Конвективную поверхность

Излучение высокотемпературного сжатого слоя как бы пронизывает пограничный слой и почти без изменения попадает на поверхность тела. Указанное положение приводит к тому, что из всех слагаемых эффективной энтальпии разрушения при конвективном нагреве в случае совместного конвективно-радиационного теплового воздействия при преобладающем вкладе излучения по существу сохраняет свое значение лишь «термодинамическая» составляющая.

С другой стороны, при интенсивном радиационном нагреве появляются новые способы отражения тепла, которые не могли использоваться в условиях конвективного нагрева. Мы рассмотрим лишь три из них, наиболее полно освещенные в отечественной и зарубежной литературе: поглощение падающего радиационного теплового потока вдуваемыми в пограничный слой газами с высокими коэффициентами поглощения; рассеяние падающего радиационного потока с помощью впрыска в пограничный слой мельчайших частиц;

Рис. 10-13. Способы тепловой защиты от совместного конвективно-радиационного теплового потока.

6. Принимается, что в теплообменнике, расположенном, в топке, обогрев по длине равномерный. В конвективно-радиационном теплообменнике поток радиационного тепла из топки также принимается равномерно распределенным по длине.

При этих допущениях динамика конвективно-радиационного теплообменника описывается следующей системой дифференциальных и алгебраических уравнений:

ний с комплексным параметром s. Используй уравнение состояния (7-13) и уравнение теплового баланса наружной стенки (7-20), исключим температуру рабочей среды А9 и температуру наружной стенки ДФн из уравнений энергии рабочей среды и газа. Тогда система изображающих дифференциальных уравнений конвективно-радиационного теплообменника будет иметь вид:

Выражения передаточных^функций W^. и W^. зависят от принятой модели разделяющей стенки и для случая плоской распределенной модели стенки конвективно-радиационного теплообменника приводятся в табл. 8-1. Для радиационных теплообменников и трубопроводов передаточные 'функции к температуре внутренней поверхности стенки Wuil получаются из приведенных общих выражений при условии р=0.

'Задача заключается в определении комплексных значений передаточных функций Wjk, связывающих /-выход с ^-входом при заданных значениях комплексного параметра s и коэффициентов уравнений динамики. Общее число передаточных функций для конвективно-радиационного теплообменника — 24. Для радиационных теплообменников и трубопроводов число передаточных функций снижается соответственно до 12 и 7. При моделировании динамических свойств парогенераторов на ЭВМ используются два способа определения частотных характеристик теплообменников: численный и аналитический.

Для каждого возмущения решение проводится N раз для заданной последовательности частот w = a)i, 0)2,... . . ., cojv- Выбор значений частоты может производится автоматически, если ,в исходной информации задан диапазон частот coo^w^coft, внутри которого частота изменяется с постоянным шагом Л<о. Всего интегрирование проводится 6N раз для конвективно-радиационного теплообменника. Время расчета полной матрицы частотных характеристик зависит от диапазона частот и в среднем составляет на БЭСМ-4 15 мин для одного теплообменника.

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.

Передаточные функции конвективно-радиационного теплообменника

Задача 2.60. Определить количество теплоты, воспринятое паром и конвективную поверхность нагрева пароперегревателя котельного агрегата паропроизводительностью D = 21 кгс/с, работающего на донецком угле марки А с низшей теплотой сгорания Q%=22 825 кДж/кг, если известны температура топлива при входе в топку /Т = 20°С, теплоемкость рабочей массы топлива с?=2,1 кДж/(кг'К), давление насыщенного пара ря.и = 4 МПа, давление перегретого пара />пп== 3,5 МПа, температура перегретого пара /П.П = 420°С, температура питательной воды ?„.„= 150°С, величина непрерывной продувки Р = 4%, кпд котлоагрегата (брутто) ?7гра=88%, коэффициент теплопередачи в пароперегревателе кт = 0,051 кВт/(м2 'К), температура газов на входе в пароперегреватель в уе = 950°С, температура газов на выходе из пароперегревателя 0пе = 605°С, температура пара на входе в пароперегреватель ?„.П=250°С и потери теплоты от механической неполноты сгорания топлива #4=4,0%.

Задача 2.61. Определить конвективную поверхность нагрева пароперегревателя котельного агрегата паропроизводительно-стью .0 = 13,6 кг/с, работающего на карагандинском каменном угле, если известны давление насыщенного пара ря.а — 4,5 МПа, давление перегретого пара рп п = 4 МПа, температура перегретого пара fnn = 450°C, коэффициент теплопередачи в пароперегревателе /спе = 0,045 кВт/(м2 • К), температура газов на входе в пароперегреватель 0пе'= 1052°С, температура газов на выходе из пароперегревателя 0и = 686°С и температура пара на входе в пароперегреватель /НЕ = 256°С.

