ovales sur un ou deux côtés du tambour. Les tuyaux d'échappement de tamis, de convection, inférieurs et de vapeur sont reliés au tambour par évasement ou par soudage.
Riz. 5. Section économiseur : 1,2 - chambres d'entrée et de sortie d'eau, 3 - messages de soutien, 4 - bobines, 5 - poutre de support
Riz. 6. Schémas de mise en marche d'un économiseur de types sans ébullition (a) et bouillant (b) : 1 - vanne, 2 - clapet anti-retour, 3,7 - vannes pour alimenter la chaudière à travers et au-delà de l'économiseur, 4 - soupape de sécurité, 5 - chambre d'entrée, 6 - économiseur, 8 - tambour de la chaudière
Les tambours pour chaudières de faible et moyenne puissance sont réalisés avec un diamètre de 1000 à 1500 mm et une épaisseur de paroi de 13 à 40 mm, en fonction de la pression de service. Par exemple, l'épaisseur des parois du tambour des chaudières de type DE fonctionnant à une pression de 1,3 MPa est de 13 mm, et celle des chaudières fonctionnant à une pression de 3,9 MPa est de 40 mm.
À l'intérieur du tambour se trouvent des dispositifs d'alimentation et de séparation, ainsi qu'un tuyau pour soufflage continu. Les raccords et canalisations auxiliaires sont raccordés à des raccords soudés au tambour. Le tambour, en règle générale, est fixé au châssis de la chaudière à l'aide de deux supports à rouleaux, qui lui permettent de se déplacer librement lorsqu'il est chauffé.
Riz. 7. Économiseur de bloc à une colonne : 1 - bloc, 2 - ventilateur, 3 - collecteur (chambre), 4 - rouleau de raccordement, 5 - tuyau
La dilatation thermique du système tube-fût de la chaudière est assurée par la conception des supports du tambour et de la chambre. Le tambour inférieur et les chambres (collecteurs) des grilles de chaudière sont dotés de supports qui leur permettent de se déplacer dans un plan horizontal et empêchent tout mouvement vers le haut. Et l'ensemble du système de canalisations de la chaudière, ainsi que le tambour supérieur reposant sur le système de canalisations, ne peuvent se déplacer que vers le haut lors de la dilatation thermique.
Dans d'autres chaudières de puissance moyenne, les supports des chambres supérieures et des tambours sont fixés dans le plan vertical.
Riz. 8. Aérotherme : 1.3 - plaques tubulaires supérieure et inférieure, 2 - tuyaux, 4 - cadre, 5 - boîtier
Riz. 9. Disposition du puits de convection : a - à un étage, 6 - à deux étages ; 1 - aérotherme, 2 - économiseur d'eau, 3.7 - économiseurs d'eau des deuxième et premier étages, respectivement. 4 - poutre de support refroidie de l'économiseur d'eau, 5,9 - aérothermes des deuxième et premier étages, respectivement, 6 - poutre de support de l'aérotherme, 8 - compensateur, 10 - colonne de cadre
Riz. 10. Support à rouleaux du tambour de la chaudière : 1 - tambour, 2 - rangée supérieure de rouleaux, 3 - rangée inférieure de rouleaux, 4 - patin de support fixe, 5 - poutre de châssis
Dans ce cas, les tuyaux de rayonnement ainsi que les chambres inférieures se déplacent verticalement vers le bas. Les chambres inférieures sont protégées des mouvements latéraux par des supports de guidage qui permettent uniquement un mouvement vertical des chambres. Pour garantir que les tuyaux de rayonnement ne quittent pas le plan de l'écran, tous les tuyaux sont en outre fixés sur plusieurs niveaux de hauteur. Fixation intermédiaire des tubes tamis en hauteur, selon la conception du revêtement - fixe, relié au châssis, ou mobile - sous forme de ceintures de rigidification. Le premier type de fixation est utilisé pour le revêtement reposant sur la fondation ou le cadre de la chaudière, le second pour le revêtement des canalisations.
