X T= 0,3 Đối với các buồng đốt kiểu lớp dày, ghi xích hoặc ghi cố định T= 0,14.
TÍNH TỐN CÁC BỂ MẶT ĐỚT ĐƠÌ LƯU
6.1. CÁC BIỂU THỨC TÍNH TỐN c ơ BẢN
Các bề mặt đối lưu là các bề mặt đốt của lị hơi, ở đĩ quá trình trao đối nhiệt thực hiện bằng trao đổi nhiệt đối lưu, đây là các chùm ống sinh hơi, các bộ quá nhiệt phân bố sau các giàn feston, các bộ sấy khơng khí và bộ hâm nước. Các bộ quá nhiệt kiểu rèm bơ' trí ngay sau giàn feston, một phần bộ quá nhiệt đối lưu nhận nhiệt khơng chí bằng trao đổi nhiệt đối lưu, mà cịn nhận bức xạ nhiệt trực tiếp từ buồng đốt, gọi là các bề mặt đốt bức xạ + đối lưu. Khi tính tốn các bề mật bức xạ + đối lưu, người ta sử dụng phương pháp tính các bề mặt hàm nĩng đối lưu cĩ tính đến sự hấp thụ nhiệt bức xạ trực tiếp từ buồng đốt.
Chương này sẽ đề cập đến phương pháp tính tốn các bề mặt đốt đối lưu của lị hơi; ở các chương sau sẽ giới thiệu và đưa ra các cơng thức tính tốn bề mặt đối lưu của giàn ống sinh hơi đối lưu (xem chương 7), của bộ quá nhiệt (xem chương 8), và của bộ hâm nước và các bộ sấy khơng khí (xem chương 9).
ở trạng thái nhiệt xác lập, lượng nhiệt do mơi chất đốt nĩng (khĩi) toả ra phải bằng lượng nhiệt hấp thụ bởi các mơi chất bị đốt nĩng (nước, hơi nước, khơng khí). Đối với bề mặt đối lưu bất kỳ, lượng nhiệt do khĩi toả ra, kJ/kg (kJ/m3) tính như sau:
Qt= < P Ơ ’ - I ” + A a I ° hu) ( 6 . 1 )
ở đây: <|) - hệ số giữ nhiệt; r và I ” - entanpi của khĩi ở đầu vào và đầu ra bề mặt đốt đĩ, kj/kg (kJ/m3); Aa - độ lọt khơng khí trong đoạn đường khĩi; I°hu - entanpi của khơng khí lý thuyết ỏ nhiệt độ khơng khí lọt th, kJ/kg (kJ/m3), được xác định từ bảng I(ỡ) hay theo cơng thức r hu= v °c tbth . Đối với bộ sấy khơng khí, nhiệt độ khơng khí lọt được coi bằng nhiệt độ trung bình của khơng khí (ở các giới hạn của đoạn sấy khơng khí được tính); đối với tất cả các đường ống dẫn khĩi cịn lại bằng nhiệt độ khơng khí lạnh. Nhiệt dung riêng trung bình của khơng khí ctb = 1,3 kJ/m3
Ở các bể mặt đối lưu, nhiệt truyển từ khĩi tới mịi chất bị đốt nĩng (nước, hơi nước, khơng khí), kJ/kg (kj/m 3) bằng đối lưu và được xác định từ phương trình truyền nhiệt:
Q x = k.HAt / ( 1 0 3Bp) ( 6 .2 )
ở đây: k - hệ số truyền nhiệt của bề mặt đĩ (W/m2.K), được xác định theo cơng thức ở mục
At - độ chênh nhiệt độ trung bình (°C) cũng được xác định theo cơng thức ở mục 6.2; Bp - tiêu hao nhiên liệu tính tốn, kg/s;
H - diện tích tính tốn của bề mặt đốt đối lưu, m2.
Ớ các chùm ống đối lưu diện tích tính tốn của bề mặt đốt đĩ được lấy bằng diện tích bề mặt ngồi các ống, từ phía khĩi. Ngoại trừ ở bộ sấy khơng khí kiểu ống, diện tích bề mặt của chúng là giá trị trung bình số học của các diện tích bề mặt theo các phía khĩi và phía khơng khí.
Diện tích bề mặt đốt của bộ sấy khơng khí kiểu hồn nhiệt bằng diện tích của cả hai mặt của tất cả các tấm lĩt lượn sĩng của bộ sấy.
