ВУЗ: Не указан
Категория: Не указан
Дисциплина: Не указана
Добавлен: 23.10.2024
Просмотров: 80
Скачиваний: 0
Рис. 67. Номограмма для определения коэффициента ослабления лучей трехатомными газами
Эффективную толщину излучающего слоя для гладкотрубных пуч
ков определяют по формулам: |
|
|
|||
при |
к + к <--• j |
|
|
|
|
|
dn |
^ |
1,87 к + к |
|
|
|
|
s = |
m ; |
( 101) |
|
|
|
|
— |
|
|
при |
7 < — |
^<<13 |
|
|
|
|
dи |
2,82 к + к |
|
|
|
|
|
s = |
10,6) dHM, |
( 102) |
|
|
|
|
dH |
|
|
где t%— средние поперечные и продольные шаги труб в пучке, м.
.Вт/(м2- °С) oCjj- ctHdCr
Рис. 68. Номо грамма для опре деления коэффи циента теплоотдачи излучением
123
Коэффициент |
ослабления |
лучей |
трехатомнымй газами находят |
|||||||
по формуле |
|
0 ,0 8 |
+ |
1 ,6 р н |
п |
/ |
|
t J_ 07Q |
|
|
, |
__ |
П QÖ |
|
|||||||
|
I |
* г Н 20 |
/ 1 |
*пот п |
(103) |
|||||
Г_'К (Рсоа + Рнао)рД |
' |
>000 |
||||||||
|
||||||||||
По формуле (103) построена номограмма (рис. 67) для определе ния kr в зависимости от парциального давления водяного пара рн 0,
средней температуры потока /пот и произведения суммарного парци ального давления рп на эффективную толщину излучающего слоя pns.
По формуле (97) построена номограмма (рис. 68) для определения коэффициента теплоотдачи излучением. Коэффициент теплоотдачи излучением ал следует учитывать при расчете конвективного тепло обмена только в поверхностях нагрева испарительных труб и паро перегревателя.
§ 34. Теплопередача через стенку
Передача тепла от греющей среды к нагреваемой через раздели тельную стенку называется теплопередачей.
По закону Ньютона мощность теплового потока Qlt переданного от дымовых газов к поверхности наружной стенки, Я, равна:
Qi — а і (Л Сг) н • |
О04) |
По закону Фурье мощность теплового потока Q2, пройденного че рез Я стенки толщиной 6, равна:
Q2 = -j-[t'CT- Q H . |
(104а) |
По закону Ньютона мощность теплового потока Q3, отданного по верхностью стенки Я нагреваемой воде, пару или воздуху, равна:
Q3= a 2 |
(1046) |
При установившемся процессе мощность теплового потока, отда ваемого дымовыми газами наружной поверхности стенки, должна рав няться мощности теплового потока, передаваемого через стенку от внут ренней поверхности стенки к воде, пару или воздуху, т. е.
Q i — Qz — Qs — Q-
Произведя некоторые преобразования, получают формулу для подсчета мощности теплового потока, передаваемого от греющей среды к нагреваемой через однослойную стенку:
Q ~ ------ |
г Н ( к - к ) \ |
(105) |
аг л сс2
аналогично для трехслойной стенки:
Q = |
0м I бв |
Я (ty--t2), |
(106) |
1 . |
. _— _— |
|
|
124
где otj — коэффициент |
теплоотдачи |
от газов к стенке, Вт/(м2-°С), |
а.2 — коэффициент |
теплоотдачи |
от стенки к нагреваемой среде, |
Вт/(м2 • °С). |
|
|
Отношение бJ k Mназывается термическим сопротивлением стенки,
аобратная величина Лм/бм тепловой проводимостью.
Обозначив
k = l — |
------г Вт/(м2'°с )- |
(107) |
сц ^ ^ |
X а2 |
|
получают в окончательном виде выражение |
|
|
Q = kH(t1- t 2), |
(108) |
|
где k — коэффициент теплопередачи, Вт/(м2-°С), показывает, |
какая |
|
мощность теплового потока передается от греющей среды к нагревае мой через стенку с поверхностью нагрева 1 м2 при разности темпера тур греющей и нагреваемой среды, равной 1°С.
Определение коэффициента теплопередачи. В общем случае коэф фициент теплопередачи определяют по формуле (107), полученной для случая плоской многослойной стенки; однако эту формулу можно при менить и при расчетах теплопередачи в трубчатых поверхностях на грева парогенератора.
Расчетную формулу (107) для конкретных случаев теплообмена
ф
можно упростить. Отношение — = е представляет собой коэффици-
ент загрязнения. Для парогенераторных труб и стенок бм = 0,002 —
— 0,004 м, а коэффициент теплопроводности стали Хм = = 46,5 (Вт/(м-°С), поэтому отношение представляет собой сравни тельно малую величину и в расчетах ею можно пренебречь.