Le libre mouvement vertical du tuyau lorsqu'il est fixé au cadre de la chaudière est assuré par un espace dans le support soudé au tuyau. La tige, rigidement fixée dans le cadre, empêche le tuyau de sortir du plan du tamis.
Riz. 11. Fixation des tuyaux du plan de chauffe au châssis en assurant leur mouvement : a - verticalement, b - horizontalement ; 1 - support, 2 - tuyau, 3 - nervure de protection, 4 - tige, 5 - partie encastrée, 6 - ceinture de renforcement
- Surfaces chauffantes
Le modèle d'utilité concerne la technologie des échanges thermiques et peut notamment être utilisé comme surface de chauffage par convection pour les chaudières. La conception proposée de la surface chauffante présente des pas réduits entre les tuyaux du faisceau convectif décalé dans la direction transversale au mouvement des gaz par rapport au prototype. Le schéma de connexion des tuyaux en forme de U de chaque drapeau avec le collecteur permet, avec les mêmes dimensions de l'ensemble convectif, d'augmenter la surface de chauffage totale, ainsi que d'augmenter la vitesse des gaz dans la surface de chauffage par convection, augmentant ainsi l'intensité du transfert de chaleur. La surface chauffante par convection contient un faisceau convectif décalé formé de drapeaux 1 constitués de tuyaux en U 2 reliés à des collecteurs verticaux 3. Les tuyaux en U 2 de chaque drapeau 1 sont reliés à un collecteur vertical 3 de manière à ce que les centres de leurs trous soient situés sur deux axes, parallèles à l'axe du collecteur vertical 3. Les points de raccordement des extrémités d'entrée des tuyaux en U 2 de chaque drapeau 1 sont séquentiellement intercalés le long des axes, tandis que les extrémités d'entrée et de sortie de chaque tuyau 2 sont reliés au collecteur 3 sur des axes différents. Ainsi, les canalisations 2 en forme de U sont disposées transversalement, les unes au-dessus des autres, ce qui permet de réduire la distance entre les centres des trous reliant les canalisations 2 au collecteur 3 et, par conséquent, les pas entre les canalisations du collecteur 3. faisceau convectif décalé dans la direction transversale.
Le modèle d'utilité concerne la technologie des échanges thermiques et peut notamment être utilisé comme surface de chauffage par convection pour les chaudières.
La surface chauffante par convection est connue selon l'auteur. date URSS n° 844917, contenant un faisceau convectif en damier formé de drapeaux contre-positionnés constitués de tuyaux en U installés dans des collecteurs verticaux. Les tuyaux de chaque drapeau sont traditionnellement reliés à collecteurs verticaux de sorte que les centres de leurs trous sont situés sur deux axes parallèles à l'axe du collecteur, et certains des tuyaux de chaque drapeau sont fixés le long d'un axe, et certains le long de l'autre. Dans ce cas, le pas entre les tuyaux du faisceau convectif décalé dans le sens transversal ne peut être inférieur à deux diamètres de tuyaux, ce qui ne permet pas de réduire dimensions surface chauffante par convection.
Le résultat technique du modèle d'utilité revendiqué est de réduire les pas entre les tuyaux dans la direction transversale au mouvement des gaz, ce qui permet, avec les mêmes dimensions de l'ensemble convectif, d'augmenter la surface totale de chauffe, et, en outre, augmente la vitesse de passage des gaz, ce qui augmente l'intensité du transfert de chaleur.
Le résultat technique spécifié est obtenu par le fait que dans une surface chauffante par convection contenant un faisceau convectif décalé formé par une installation verticale
collecteurs à drapeaux adossés constitués de tuyaux en forme de U, dans lesquels les tuyaux de chaque drapeau sont reliés à des collecteurs verticaux de manière que les centres de leurs trous soient situés sur deux axes parallèles à l'axe du collecteur, conformément à Dans le modèle d'utilité proposé, les points de connexion des extrémités d'entrée de la forme en U. Les tuyaux de chaque drapeau sont séquentiellement entrelacés le long des axes, les extrémités d'entrée et de sortie de chaque tuyau étant connectées au collecteur sur différents axes.