6.2. XÁC ĐỊNH HỆ s ố TRUYỂN n h i ệ t
Hệ số truyền nhiệt đối với các bề mặt đốt phẳng và các chùm ống trơn cùa lị hơi cĩ
thể xác định theo cơng thức;
k = —------— — ------- —ỉ - ------— ------- —---- (6.3)
1/cXj + ỗ-J- / Ầ(~p + ỗ £ / A.2 + A h + 1 / ơ-2
ở đây: 1/ơị và 1/ơi - nhiệt trở khi toả nhiệt từ khĩi tới vách và từ vách phảng tới mơi chất bị đốt, m2.K/W;
SctAct - nhiệt trở của vách, m2.K/W;
5zA z - nhiệt trở của lớp bám bẩn từ hướng mơi chất đốt nĩng (khí), m2.K/W;
ỗhAh - nhiệt trở của lớp bám bẩn từ phía mơi chất bị đốt nĩng (nước, hơi nước, khơng khí), m2.K/W;
Nhiệt trở của vách kim loại ỗctAct rất nhỏ, vì vậy khi tính hệ số truyền nhiệt cĩ thể bỏ qua.
Hiện nay người ta sử dụng rộng rãi bộ sấy khơng khí cĩ các bề mặt đốt phi kim loại (ví dụ từ các ống thuỷ tinh). Nhiệt trở vách các bộ sấy khơng khí này cần phải được tính đến khi xác định hệ số truyền nhiệt k.
Lớp bám bẩn cĩ thể xuất hiện từ phía chất nhận nhiệt (nước, hơi nước, khơng khí), lớp bám bẩn bên trong đường ống sinh hơi cĩ thể làm xấu quá trình truyền nhiệt. Các quy phạm vận hành kỹ thuật yêu cầu chế độ làm việc của lị hơi là khơng bám bẩn. Vì vậy khi tính hệ sơ' truyền nhiệt, nhiệt trở lớp bám bẩn SH Ah bỏ qua.
Đối với các bề mặt của giàn sinh hơi và của bộ hâm nước, do các giá trị của hệ số toả nhiệt a 2 lớn, nên nhiệt trở l / a 2 nhỏ và bỏ qua khi tính tốn.
Nhiệt trở của lớp bám bẩn từ phía khĩi Ơ3A 3 gọi là hệ số bám bẩn 8, phụ thuộc vào các yếu tố như tốc độ của khĩi, đường kính ống và sự bố trí các ống. Đối với các trường hợp khi mà sự phụ thuộc của 8 vào các yếu tố chưa xác định đầy đủ, hệ số bám bẩn ở dạng tường minh khơng đưa vào tính tốn. Khi này hệ số truyền nhiệt được xác định cĩ kể đến hệ số hiệu quả nhiệt của bề mặt Vị/, là tỷ số giữa hệ số truyền nhiệt của giàn ống bị bám bẩn so với giàn ống sạch, xác định bằng phương pháp thực nghiệm.
Giá trị cùa hệ số bám bẩn 8 và hệ sơ' hiệu quả nhiệt VỊ/ của các bề mặt đốt l ị hơi sẽ đưa ra dưới đây.
Hệ sơ' truyền nhiệt k cĩ tính đến hệ sơ' bám bẩn 8 được tính cho các chùm ống phân bơ' kiểu so le lưu động ngang, khi đốt nhiên liệu rắn, theo cơng thức:
a. Đối vĩi các bộ quá nhiệt
k = -------- — - (6.4)
1 + ( 8 + 1 / ơ - 2 )CC|
b. Đơi vĩi các bộ hâm nước và các bề mặt đốt sinh hơi
k = — ^ - (6.5)
ỉ + 8.0C]
Hệ sơ' truyền nhiệt k cĩ tính đến hệ sơ' hiệu quả nhiệt Vị/ khác được tính trong các chùm ống bơ' trí song song đốt nhiên liệu rắn trong tất cả các chùm ống trơn (bố trí so le hoặc song song) khi đốt khí và mazut, cịn trong tất cả các chùm ống trơn khĩi đi dọc khi đốt tất cả các dạng nhiên liệu sẽ tính theo cơng thức:
a. Đối với các bộ quá nhiệt
k = y - a , a 2-
CX] + a2 (6.6)
b. Đối với các bộ tiết kiệm và các bê mặt hâm nĩng bay hơi
k = Vị/a.j (6.7)
Hệ sơ' bám bẩn 8 (m2.KẠV) của các chùm ống bơ' trí so le, khĩi lưu động ngang, khi đốt tất cả các nhiên liệu, được tính theo cơng thức:
8 = e0.Cj.C(j)p + Ae (6.8)
ở đây eu - hệ số bám bẩn ban đầu xác định theo đồ thị hình 6. la;
Cj - hệ sơ' hiệu chinh về đường kính ống, xác định theo đồ thị hình 6 .1 b;
C<Ị, = 1 < > - hệ sơ' hiệu chỉnh cho thành phần phân đoạn của tro (đối với than bùn Cộp = 0,7);
Ae - hệ sơ' hiệu chỉnh mà các giá trị của nĩ cho trong bảng 6.1.
