Tài liệu Lò hơi chương 5 docx

Ver. 1.0 66 Chơng 5. Trao đổi nhiệt trong lò hơi Trao đổi nhiệt trong thiết bị lò hơi bao gồm hai dạng là bức xạ và đối lu. Trong phạm vi buồng lửa trao đổi nhiệt bức xạ là chủ yếu vì ở đây có bức xạ trực tiếp từ ngọn lửa có nhiệt độ cao đến các bề mặt truyền nhiệt bố trí trong buồng lửa, còn thành phần đối lu ở đây không đáng kể do tốc độ của dòng khói nhỏ và do các ống sinh hơi bị tro bám bẩn nên có trở lực nhiệt lớn. Trong đờng khói của lò hơi có cả trao đổi nhiệt đối lu và trao đổi nhiệt bức xạ. Trong đờng khói có bức xạ nhiệt là do có các khí ba nguyên tử và các hạt tro, hạt than bay theo khói, nhng trao đổi nhiệt đối lu là chủ yếu. Chính vì vậy các bề mặt truyền nhiệt đặt trong đờng khói đợc gọi là bề mặt truyền nhiệt đối lu. 5.1 Khả năng bức xạ của ngọn lửa Dựa theo cờng độ bức xạ trong vùng phổ thấy đợc ngời ta phân chia các dạng ngọn lửa sáng, nửa sáng, không sáng. Sự bức xạ của ngọn lửa sáng và nửa sáng là do các hạt ở thế rắn trong sản phẩm cháy, đó là các hạt cốc, hạt tro, hạt mồ hang. Sự bức xạ của ngọn lửa không sáng là do có các khí ba nguyên tử nh SO 2 , CO 2 , H 2 O trong buồng lửa. Cờng độ bức xạ của các hạt rắn trong ngọn lửa phụ thuộc vào kích thớc các hạt, tính chất và nồng độ của chúng trong thể tích của buồng lửa. Sự bức xạ của các chất khí ba nguyên tử trong buồng lửa đợc xác đinh bởi nồng độ các chất khí này và bởi chiều dày của thể tích bức xạ. Hệ số bức xạ nhiệt của môi trờng khí đợc biểu thị qua định luật Bu-ghe (Bouguer) 1 gp g kps ae = , (5-1) trong đó: g k là hệ số làm yếu tia bức xạ bởi một môi trờng khí; p p là tổng phân áp suất của các khí ba nguyên tử, MPa; s là chiều dày hiệu quả của lớp bức xạ, m. Hệ số bức xạ của ngọn lửa (hay độ đen của ngọn lửa) khi đốt nhiên liệu rắn đợc xác định theo biểu thức sau 1 l l kps ae = , (5-2) trong đó: l k là hệ số làm yếu bức xạ bởi môi trờng buồng lửa; p là áp suất của các chất khí trong buồng lửa, MPa. Chiều dày hiệu quả của lớp bức xạ trong buồng lửa s đợc tính theo công thức: 3,6 bl v V s F = , m (5-3) trong đó: bl V là thể tích buồng lửa, m 3 ; Ver. 1.0 67 v F là diện tích các tờng buồng lửa m 2 . Khi đốt bột than trong buồng lửa phun, ngọn lửa sáng choán hầu nh toàn bộ thể tích buồng lửa (xem hình vẽ 5.1) và độ chiếu sáng của ngọn lửa khá đồng đều theo chiều cao của buồng lửa. Hệ số làm yếu bức xạ bởi môi trờng buồng lửa đợc tính theo công thứ: kkrk k l g ntrtrc = +à+ kkrk k l g ntrtrc =+à+, (5-4) trong đó: () rr r 22 nROHO =+là tổng các phần thể tích của các khí ba nguyên tử; tr k là hệ số làm yếu bức xạ bởi các hạt tro; tr à là nồng độ tro trong khói; c k là hệ số làm yếu bức xạ bởi các hạt cốc; là hệ số kể đến khả năng phản ứng của nhiên liệu (kém phản ứng hay có khả năng phản ứng cao). Ngọn lửa sinh ra khi đốt nhiên