Современные судовые парогенераторы питаются водой высокого качества и работают в безнакипном режиме, поэтому сопротивление слоя накипи на внутренней поверхности труб практически отсутст-
вует |
6 В А |
|
|
|
и — = 0. |
|
|
|
|
|
Лв |
поверхности |
нагрева |
собственного парогенера |
Влиянием 1/а2 для |
||||
тора |
и экономайзера |
пренебрегают, |
так как |
величина коэффициента |
теплоотдачи от стенки к воде а 2 во много раз больше а 1.
На основании указанных выше положений составлены расчетные формулы для определения k применительно к основным элементам
конвективной поверхности нагрева: |
|
|
||
для |
испарительной поверхности |
|
|
|
|
k = -7 ^ |
— Вт/(м2-°С); |
(109) |
|
|
1+ |
ecti |
|
|
для |
пароперегревателей |
|
|
|
|
k = — 7 аі , |
Вт/(м2-°С); |
(ПО) |
|
|
1+ (, + |
т ; Ь |
|
|
125
Рис. 69. Номограмма для определения коэффициента теплоотдачи от стенки к пару
для |
экономайзеров |
|
|
|
|
|
k = |
- |
- |
Вт/(м2-°С); |
(111) |
|
|
I + scoaK |
|
|
|
для |
воздухоподогревателей |
|
|
|
|
|
k = l |
-..3 g»_ |
Вт/(м2-°С), |
(112) |
|
|
|
«X + |
ot2 |
|
|
где g — коэффициент использования газохода; для |
судовых воздухо |
||||
подогревателей 5 = 0,8 -г- 0,95. |
|
|
|
||
Коэффициент теплоотдачи от стенки к пару определяют по номо грамме, приведенной на рис. 69.
Коэффициент теплоотдачи от стенки к воздуху в воздухоподогре вателе находят по формулам и соответствующим им номограммам, которые используются для определения коэффициента теплоотдачи конвекцией от газов к стенке (см. рис. 65 и 66).
Среднюю скорость воздуха, необходимую для выполнения расчета
по номограммам, вычисляют по формуле |
|
||
К |
св |
і в + 273 м/с, |
(113) |
|
273 |
|
|
где FB— площадь живого сечения для прохода воздуха, м2;
/в — средняя температура воздушного потока, °С.
Всреднем значения коэффициентов для отдельных поверхностей нагрева составляют:
|
а, |
а2 |
k |
Испарительная поверхность . . . . |
45—70 |
3500—7000 |
35—60 |
П ароперегреватель........................... |
93—115 |
800—2300 |
45—70 |
Водяной эконом айзер....................... |
25—45 |
2300—4500 |
30—55 |
Воздухоподогреватель....................... |
25—45 |
45—75 |
20—25 |
Уравнение теплопередачи. Уравнение (108) справедливо для оп ределения мощности теплового потока лишь в том случае, если тем пературы греющей и нагреваемой сред постоянны.
В действительности же ни одна из этих температур не сохраняет постоянного значения по всей поверхности нагрева. Так, в парогене раторе передача тепла осуществляется при понижении температуры греющей среды (дымовых газов) и при повышении температуры нагре ваемой среды (воды, пара, воздуха). Характер изменения разности температур зависит от направления движения потоков греющей и нагреваемой сред. Для определения мощности теплового потока поль зуются формулой теплопередачи
Q = kH Д/ср. |
(114) |
Различают обычно три основные схемы движения: прямоток, про тивоток и перекрестный ток. При прямотоке среды движутся на всем пути в одном направлении; при противотоке движение сред происхо дит параллельно в противоположных направлениях. Перекрестный ток характеризуется наличием взаимно перекрещивающихся потоков теплообменивающихся сред. Схемы изменения температуры при пря мотоке и противотоке приведены на рис. 70.
127
Среднюю разность температур для прямотока или противотока определяют как среднелогарифмическую разность температур:
&кр — д^б — Д^м |
(115) |
2,31g М б ’
Д^м
где Аг'б и АtM— большая и меньшая разности температур теплообменивающихся сред, °С.
Рис. 70. Схемы изменения температуры при прямотоке и противотоке
|
л |
|
л |
|
я |
л |
|
|
|
|
|||
up |
I |
Я |
I |
) |
л |
) |
% |
л |
( |
ш tz |
|||
|
|
ІА |
|
|
|
|
|
к |
|
л |
|
Л |
|
|
|
Рис. 71. Схемы перекрестных токов |
|
|||
При |
- ^ < 1 , 7 |
среднюю |
разность |
температур можно |
определить |
|
|
Мм |
|
|
|
|
|
как среднюю арифметическую разность температур: |
|
|||||
|
|
|
Д^б + Мы |
|
(116) |
|
|
|
ср ■ |
|
|
||
При |
прямотоке: |
|
|
|
|
|
|
|
^ в — к |
к> |
~~ к |
к * |
|
При |
противотоке: |
|
|
|
|
|
|
|
^ б ~ к |
к ' ^ к |
к |
к- |
|
Подставив значения в формулу (116), получим
128