Задача 2.62. Определить конвективную поверхность нагрева пароперегревателя котельного агрегата паропроизводительно-стью 73 = 7,05 кг/с, работающего на природном газе Саратовского месторождения состава: СО2 = 0.8%; СН4 = 84,5%; С2Н6=3,8%; С3Н8 = 1,9%; С4Н10 = 0,9%; С5Н12=0,3%; N2 = 7,8%, если известны давление перегретого пара ^п.п=1,4 МПа, температура перегретого пара ?ПЛ, = 280°С, температура питательной воды /ПВ=110°С, величина непрерывной продувки Р=4%, кпд котлоагрегата (брутто) ^=91%, энтальпия продуктов сгорания на входе в пароперегреватель /пе= 17 320 кДж/кг, энтальпия продуктов сгорания на выходе из пароперегревателя /пе= 12 070 кДж/кг, присос воздуха в газоходе пароперегревателя Аапе = 0,05, температура воздуха в котельной /В = 30°С, потери теплоты в окружающую среду q$=lu/o, коэффициент теплопередачи в пароперегревателе кпе = 0,05 кВт/(м2 • К) и температурный напор в пароперегревателе А/пе = 390°С.

Задача 2.63. Определить конвективную поверхность нагрева пароперегревателя котельного агрегата, работающего на донецком угле марки А состава: Ср = 63,8%; Нр=1,2%; 8^=1,7%; Np = 0,6%; OP=1,3%; Ар = 22,9%; И^ = 8,5%, если известны расчетный расход топлива В7=\,1 кг /с, температура пара на входе в пароперегреватель /Н.Ц = 316°С, температура перегретого пара

Задача 2.72. Определить конвективную поверхность нагрева экономайзера котельного агрегата паропроизводительностью D = 4,0 кг /с, работающего на природном газе, если известны температура воды на входе в экономайзер /п.в = 100°С, температура воды на выходе из экономайзера 1"пъ=152°С, коэффициент теплопередачи в экономайзере кэ = 0,02 кВт/(м2'К), температура газов на входе в экономайзер 0Э = 280°С и температура газов на выходе из экономайзера в"3= 150°С.

Задача 2.73. Определить количество теплоты, воспринятое водой, конвективную поверхность нагрева экономайзера котельного агрегата паропроизводительностью Z> = 5,45 кг/с, работающего на донецком каменном угле марки Т с низшей теплотой сгорания QS=24 365 кДж/кг, если известны давление перегретого пара ра п = 1 ,4 МПа, температура перегретого пара гпп = 260°С, температура питательной воды fn.B=104°C, кпд котлоагрегата (брутто) ?7ipa=88%, величина непрерывной продувки Р = 3%, температура воды на выходе из экономайзера i'B=164°C, коэффициент теплопередачи в экономайзере кэ = 0,021 кВт/(м2'К), температура газов на входе в экономайзер 0Э=290СС, температура газов на выходе из экономайзера 0Э=150°С и потери теплоты от механической неполноты сгорания q4 — 4% .

Конвективную поверхность нагрева экономайзера находим по формуле (2.45):

Задача 2.74. Определить энтальпию воды на выходе и конвективную поверхность нагрева экономайзера котельного агрегата паропроизводительностью D — 5,9 кг/с, работающего на донецком угле марки А, если известны расчетный расход топлива ?р = 0,62 кг/с, количество теплоты, воспринятое водой в экономайзере Q3=2520 кДж/кг, температура питательной воды *п.в==Ю00С. коэффициент теплопередачи в экономайзере кэ= 0,021 кВт/(м2'К), величина непрерывной продувки Р=4%, температура газов на входе в экономайзер $з = 320°С и температура газов на выходе из экономайзера в'3= 170°С.

Задача 2.80. Определить конвективную поверхность нагрева воздухоподогревателя котельного агрегата, работающего на до-

Задача 2.81. Определить конвективную поверхность нагрева воздухоподогревателя котельного агрегата паропроизводитель-ностью D = 5,9 кг/с, работающего на донецком угле марки Т состава: Ср = 627%; НР=ЗД%; SS = 2,8%; Np = 0,9%; Op=l,7%; Лр = 23,8%; 1^=5,0%, если известны давление перегретого пара _Рп.п=1,4 МПа, температура перегретого пара fn.n = 275°C, температура питательной воды /„.„= 100°С, кпд котлоагрегата (брутто) '7ipa=:88%, величина непрерывной продувки Р=4%, температура воздуха на входе в воздухоподогреватель /В = 30°С, температура воздуха на выходе из воздухоподогревателя /В = 170°С, коэффициент избытка воздуха в топке 0^=1,3, присос воздуха в топочной камере Аат = 0,05, присос воздуха в воздухоподогревателе Аавп = 0,06, коэффициент теплопередачи в воздухоподогревателе #„„ = 0,0178 кВт/(м2 ' К), температура газов на входе в воздухоподогреватель 0ВП=402°С, температура газов на выходе из воздухоподогревателя 0ВП=300°С и потери теплоты от механической неполноты сгорания топлива #4 = 4%.

Конвективную поверхность нагрева воздухоподогревателя определяем по формуле (2.49):