liệu rắn nói chung thuộc kiểu ngọn lửa nửa sáng. Ngọn lửa khi đốt khí và đốt FO quy ớc gồm hai phần là phần sáng và phần không sáng, do vậy hệ số bức xạ nhiệt của ngọn lửa (độ đen của ngọn lửa) đợc xác định nh sau: () ama 1ma ls ks =+ , (5-5) trong đó: s a là hệ số bức xạ nhiệt của phần ngọn lửa sáng đợc xác định theo công thức (5-2), còn k l đợc thay bằng k s : kkkr sm g n = + , với m k là hệ số làm yếu tia bức xạ bởi các hạt mồ hóng; ks a là hệ số bức xạ nhiệt của phần ngọn lửa không sáng, tức là của môi trờng khí đợc xác định theo công thức (5-1); m là hệ số xác định phần thể tích buồng lửa bị tâm ngọn lửa choán đầy. Khi đốt khí thiên nhiên: 0,1m = . Khi đốt FO: 0,55m = . Khi đốt nhiên liệu rắn: 1m = . Hệ số bức xạ nhiệt của buồng lửa (hay độ đen của buồng lửa) bl a đợc xác định qua hệ số bức xạ nhiệt của ngọn lửa l a và hệ số hiệu quả nhiệt của dàn ống trên tờng, cụ thể là: Hình 5.1. Sự thay đổi độ đen ngọn lửa theo chiều cao buồng lửa. 1-khi đốt bột than; 2-khi đốt mazut (FO) Ver. 1.0 68 1 a 1 11 a bl d l = + . (5-6) Dòng nhiệt bức xạ trung bình đợc các dàn ống sinh hơi hấp thu là 4 3 T qca 10 100 l bx 0 bl d = , kW/m 2 (5-7) trong đó: l T là nhiệt độ hiệu quả trung bình của môi trờng khí trong buồng lửa, K; d là hệ số hiệu quả nhiệt của dàn ống đợc xác định nh sau: x d =, (5-8) với x là hệ số góc và là hệ số bám bẩn quy ớc. 5.2 Tính trao đổi nhiệt bức xạ trong buồng lửa Sự truyền nhiệt từ ngọn lửa đến các dàn ống sinh hơi đặt trên tờng buồng lửa là một quá trình rất phức tạp, ở đây quá trình trao đổi nhiệt xảy ra đồng thời với quá trình cháy nhiên liệu. chính sự cháy nhiên liệu đã tạo ra nguồn nhiệt bên trong môi trờng bức xạ. Phơng pháp tính trao đổi nhiệt trong buồng lửa dựa trên việc sử dụng đồng thời các kết quả nghiên cứu giải tích và thực nghiệm. Phơng pháp này xuất phát từ khả năng ứng dụng lý thuyết đồng dạng để phân tích các quá trình xảy ra trong buồng lửa. Công thức bán thực nghiệm của A. M. Gurvich đợc viết dới dạng không thứ nguyên sau đây đợc dùng làm cơ sở để tính trao đổi nhiệt trong buồng lửa: 0,6 " 0,6 Bo Bo Ma bl 0,6 bl = + , (5-9) Công thức này thể hiện sự liên hệ giữa nhiệt độ không thứ nguyên của khói ở cửa ra buồng lửa bl '' và tiêu chuẩn Boltzmann (Bo), tiêu chuẩn này đặc trng cho tỷ lệ giữa lợng nhiệt sinh ra khi cháy nhiên liệu so với cờng độ tỏa nhiệt tối đa đến các bề mặt dàn ống đặt trên tờng. Đặc tính của trờng nhiệt độ trong thể tích buồng lửa cũng đợc kể đến qua hệ số M . Nhiệt độ không thứ nguyên của khói bl '' là tỷ số giữa nhiệt độ khói ở cửa ra buồng lửa bl ''T (K) và nhiệt độ đoạn nhiệt (nhiệt độ cháy lý thuyết) a T (K): T T bl bl a '' ''= , (5-10) Chúng ta luôn luôn có 1 bl '' < và nó đặc trng cho mức độ giảm nhiệt độ của khói trong thể tích buồng lửa do có trao đổi nhiệt. Số Bo đợc xác