Les dessins proposés expliquent l'essence de la proposition. La figure 1 montre Forme générale surface de chauffage par convection, sur les figures 2 et 3 - la même, respectivement, en coupe selon A-A et B-B.
La surface chauffante par convection (Fig. 1-3) contient un faisceau convectif en damier formé de drapeaux 1 constitués de tuyaux en U 2 reliés à des collecteurs verticaux 3. Les tuyaux en U 2 de chaque drapeau 1 sont reliés à un collecteur vertical 3 de sorte que les centres de leurs trous sont situés sur deux axes parallèles à l'axe du collecteur vertical 3. Les points de connexion des extrémités d'entrée des tuyaux en U 2 de chaque drapeau 1 sont séquentiellement entrelacés le long des axes, tandis que l'entrée et la sortie les extrémités de chaque tuyau 2 sont reliées au collecteur 3 sur des axes différents. Ainsi, les canalisations 2 en forme de U sont disposées transversalement, les unes au-dessus des autres, ce qui permet de réduire la distance entre les centres des trous reliant les canalisations 2 au collecteur 3 et, par conséquent, les pas entre les canalisations du collecteur 3. faisceau convectif décalé dans la direction transversale.
L'appareil fonctionne comme suit.
Le fluide de travail pénètre dans les collecteurs 3 et est distribué à travers des tuyaux en forme de U 2 drapeaux 1 surface de chauffage par convection.
Les gaz chauds lavent transversalement les conduites 2, et du fait du pas réduit entre les conduites 2, qui assure un agencement plus dense des conduites en faisceau convectif décalé, la vitesse des gaz augmente. Le fluide de travail chauffé pénètre dans les collecteurs 3 et est retiré de la surface chauffante par convection.
La conception proposée de la surface chauffante présente des pas réduits entre les tuyaux du faisceau convectif décalé dans la direction transversale au mouvement des gaz par rapport au prototype. Le schéma de connexion des tuyaux en forme de U de chaque drapeau avec le collecteur permet, avec les mêmes dimensions de l'ensemble convectif, d'augmenter la surface de chauffage totale, ainsi que d'augmenter la vitesse des gaz dans la surface de chauffage par convection, augmentant ainsi l'intensité du transfert de chaleur.
Formule du modèle d'utilité
Surface chauffante par convection contenant un faisceau convectif décalé formé de drapeaux opposés installés dans des collecteurs verticaux, constitués de tuyaux en forme de U, les tuyaux de chaque drapeau étant reliés aux collecteurs verticaux de manière que les centres de leurs trous soient situés sur deux axes parallèles à l'axe du collecteur, caractérisé en ce que les points de connexion des extrémités d'entrée des tuyaux en forme de U de chaque drapeau sont alternés séquentiellement le long des axes, tandis que les extrémités d'entrée et de sortie de chaque tuyau sont reliées au collecteur sur des axes différents.
Calcul des faisceaux convectifs de la chaudière.
Les surfaces chauffantes par convection des chaudières à vapeur jouent un rôle important dans le processus de génération de vapeur, ainsi que dans l'utilisation de la chaleur des produits de combustion sortant de la chambre de combustion. L'efficacité des surfaces chauffantes par convection dépend en grande partie de l'intensité du transfert de chaleur des produits de combustion vers la vapeur.
Les produits de combustion transfèrent la chaleur surface extérieure tuyaux par convection et rayonnement. De la surface extérieure des tuyaux à la surface intérieure, la chaleur est transférée à travers le mur par conductivité thermique, et de surface intérieureà l'eau et à la vapeur - par convection. Ainsi, le transfert de chaleur des produits de combustion vers l'eau et la vapeur est un processus complexe appelé transfert de chaleur.
