Конвективных теплообменников

§ 2.4. РАСЧЕТ КОНВЕКТИВНЫХ ПОВЕРХНОСТЕЙ НАГРЕВА КОТЕЛЬНОГО АГРЕГАТА

Для расчета конвективных поверхностей нагрева (пароперегреватели, экономайзеры и т. п.) определяют следующее. Теплота, отданная продуктами сгорания,

5-57. А н т у ф ь е в В. М., Эффективность различных форм конвективных поверхностей, изд-во «Энергия», 19Gb.

определение конструктивных характеристик и размеров радиационных и конвективных поверхностей нагрева;

Коэффициент ы тепловой эффективности Ф для конвективных поверхностей нагрева при обдувке или очистке

При горизонтальном или наклонном расположении труб конвективных поверхностей нагрева сыпучие и рыхлые отложения могут превращаться в плотные. Сернистые мазуты при сжигании без присадок в с большими избытками воздуха ат дают плотные отложения на трубах пароперегревателя и воздухоподогревателя, прочно сцепленные с металлической стенкой. При совместном сжигании мазута и торфа, мазута и АШ также образуются прочные отложения.

Для очистки конвективных поверхностей нагрева, расположенных в газоходах с температурой до 700'°С, используются обдувочные аппараты с трубой из жаропрочной стали, постоянно находящейся в газоходе. На вращающейся трубе / имеется несколько сопл 2, через которые выходит пар или воздух и обдувает трубы в радиусе до 1,5 м. Общий вид такого аппарата приведен на рис. 5-57.

Для конвективных поверхностей нагрева с различным расположением труб разработан метод очистки металлической дробью, падающей с некоторой высоты и разрушающей отложения. Ударяясь о полусферу разбрасывателя 5, дробь (рис. 5-60) рассеивается по газоходу и, падая, сбивает отложения с труб.

Пример выполнения несущего каркаса для экранированной топочной камеры и верхнего расположения барабана котлоагрегата производительностью 27,8 кг/с (100 т/ч) приведен на рис. 5-66 (каркас для конвективных поверхностей нагрева — конвективной шахты не показан).

Любой котельный агрегат состоит из топочного устройства, радиационных и различного назначения конвективных поверхностей нагрева. Под компоновкой котельного агрегата принято понимать взаимное размещение в потоке продуктов сгорания радиационных и располагаемых после них конвективных поверхностей нагрева.

Конструкции стальных водогрейных котлов можно подразделить по компоновке поверхностей на три основные группы: П-образные; горизонтальные и башенные. Схемы расположения топки / и конвективных поверхностей нагрева 2 в каждом из указанных типов стальных водогрейных котлов приведены на рис. 6-7.

В [Л. 67, 68] частотный метод успешно применен к расчету динамических характеристик сложных моделей 'конвективных теплообменников. Расчеты для широкого диапазона частот выполняются достаточно быстро. Подробно расчет частотных характеристик теплообменников рассматривается в следующем параграфе этой главы. Здесь для характеристики метода важно только отметить, что расчет частотных характеристик вследствие линейности задачи может проводиться в отдельности для каждого теплообменника независимо от его соединения по трактам рабочей среды и газа с другими теплообменниками парогенератора.

Таким образом, операторы Rjh, /=-/, ?>г, р, ^; &=/, 9, Д., связывающие входные и выходные координаты теплообменника, выражаются в явном виде через трансцендентные функции Яп и комплексы, составленные из коэффициентов уравнений динамики, комплексного параметра преобразования Лапласа по времени s и передаточных функций разделяющей стенки. Выше были приведены выражения и показан способ их определения для наиболее общего случая конвективно-радиационного теплообменника со сжимаемой рабочей средой, распределенными по длине температурой газа и энтальпией рабочей среды. Вид Rjk не зависит от модели разделяющей стенки. Выбор модели стенки влияет только на выражения передаточных функций WQt, W#B. Операторы Rjk для трубопроводов, радиационных теплообменников и прямоточных конвективных теплообменников совпадают с соответствующими передаточными функциями Wjh-В случае противоточного конвективного теплообменника возмущения по температуре газа задаются в точке Х=1. Операторы Rjh получены в результате решения задачи Коши, когда возмущения считались заданными в точке Х=0. Поэтому для противоточного теплообменника передаточные функции Wjh не совпадают с Rjh, а определяются комбинацией последних в соответствии с табл. 8-2.

Для конвективных теплообменников коэффициент теплоотдачи от газа к стенке ai определяется по известному из теплового расчета значению коэффициента теплоотдачи k и вычисленному по (8-27) значению коэффициента теплоотдачи с^ от стенки к среде:

а для конвективных теплообменников задается непосредственно в исходной информации (из теплового расчета). Критерий Sti в уравнении энергии газов определяется исходя из теплового баланса конвективного теплообменника по формуле

ТВых = {А^"ь •-., А^'к} — вектор выходных координат парогенератора по температуре газов размерностью К (где К — число конвективных теплообменников в газовом тракте парогенератора);

Модель смешения газовых потоков используется для описания участков газохода, в которых параллельно по ходу газов расположены существенно различные по свойствам и обогреваемой поверхности участки трактов рабочей среды. Такой участок газохода представляется схемой с параллельным расположением конвективных теплообменников, которые в пределах участка не связаны между собой, имеют одинаковую температуру газа на входе. Расход газа в каждой из параллельных ветвей соответствует долям расхода топлива bit Ь2, Ь3, условно приходящимся на каждую из поверхностей я известным по результатам статического расчета. Температура на выходе из участка газохода определяется уравнением смешения (9-6) по температурам за каждым теплообменником.

где Ег— квадратная матрица порядка К (число конвективных теплообменников). Строки этой матрицы, соот-

рактеристик теплообменников по всем каналам, результаты расчетов выходных координат на трех этапах решения, массив входов конвективных теплообменников по температуре газов для начального приближения при следующем значении частоты и др. Кроме того, результаты расчетов по всем частотам должны накапливаться во внешней памяти для последующего пересчета частотных характеристик во временные. Универсальность и массовость расчетов обеспечиваются тем, что алгоритм построен независимо от конкретной схемы и режима работы парогенератора. Реализуемость зависит от объема оперативной и внешней памяти и наличия библиотеки подпрограмм (процедур) для действий с комплексными числами.

Общие исходные данные о расчетной схеме включают в себя числовые значения следующих параметров: N — число всех теплообменников; К — число конвективных теплообменников, K
Информация о связи конвективных теплообменников по газовому тракту задается однострочной таблицей размерностью К или /(+'!> если имеется паропаровой теплообменник. Порядковый номер элемента соответствует номеру конвективного теплообменника ~по ходу газов, а значение — номеру в расчетной схеме по ходу рабочей среды. Для паропарового теплообменника задается номер теплообменника, расположенного перед ним по вторичному пару.

Рис. 7.1. Котлоагрегат как система, состоящая из радиационных и конвективных теплообменников. 1 — горелка; 2 — топочная камера (радиационная часть); 3—конвективная часть; 4 — воздухоподогреватель; 5—экономайзер; 6 — конвективный испаритель; 7 — радиационный испаритель; S — радиационный перегреватель; 9 — конвективный перегреватель; 10 — промежуточный перегреватель; II — питательный насос; 12 — дутьевой вентилятор.