định theo các công thức sau: Ver. 1.0 69 BVc Bo cFT tt gg 3 0dva = , (5-11) và 4 BQ 1 Bo cFT1 tt bx 0dva bl '' = . (5-12) Đặc tính nhiệt chủ yếu của buồng lửa là lợng nhiệt sinh ra hữu ích trong buồng lửa bl Q và entanpi của khói ở chỗ ra khỏi buồng lửa (ở cửa ra buồng lửa) bl '' I . Nhiệt lợng sinh ra hữu ích trong buồng lửa bl Q đợc xác định theo công thức sau: 346 4 100 q q q QQ QQ Q 100 q lv bl tr kk kkn g tth =++ , (5-13) trong đó: Q lv tr là nhiệt lợng tàng trữ trong nhiên liệu dùng để đốt; kk Q là nhiệt lợng do không khí nóng và không khí lạnh mang vào buồng lửa; kkn g Q là nhiệt lợng không khí thu đợc do nó đợc sấy sơ bộ ở phía trớc bộ sấy không khí chính của lò hơi; tth Q là nhiệt lợng do khói tái tuần hoàn từ đuôi lò về buồng lửa. Nhiệt lợng do không khí mang vào buồng lửa kk Q bao gồm nhiệt lợng trong không khí nóng và nhiệt lợng do không khí lạnh lọt vào buồng lửa, tức là: Q kk = Q kkn + Q kkl (5-14) = () () ( ) ( ) kkl 0 kkngbl kkl 0 kkngblbl CtVCtV ++ ,(5-14) trong đó: bl là hệ số lọt không khí lạnh vào buồng lửa; n g là hệ số lọt không khí lạnh vào hệ thống nghiền than. Entanpi của khói ở cửa ra buồng lửa bl '' I đợc xác định theo bảng I ứng với giá trị nhiệt độ khói ở cửa ra buồng lửa bl '' đã chọn trớc đây. Nếu nh toàn bộ nhiệt lợng sinh ra hữu ích trong buồng lửa bl Q đợc truyền hoàn toàn cho sản phẩm cháy thì ta có nhiệt độ cháy lý thuyết (cực đại) và thờng gọi là nhiệt độ cháy đoạn nhiệt của nhiên liệu: () Q Vc bl a tb = , (5-15) trong đó () tb Vc là tổng nhiệt dung riêng trung bình của sản phẩm cháy 1 kg nhiên liệu trong khoảng nhiệt độ 0 a ữ (kJ/kgK). Nhiệt độ cháy đoạn nhiệt phụ thuộc vào dạng nhiên liệu và vào hệ số không khí thừa và có giá trị nh sau: 1700 1850 a =ữ o C đối với than nâu và than bùn; 1850 2100 a =ữ o C đối với than đá, antraxit, FO và khí thiên nhiên. Ver. 1.0 70 Việc tính toán trao đổi nhiệt trong buồng lửa dựa trên hai phơng trình chủ yếu sau: - Phơng trình cân bằng nhiệt: () ( ) ( ) QQI Vc bx bl bl a bl g '' ''= = , (5-16) - Phơng trình trao đổi nhiệt bức xạ: () 11 B Q c a xF T T 10 44 tt bx 0 bl v l tr =, (5-17) ở đây là hệ số giữ nhiệt; ( ) g Vc là nhiệt dung trung bình của các chất khí trong khoảng nhiệt độ abl ''ữ (kJ/kg o K). Phơng trình (5-17) có thể đợc viết dới dạng khác: 11 T BQ ca xFT 1 .10 T 4 4 tr tt bx 0 bl v l 4 l = . (5-18) Khi thay T 1 T 4 tr 4 l = và x d = ta đợc: 11 BQ ca FT10 4 tt bx 0 bl d v l = . (5-19) Từ (5-19) ta tìm đợc diện tích của tờng buồng lửa: 11 BQ F10 ca T tt bx v 4 0bl dl = , m 2 (5-20) Hệ số M kể đến đặc tính của trờng nhiệt độ trong buồng lửa cần đợc đa vào công thức (5-20), hệ số này đợc xác định tùy thuộc vào vị trí tơng đối của điểm có nhiệt độ cực đại trong buồng lửa X: M = A- B.x, (5-21) trong đó A và B là các hệ số thực nghiệm, các hệ số này có