Lors du calcul des surfaces chauffantes par convection, l'équation de transfert de chaleur et l'équation du bilan thermique sont utilisées. Le calcul est effectué pour 1 m3 de gaz dans des conditions normales.
Équation de transfert de chaleur.
Équation du bilan thermique
Qb=?(I"-I”+???I°prs);
Dans ces équations, K est le coefficient de transfert de chaleur lié à la surface chauffante calculée, W/(m2-K) ;
T - différence de température, °C ;
Bр - consommation de carburant estimée, m3/s ;
H - surface de chauffe calculée, m2 ;
Coefficient de rétention de chaleur, prenant en compte les pertes de chaleur dues au refroidissement externe ;
I", I" - enthalpies des produits de combustion à l'entrée de la surface chauffante et à la sortie de celle-ci, kJ/m3 ;
I°prs est la quantité de chaleur introduite par l'air aspiré dans le conduit de fumée, en kJ/m3.
Dans l'équation Qt=K?H??t/Br, le coefficient de transfert thermique K est une caractéristique calculée du procédé et est entièrement déterminé par les phénomènes de convection, de conductivité thermique et de rayonnement thermique. L'équation du transfert de chaleur montre clairement que la quantité de chaleur transférée à travers une surface chauffante donnée est d'autant plus grande que le coefficient de transfert de chaleur et la différence de température entre les produits de combustion et le liquide chauffé sont grands. Il est évident que les surfaces chauffantes situées à proximité immédiate de la chambre de combustion fonctionnent avec une plus grande différence de température des produits de combustion et de température du fluide caloporteur. À mesure que les produits de combustion se déplacent dans le trajet des gaz, leur température diminue et les surfaces chauffantes arrière (économiseur d'eau) fonctionnent avec une différence de température plus petite entre les produits de combustion et le fluide chauffé. Par conséquent, plus la surface de chauffage par convection est éloignée de la chambre de combustion, plus grandes tailles il doit l'avoir et plus on dépense de métal pour sa fabrication.
Lors du choix de la séquence de placement des surfaces chauffantes par convection dans une chaudière, ils s'efforcent de disposer ces surfaces de manière à ce que la différence de température des produits de combustion et de température du milieu récepteur soit la plus grande. Par exemple, un surchauffeur est situé immédiatement après la chambre de combustion ou le feston, car la température de la vapeur est supérieure à la température de l'eau, et un économiseur d'eau est situé après la surface de chauffage par convection, car la température de l'eau dans l'économiseur d'eau est inférieure à la température d'ébullition. point d'eau dans la chaudière à vapeur.
L'équation du bilan thermique Qb=?(I"-I”+???I°prs) montre la quantité de chaleur que les produits de combustion donnent à la vapeur à travers la surface de chauffage par convection.
La quantité de chaleur Qb dégagée par les produits de combustion est égale à la chaleur absorbée par la vapeur. Pour le calcul, on précise la température des produits de combustion après la surface de chauffe calculée puis elle est affinée par approximations successives. A cet égard, le calcul est effectué pour deux valeurs de température des produits de combustion après le conduit de fumée calculé.
1. déterminer la surface de chauffage située dans le conduit de gaz calculé H = 68,04 m2.
La section transversale ouverte pour le passage des produits de combustion lors de l'écoulement transversal de tuyaux lisses F = 0,348 m2.
Sur la base des données de conception, nous calculons le pas transversal relatif :
1= S1 /dnar=110/51=2,2 ;
pas longitudinal relatif :
2 = S2 /d=90/51=1,8.
