Средняя скорость дымовых газов равна

, (13)

где - объемный расход дымовых газов через секцию, м³/с;

- живое сечение для дымовых газов (см. табл.2), м².

Объемный расход дымовых газов через секцию находится по формуле

, (14)

где - средняя температура дымовых газов, ºС.

Теплофизические свойства определяются по табл.4 при средней температуре дымовых газов.

Таблица 4. Теплофизические свойства дыма (CO₂=13%; Н₂О=11%) и воздуха.

Для приближенных расчетов коэффициента теплоотдачи излучением в системе труб можно воспользоваться формулой

, (15)

где Со=5,67 Вт/(м²·К⁴) - коэффициент излучения абсолютно черного тела;

- эффективная степень черноты; (16)

- степени черноты дымовых газов и стенок труб;

- степень черноты дымовых газов при температуре стенок труб;

- соответственно температуры дымовых газов и стенок труб, К.

Степень черноты дымовых газов находится по формуле

, (17)

где - степень черноты углекислого газа, содержащегося в дымовых газах;

- степень черноты водяных паров;

- поправочный коэффициент.

Степень черноты дымовых газов при температуре стенок труб определяется по формуле

. (18)

Степени черноты и являются функциями температуры Т и произведения парциального давления на эффективную длину луча , то есть . Парциальное давление газа в смеси, Па, определяется как произведение его содержания в смеси (в долях) на абсолютное давление смеси (10⁵ Па).

Эффективная длина луча в шахматном пучке определяется по формулам

, (19)

, если ; (20)

, если . (21)

Значения , и находятся по номограммам, приведенным на рис.13.3, 13.4 и 13.5 [1].

Фактическое количество тепла, воспринятое поверхностью нагрева данной секции определяется по формуле

. (22)

Энтальпия дымовых газов на выходе из секции находится по формуле

, (23)

где - коэффициент сохранения тепла.

Истинное значение температуры дымовых газов в конце секции находится по интерполяционной формуле

. (24)

Расхождение между полученным и ранее принятым значениями температуры дымовых газов на выходе из секции не должно превышать 5%. В противном случае следует задаться полученным значением и расчет повторить.

Расчет котла-утилизатора выполняется в следующей порядке:

- выполняется расчет пароперегревателя;

- выполняется расчет испарительных секций;

- выполняется расчет экономайзера;

- выполняется расчет паропроизводительности котла.

Пример расчета пароперегревателя.

Расчет пароперегревателя выполняем для таких начальных условий:

- объем дымовых газов перед котлом V=85000 м³/ч;

- содержание в дымовых газах N2=70,5%, O2=5,5%;

- температура пара после пароперегревателя =376 ºС;

- температура подсасываемого воздуха =30 ºС;

- остальные параметры соответствуют расчетному заданию.

Согласно табл.1 выбираем для установки за печью котел-утилизатор типа КУ – 80 - 3.

Определяется по формуле (3) расчетное количество дымовых газов, проходящих через котел

м³/ч (24,2 м³/с)

Принимаем температуру дымовых газов за пароперегревателем ºС.

По формуле (9) находим температурный напор

ºС

По формуле (8) температура газового потока

ºС

По формуле (14) объемный расход дымовых газов

м³/с

По формуле (13) средняя скорость дымовых газов

м/с

По табл.4 определяем теплофизические свойства дымовых газов при температуре 622 ºС, используя интерполяционную формулу вида (24):

Коэффициент теплопроводности

Вт/(м·К)

Кинетическая вязкость

м²/с

По формуле (12) критерий Рейнольдса

По формуле (11) коэффициент конвективной теплоотдачи

Вт/(м²·К)

По формуле (19) определяем коэффициент

Так как , то по формуле (20) эффективная длина луча

м

Произведение парциального давления на эффективную длину луча:

Па·м;

Па·м.

По номограммам на рис.13.3, 13.4 и 13.5 [1] находим:

; .

По формуле (17) степень черноты дымовых газов

Энтальпия дымовых газов по табл.4

ºС ºС

_____________________________ ____________________________

кДж/м³ кДж/м³