giá trị khác nhau khi đốt các dạng nhiên liệu khác nhau. Đối với buồng lửa một buồng: - Đốt FO và nhiên liệu khí: M0,540,2X = ; - Đốt nhiên liệu rắn có khả năng phản ứng cao trong buồng lửa phun và trong buồng lửa ghi: M = 0,59 0,5M; - Đốt nhiên liệu rắn kém phản ứng (antraxit và than gầy) trong buồng lửa phun và các loại than có độ tro cao: M = 0,59 0,5M; Đối với buồng lửa phun giá trị tối đa của M lấy không lớn hơn 0,5 không phụ thuộc vào X . Vị trí tơng đối của điểm có nhiệt độ cực đại trong buồng lửa X đợc xác định bằng tỷ số giữa khoảng cách từ đáy buồng lửa hay từ giữa phễu tro lạnh đến mặt phẳng có nhiệt độ cực đại của khói (thờng ở độ cao của trục vòi phun) h vf và khoảng cách đến giữa cửa ra buồng lửa H bl (xem hình vẽ 5.2): h X H = vf bl , (5-22) Ver. 1.0 71 Hình 5.2. Vị trí tơng đối củađiểm có nhiệt độ cực đại trong buồng lửa Khi tính nhiệt thiết kế buồng lửa, công thức để xác định diện tích bề mặt tờng buồng lửa có dạng sau: 2 11 3 "" BQ T 1 F101 5,67.a MT T M T tt bx a v 32 bl d bl a bl = , m 2 (5-23) Khi tính nhiệt kiểm tra buồng lửa phải xác định nhiệt độ khói ở cửa ra buồng lửa theo công thức sau: " T 273 a 1M Bo a bl 0,6 bl = + , o C (5-24) hay cụ thể hơn là công thức: () " 11 T 273 5,67 F a T M101 BVc a bl 0,6 3 dtb v bl a tt tb = + , o C (5-25) trong đó: dtb là hệ số hiệu quả nhiệt trung bình của dàn ống đặt trên tờng; () tb Vc là tổng nhiệt dung trung bình của sản phẩm cháy. 5.3. Tính toán trao đổi nhiệt trong đờng khói phía sau buồng lửa 5.3.1. Trao đổi nhiệt bức xạ trong đờng khói của lò hơi Lợng nhiệt hấp thu bằng bức xạ của một đơn vị bề mặt truyền nhiệt đối lu ở phần đuôi lò đợc xác định bởi phơng trình sau () a1 qa TT 2 44 tr bx 0 tr + = , W/m 2 (5-26) ở đây: a là độ đen của khói có kể đến các hạt tro chứa trong khói; tr a là độ đen của bề mặt hấp thu nhiệt bằng bức xạ (để tính tỏa nhiệt bức xạ cho bề mặt truyền nhiệt đối lu ta lấy 0,08 tr a = ), T là nhiệt độ tính toán của dòng khói thờng tính bằng trung bình cộng của nhiệt độ khói vào và ra khỏi bề mặt truyền nhiệt tính toán (K), tr T là nhiệt độ vách ngoài của bề mặt hấp thu nhiệt bằng bức xạ có kể đến bám bẩn (K). Ver. 1.0 72 Phơng trình (5-26) có thể viết dới dạng khác nh sau: () () 1TT a1 qaT t 21TT 4 tr 3 tr bx 0 tr tr + = , W/m (5-27) hay () qt bx bx tr = , W/m 2 (5-28) trong đó là nhiệt độ của khói ( o C). Do đó hệ số tỏa nhiệt bức xạ của sản phẩm cháy bx đợc tính theo công thức: () 11 T 1 a1 T 5,67.10 a T T 2 1 T 3 tr 3 tr bx tr + = , W/m 2 K (5-29) Nhiệt độ vách ống có bám tro bụi tr t hấp thu nhiệt bằng bức xạ lấy bằng nhiệt độ trung bình của lớp bẩn bám bên ngoài tr t và tính theo phơng trình: 1 tt q tr 2 =++ , o C (5-30) trong đó: t là nhiệt độ trung bình của môi trờng lu động bên trong ống, bằng trung bình cộng của nhiệt độ đầu và nhiệt