2. On accepte d'abord deux valeurs pour la température des produits de combustion après le conduit de fumée calculé : =200°С =400°С ;
3. Déterminer la chaleur dégagée par les produits de combustion (kJ/m3),
Qb =??(-+ ??k?I°prs),
Où? - coefficient de rétention thermique, déterminé au paragraphe 3.2.5 ;
I" - enthalpie des produits de combustion devant la surface chauffante, déterminée à partir du tableau 2 à la température et au coefficient d'excès d'air après la surface chauffante, précédant la surface calculée ; = 21810 kJ/m3 à = 1200 ° C ;
I" est l'enthalpie des produits de combustion après la surface chauffante calculée, déterminée à partir du tableau 2 à deux températures précédemment acceptées après la surface chauffante par convection ; = 3 500 kJ/m3 à = 200 °C ;
6881 kJ/m3 à =400°C ;
K - aspiration d'air dans la surface chauffante par convection, définie comme la différence des coefficients d'excès d'air à l'entrée et à la sortie de celle-ci ;
I°prs - l'enthalpie de l'air aspiré dans la surface chauffante par convection, à la température de l'air tв = 30 °C, est déterminée au paragraphe 3.1.
Qb1 =0,98?(21810-3500+0,05?378,9)=17925 kJ/m3 ;
Qb2=0,98?(21810-6881+0,05?378,9)=14612 kJ/m3 ;
4. Calculer la température estimée du flux des produits de combustion dans le conduit de convection (°C)
où et est la température des produits de combustion à l'entrée de la surface et à la sortie de celle-ci.
5. Déterminez la différence de température (°C)
T1=-tк = 700-187,95=512°С;
T2 =-tк=800-187,95=612°С;
où tk est la température du fluide de refroidissement, pour une chaudière à vapeur, elle est supposée égale au point d'ébullition de l'eau sous pression dans la chaudière, tn.p=187,95°C ;
6. Calculer la vitesse moyenne des produits de combustion dans la surface chauffante (m/s)
où Вр est la consommation de carburant estimée, en m3/s (voir clause 3.2.4) ;
F est la section transversale ouverte pour le passage des produits de combustion (voir article 1.2), m2 ;
Vg - volume de produits de combustion pour 1 kg de solide et combustible liquide soit pour 1 m8 de gaz (d'après le tableau de calcul 1 avec le coefficient d'excès d'air correspondant) ;
KP - moyenne température de conception produits de combustion, °C ;
7. Nous déterminons le coefficient de transfert de chaleur par convection des produits de combustion vers la surface chauffante lors du lavage transversal des faisceaux de couloirs :
К = ?н?сz ?сs ?сф;
où ?n est le coefficient de transfert de chaleur déterminé à partir du nomogramme de lavage transversal des faisceaux de couloirs (Fig. 6.1 lit. 1) ; ?n.1=84W/m2K à ?g.1 et dnar ; ?n.2=90W/m2K à ?g.2 et dnar ;
cz - correction du nombre de rangées de tuyaux le long du flux des produits de combustion, déterminé lors du lavage transversal des faisceaux de couloirs ; сz =1 à z1=10 ;
cs - correction de la disposition des poutres, déterminée lors du lavage transversal des poutres du couloir ; сs =1
sf - le coefficient qui prend en compte l'influence des changements dans les paramètres physiques de l'écoulement, est déterminé lors du lavage transversal des faisceaux de canalisations du couloir (Fig. 6.1 lit. 1) ;
cf1=1,05 à ; sf2=1,02 à ;
K1=84?1?1?1,05=88,2 W/m2K ;
K2=90?1?1?1,02=91,8 W/m2K ;
8. Nous calculons l'émissivité du flux de gaz à l'aide du nomogramme. Dans ce cas, il faut calculer l’épaisseur optique totale
kps=(kg?rп +kзл?µ)?p?s ,
où kg est le coefficient d'atténuation des rayons par les gaz triatomiques, déterminé au paragraphe 4.2.6 ;
rп - la fraction volumique totale des gaz triatomiques, tirée du tableau. 1;
kzl - coefficient d'atténuation des rayons par les particules éoliennes, kzl=0 ;
µ - concentration de particules de cendres, µ =0 ;
p - la pression dans le conduit de gaz, pour les chaudières sans pressurisation, est prise égale à 0,1 MPa.