độ cuối ( t(tt)/2''' = + ), o C; là hệ số bám bẩn bề mặt truyền nhiệt đối lu (trở lực nhiệt của lớp bẩn bám trên bề mặt ngoài của ống hoặc của lớp chất chịu lửa và lớp xỉ trên dàn ống có gai, m 2 K/W; 2 là hệ số tỏa nhiệt từ vách ống đến môi chất lu động trong ống, W/m 2 K; q là suất nhiệt lợng hấp thu của bề mặt truyền nhiệt đợc tính toán, kW/m 2 . Độ đen của môi trờng khói trong trờng hợp tổng quát đợc biểu diễn bằng phơng trình sau: kps a1e = . (5-31) Tích số kps gọi là tổng lực hấp thu của sản phẩm cháy, kps càng lớn thì độ đen của môi trờng khói càng lớn. Tổng lực hấp thu đối với dòng khói có chứa các hạt tro đợc xác định theo công thức: () kps k r k ps gn tr tr =+à , (5-32) trong đó: tr k là hệ số làm yếu bức xạ trong thể tích có các hạt tro bụi; tr à là nồng độ tro trong sản phẩm cháy, g/m 3 . Hệ số làm yếu bức xạ bởi các hạt tro rắn đợc tính theo công thức: 1 k7 dT tr 2 n = , (5-33) với n d là đờng kính hạt tro ( m à ). Ver. 1.0 73 Chiều dày của lớp bức xạ giữa các ống trong chùm ống đối lu s phụ thuộc vào bớc ống ngang tơng đối 1 (/)sd và bớc ống dọc tơng đối 2 (/)sd, thờng 0,1 0,2s =ữ m. 5.3.2 Trao đổi nhiệt đối lu Bề mặt truyền nhiệt đối lu thờng có dạng chùm ống. Trong lò hơi môi chất (hơi, nớc, hỗn hợp hơi nớc) chuyển động bên trong ống và khói chuyển động bên ngoài ống. Khói có thể bọc ngang hay bọc dọc chùm ống. ở bề mặt truyền nhiệt đối lu thờng dòng khói bọc ngang ống. ống đợc bố trí so le hay song song. ở bộ sấy không khí kiểu ống thì khói đi trong ống và không khí đi ngang bên ngoài ống. Khi thiết kế cấu tạo các bề mặt truyền nhiệt đối lu của lò hơi phải xác định kích thớc của bề mặt ấy và chọn hình dạng tối u của chùm ống. Khi đó phải kể đến các điều kiện xác định độ tin cậy, độ kinh tế và giá thành của toàn thiết bị. Các kích thớc hình học của các bề mặt truyền nhiệt đối lu đợc chọn từ những điều kiện trao đổi nhiệt, bám tro, mài mòn ống và tiêu thụ điện năng để khắc phục trở lực chuyển động của khói. 5.3.2.1. Các phơng trình cơ bản Để tính toán bề mặt truyền nhiệt đối lu ta dùng hai phơng trình cơ bản là phơng trình truyền nhiệt và phơng trình cân bằng nhiệt. Phơng trình truyền nhiệt (trao đổi nhiệt) cho phép xác định lợng nhiệt hấp thu của bề mặt truyền nhiệt kH t Q B tt = , kJ/kg (5-34) trong đó: Q là nhiệt lợng do bề mặt truyền nhiệt tính toán hấp thu bằng đối lu và bức xạ, kJ/kg; k là hệ số truyền nhiệt, W/m 2 K; H là bề mặt truyền nhiệt tính toán, m 2 ; t là độ chênh lệch nhiệt độ giữa môi trờng nóng và môi chất đợc đốt nóng, K; tt B là lợng nhiên liệu tiêu hao tính toán, kg/s. Trong các chùm ống đối lu H (m 2 ) đợc lấy bằng toàn bộ bề mặt ngoài của ống (về phía khói). Bề mặt truyền nhiệt của bộ sấy không khí kiểu ống đợc tính theo đờng kính trung bình của ống. Phơng trình cân bằng nhiệt dùng để tính nhiệt lợng do khói truyền đi bằng nhiệt lợng do hơi, nớc hay không khí hấp thu: () QII I 0 gg kklọt '''= + , kJ/kg (5-35) ở đây: g ' I và g '' I là entanpi của khói vào và ra khỏi bề mặt truyền nhiệt tính toán, kJ/kg; 0 kklọt I là nhiệt lợng do không khí lạnh lọt mang vào. Nhiệt lợng do môi chất (hơi, nớc, không khí) hấp thu đợc tính theo các công thức sau: - Đối với bộ quá nhiệt đối lu và bộ quá nhiệt kiểu băng ống: Ver. 1.0 74 () D QiiiQ B q x g .ô bx tt '' '=+, kJ/kg (5-36) - Đối với bộ hâm nớc và vùng quá độ của lò hơi trực lu: () D Qii B tt '' ' = , kJ/kg (5-37) trong đó: D là lu lợng hơi nớc đi qua bề mặt truyền nhiệt tính toán, kg/s; ''i và 'i lần lợt là entanpi của hơi (nớc) ở chỗ ra và chỗ vào bề mặt tính toán, kJ/kg; g .ô i là lợng nhiệt do 1 kg hơi truyền cho nớc làm lạnh (ở bộ giảm ôn kiểu bề mặt), kJ/kg. - Đối với bộ sấy không khí: ( ) '' 0 QII 2 0 skk skk skk skk " ' = + , (5-38) trong đó: skk '' là tỷ lệ giữa lợng không khí ở sau bộ sấy không khí và lợng không khí lý thuyết cần thiết () '' skk bl bl n g =; skk là hệ số lọt không khí vào bộ sấy không khí, đợc lấy bằng lợng rò từ phía không khí. Để xác định kích thớc của bề mặt truyền nhiệt hoặc lợng nhiệt đợc truyền đi ta phải biết hệ số truyền nhiệt và độ chênh lệch nhiệt độ trung bình. 5.3.2.2. Hệ số truyền nhiệt Trong các chùm ống đối lu sự truyền nhiệt tiến hành quá vách trụ nhiều lớp tức là qua ống có bám bẩn bên ngoài và cáu cặn bám bên trong. Khi tính nhiệt thì hệ số truyền nhiệt thờng đợc xác định theo các công thức cho vách phẳng nhiều lớp. Điều này không gây ra sai số lớn đối với các bề mặt truyền nhiệt làm bằng các ống trơn đồng thời đơn giản rất nhiều cho việc tính toán. Hệ số truyền nhiệt đối với vách phẳng nhiều lớp đợc biểu diễn bằng công thức sau: 1 k 11 tr kl c 1trklc 2 = ++++ , W/m 2 K (5-39) trong đó: 1 và 2 lần lợt là hệ số tỏa nhiệt từ môi trờng nóng đến vách ống và từ vách ống đến môi trờng đợc đốt nóng, W/m 2 K; kl và kl lần lợt là chiều dày và hệ số dẫn nhiệt của kim loại vách ống, W/mK; tr tr = là trở lực nhiệt của lớp bẩn bám trên ống hay còn gọi là hệ số bám bẩn ống, m 2 K/W; cc là nhiệt trở của lớp cặn cáu bám trên bề mặt bên trong ống, m 2 K/W. Thông thờng nhiệt trở tỏa nhiệt từ khói đến vách ( ) 1 1 và nhiệt trở đi qua lớp bám bẩn có trị số lớn nhất. Ver. 1.0 75 Nhiều khi trong tính toán coi rằng không có cáu cặn bám và bỏ qua nhiệt trở của vách kim loại. Nh vậy đối với bộ quá nhiệt hệ số truyền nhiệt đợc xác định theo công thức: 1 1 12 2 1 11 1 1 k == ++ ++ , W/m 2 K (5-40) Công thức này đợc dùng để tính bề mặt truyền nhiệt của bộ quá nhiệt. ở bộ quá nhiệt thờng 2 1000 W/m 2 K và 1 100 < W/m 2 K, tuy nhiên khi không kể đến nhiệt trở 2 1 có thể phạm sai số trong việc xác định bề mặt đốt của bộ quá nhiệt đến 4%. ở bộ hâm nớc và bề mặt