Épaisseur de la couche rayonnante pour les faisceaux de tubes lisses (m) :
s=0,9?d?()=0,9?51?10-3 ?(-1)=0,18;
9. Déterminer le coefficient de transfert de chaleur ?l, en tenant compte du transfert de chaleur par rayonnement dans les surfaces chauffantes par convection, W/(m2K) :
pour un écoulement sans poussière (lors de la combustion de combustible gazeux) ?l = ?n??f?sg, où ?n est le coefficient de transfert de chaleur, déterminé par le nomogramme (Fig. 6.4 lit. 1) ; ?f - degré d'émissivité ;
сг - le coefficient est déterminé.
Pour déterminer ?n et le coefficient sr, on calcule la température du mur contaminé (°C).
où t est la température moyenne environnement, pour les chaudières à vapeur, on suppose qu'elle est égale à la température de saturation à la pression dans la chaudière, t= tн.п=194°С ;
T - lors de la combustion du gaz, on suppose qu'il fait 25 °C.
Tst = 25 + 187 = 212 ;
H1=90 W/(m2K) ?Н2=110 W/(m2K) à Tst, et ;
L1=90?0,065?0,96=5,62 W/(m2K);
L2=94?0,058?0,91=5,81 W/(m2K);
10. Nous calculons le coefficient de transfert de chaleur total des produits de combustion vers la surface chauffante, W/(m2-K),
? = ??(?k + ?l),
Où? - facteur d'utilisation, prenant en compte la diminution de l'absorption thermique de la surface chauffante due à son élimination inégale par les produits de combustion, au passage partiel des produits de combustion devant elle et à la formation de zones stagnantes ; est-il accepté pour les poutres à lavage croisé ? = 1.
1=1?(88,2+5,62)=93,82W/(m2-K);
2=1?(91,8+5,81)=97,61W/(m2-K);
11. Calculez le coefficient de transfert de chaleur, W/(m2-K)
Où? - coefficient d'efficacité thermique, (Tableaux 6.1 et 6.2 lit. 1 selon le type de combustible brûlé).
K1=0,85*93,82 W/(m2-K);
K2=0,85*97,61 W/(m2-K);
12. Déterminer la quantité de chaleur absorbée par la surface chauffante pour 1 m3 de gaz (kJ/m3)
Qt=K?H??t/(Bр?1000)
La différence de température ?t est déterminée pour la surface de chauffage par évaporation et convection (°C)
T1==226°C ; ?t2==595°С;
où tbouil est la température de saturation sous pression dans la chaudière à vapeur ;
Qt1==8636kJ/m3 ;
Qt2==23654kJ/m3 ;
13. Sur la base des deux valeurs de température acceptées et des deux valeurs obtenues de Q6 et Qt, une interpolation graphique est effectuée pour déterminer la température des produits de combustion après la surface chauffante. À cette fin, la dépendance Q = f() est construite, illustrée à la Fig. 3. Le point d'intersection des lignes droites indiquera la température des produits de combustion, qui doit être prise en compte dans le calcul. ===310°C ;
Fig3.
Tableau n°7 Calcul thermique des faisceaux de chaudières
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Valeur calculée |
Désignation |
Dimension |
Formule et justification |
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Surface chauffante |
Calculé selon le dessin |
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Section libre pour le passage du gaz |
Calculé selon le dessin |
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Pas transversal du tuyau |
Calculé selon le dessin |
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Pas de tuyau longitudinal |
Calculé selon le dessin |
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D'après le diagramme I-t |
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Enthalpie suite. grillage à la sortie de la boîte de vitesses |
D'après le diagramme I-t |
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Enthalpie suite. brûlant à l'entrée du poste de contrôle |