sinh hơi có ( ) 3 2 520 10= ữ ì (W/m 2 K) nên nhiệt trở 2 1 có thể bỏ qua, do đó: () 11 k1= + , W/m 2 K (5-41) ở bộ sấy không khí 12 . Vì đối với bộ sấy không khí ta không có những số liệu về nhiệt trở của lớp bám bẩn và mức độ bọc không đều bề mặt bởi dòng khói và dòng không khí nên ảnh hởng đồng thời của chúng đợc kể đến bằng hệ số sử dụng xác định qua thực nghiệm. Do vậy hệ số truyền nhiệt đối với bộ sấy không khí đợc tính theo công thức: 12 12 12 1 k 11 = = + + , W/m 2 K (5-42) Hệ số sử dụng phụ thuộc dạng nhiên liệu đốt và kiểu bộ sấy không khí. Hệ số truyền nhiệt k ở bộ sấy không khí quay (kiểu hoàn nhiệt) đợc xác định theo công thức: 11 2 2 k 11 xx = + , W/m 2 K (5-43) trong đó: 1 xF/F g = là tỷ số giữa diện tích tiết diện cho khói đi và diện tích tiết diện tổng của bộ sấy không khí; 2 xF/F kk = là tỷ số giữa diện tích tiết diện cho không khí đi và diện tích tiết diện tổng của bô sấy không khí; 1 và 2 là hệ số tỏa nhiệt từ khói đến vách kim loại và từ vách kim loại cho không khí; là hệ số kể đến ảnh hởng của tính không ổn định của sự trao đổi nhiệt, đợc xác định phụ thuộc vào tốc độ quay của rôto nh sau: n (vòng/phút) 0,5 1,0 1, 5 0,85 0,97 1,0 [...]... thông số hơi, sản lợng hơi của lò và đặc tính của nhiên liệu Nếu lò hơi có bộ quá nhiệt trung gian thì trong nhiệm vụ thiết kế cần cho biết lu lợng và thông số của hơi quá nhiệt trung gian ở chỗ vào và ra khỏi bộ quá nhiệt trung gian Việc tính nhiệt kiểm tra đợc tiến hành cho lò hơi đã có sẵn, nh vậy là đã biết kiểu lò hơi và buồng lửa, đặc tính hình học của các bề mặt truyền nhiệt khác của lò Mục đích... Thiết kế bộ sấy không khí 2 Thứ tự tính nhiệt kiểm tra lò hơi Việc tính nhiệt kiểm tra lò hơi đợc thực hiện bằng phơng pháp gần đúng liên tiếp Lúc đầu cho sơ bộ nhiệt độ khói thải ra khỏi lò hơi thải , trên cơ sở đó thực hiện tính nhiệt của lò hơi và tính toán chính xác giá trị của thải Tiếp đó xác định hiệu suất của lò hơi lò và tính các lợng nhiên liệu tiêu hao B , Btt Sau khi chọn sơ bộ giá trị của... của lò hơi có thể trên cơ sở các số liệu nhận đợc để tiến hành tính khí động, thủy động, sức bền và chế độ nhiệt độ của các ống, chế độ nớc và chất lợng hơi, động lực học của thiết bị lò hơi và toàn bộ khối lò hơi tuabin Tiếp sau đó tính hệ thống chuẩn bị nhiên liệu và các phần tử của lò nh vòi phun chính, vòi phun phụ, 5. 4.2 Những phơng trình cơ bản Thiết bị lò hơi bao gồm một số lợng lớn các bề mặt... của thiết bị lò hơi Tính kiểm tra đợc thực hiện khi thay đổi nhiệt độ nớc cấp, nhiệt độ hơi quá nhiệt, nhiên liệu đốt có tính chất khác so với nhiên liệu dùng khi thiết kế Các đại lợng cần phải tìm khi tính kiểm tra là nhiệt độ khói ở cuối buồng lửa '' bl và trên dọc đờng khói đi và xác định nhiệt độ và tốc độ khói, nớc, hơi, không khí ở từng phần tử của lò hơi Sau khi tính nhiệt của lò hơi có thể trên... đó 1 = s1 d và 2 = s2 d (5- 45b) (5- 45c) Khi 2 2, 1 < 1 ,5 thì Cs =1, Khi 2 < 2, 1 > 3 thì thay 1 = 3 vào công thức (5- 45b) * Hệ số tỏa nhiệt đối lu khi dòng khói bao phủ ngang chùm ống đặt sole đợc xác định theo công thức: đl = Re 0,6 Pr 0,33C's C'z , W/m2K (5- 46) d trong đó: C's là hệ số đợc xác định tùy thuộc vào bớc ngang tơng đối 1 và vào giá trị của 1 = 1 , (5- 47) '2 1 Ver 1.0 76 ở đây... - (5- 60c) đợc viết cho từng bề mặt truyền nhiệt 5. 4.3 Thứ tự tính toán 1 Thứ tự tính nhiệt thiết kế lò hơi có bao hơi (có tuần hoàn tự nhiên) Phác thảo kiểu dáng lò hơi; - Tính toán thể tích không khí lý thuyết cần thiết và thể tích sản phẩm cháy Xác định thể tích thực của không khí và sản phẩm cháy (khói); - Xác định entanpi của sản phẩm cháy và của không khí; - Tiến hành cân bằng nhiệt của lò hơi, ... tử của lò hơi đợc thiết kế, để đảm bảo nhận đợc sản lợng hơi và các thông số định mức của hơi ứng với thành phần nhiên liệu và nhiệt độ nớc cấp cho trớc Trong nhiệm vụ tính toán phải cho biết sản lợng hơi định mức của lò, các thông số của hơi ở chỗ ra khỏi bộ quá nhiệt, nhiệt độ nớc cấp và đặc tính của nhiên liệu Kiểu lò, phơng pháp đốt nhiên liệu, kiểu buồng lửa, nhiệt độ khói Ver 1.0 79 thoát và nhiệt... môi trờng đợc đốt nóng 5. 4 Tính nhiệt thiết bị lò hơi 5. 4.1 Khái niệm Tính nhiệt của lò hơi có thể là tính chế tạo hay tính kiểm tra Phơng pháp tính là chung cho cả hai trờng hợp Tính nhiệt chế tạo và tính nhiệt kiểm tra khác nhau ở mục đích tính và các đại lợng cần phải tìm Tính nhiệt chế tạo nhằm xác định kích thớc buồng lửa và độ lớn bề mặt truyền nhiệt của mọi phần tử của lò hơi đợc thiết kế, để... nhiệt sử dụng trong thiết bị lò hơi: r v BQ lv lò = D ( i qn i nc ) + D trg ( i trg i trg ) + D xả ( i' i nc ) , (5- 58) t 6 với lò = 1 q i , % i=2 Ver 1.0 80 b Phơng trình biểu diễn sự cân bằng giữa lợng nhiệt nhận đợc từ sản phẩm cháy cộng với lợng lọt không khí lạnh và nhiệt lợng truyền cho môi chất và toả vào môi trờng xung quanh: Btt ( I'' I' ) + Q lọt = Di , (5- 59) 3 Phơng trình trạng... nhiệt và của toàn bộ lò hơi đợc mô tả bằng một hệ các phơng trình: Cân bằng vật chất, cân bằng năng lợng, trao đổi nhiệt và trao đổi chất, trạng thái và chuyển động 1 Phơng trình cân bằng vật chất Phơng trình cân bằng vật chất đợc viết cả cho chất tải nhiệt và cho khói Đối với chất tải nhiệt ta có: D h = D ncấp + D xả , kg/s (5- 56) Đối với khói ta có: 0 Vk = Vk0 + ( 1) Vkk , (5- 57) 2 Phơng trình cân . chất lợng hơi, động lực học của thiết bị lò hơi và toàn bộ khối lò hơi tuabin. Tiếp sau đó tính hệ thống chuẩn bị nhiên liệu và các phần tử của lò nh vòi. lợng hơi định mức của lò, các thông số của hơi ở chỗ ra khỏi bộ quá nhiệt, nhiệt độ nớc cấp và đặc tính của nhiên liệu. Kiểu lò, phơng pháp đốt nhiên liệu,