H ình 6.1. Đồ thị để xác định hệ số bám bẩn của các
chùm ống trơn bố trí kiểu so le khi đốt nhiên liệu rắn:
a- hệ số bám bẩn ban đầu E0; b- hệ số hiệu chỉnh về đường kính ống Cj.
Bảng 6.1. Hệ số hiệu chỉnh Ae của hệ sơ' bám bẩn
(dùng cho các chùm ống so le khi đốt nhiên liệu rắn)
Bể mặt đốt Hệ số hiệu chỉnh As
bề mặt cĩ thổi bụi bề mạt khơng cĩ thổi bụi Giàn feston, các chùm ống sinh hơi bộ quá 0,003 0,005
nhiệt
Cấp thứ hai của bộ hâm nước ở ỡ’ > 400°c 0,002 0,004
Cấp thứ một của bộ hâm nước, bộ hâm
nước một cấp ỡ ’ < 400°c 0,001 0,002
Giá trị hệ sơ' hiệu quả nhiệt của bề mặt đốt của các chùm ống lưu động dọc, chùm ống lưu động ngang, bố trí song song đốt nhiên liệu rắn và cả các chùm ống trơn, khi đốt khí và mazut được cho trong bảng 6.2.
Các hệ sơ' toả nhiệt từ khĩi tới vách ống a¡ (W/m2.K) và từ vách ống tới hơi a 2
(W/m2.K) cĩ trong các cơng thức (6.4) 4- (6.7), được xác định cĩ xét đến các hướng dẫn đưa ra dưới đây.
Khi dịng lưu động hỗn hợp cả dọc và ngang, đi qua các cụm ống trơn (hình 6.2), hệ sỏ' truyền nhiệt được xác định riêng đối với các đoạn lưu động dọc và ngang theo tốc độ khĩi trung bình, xác định đối với mỗi phần riêng biệt. Hệ sơ' truyền nhiệt của bể mặt đốt tính theo
các cơng thức (6.4) -T- (6.7) tương ứng với các dạng lưu động, cĩ hệ số bám bẩn, hệ số hiệu quả nhiệt VỊ/ khác nhau.
Hệ số truyền nhiệt khi này lấy trung bình theo cơng thức:
I k ngHn + kcloc^doc - -
k = H +H ------- ^ H(joc (6 -9)
trong đĩ: kng, Hng - tương ứng là hệ số truyền nhiệt và diện tích phần bề mặt đốt mà ở trong vùng đĩ khĩi lưu động ngang.
kj,,,., Hdọc - tương ứng là hệ số truyền nhiệt và diện tích phần bề mặt đốt mà ở đĩ khĩi lưu động dọc.
Bảng 6.2. Giá trị của các hệ số hiệu quả nhiệt của bề mặt các chùm ống trơn
Bề mặt đốt Dạng nhiên liệu Hệ số
Các chùm ống, bộ quá nhiệt và các bộ hâm nước kiểu Antraxit, các than gầy,
ống trơn lưu động ngang, các chùm ống so le và lưu than bùn phay 0,55
độna dọc Các than đá và than nâu 0,6
Giàn feston bố trí kiểu so le và song song, các chùm Mazut 0,6
ống sinh hơi, bộ quá nhiệt Khí 0,8
Bộ hâm nước ống trơn của các lị hơi cơng suất nhỏ Mazut 0,5 (nhiệt độ nước ở đầu vào khơng lớn hơn 100°C) Khí 0,8 Cấp thứ hai của bộ hàm nước lị hơi cơng suất trung Mazut 0,6 bình và các bộ hâm nước một cấp ở 0' > 400°c Khí 0,8
Cấp đầu của bộ hâm nước và các bộ hâm nước một Mazut 0,55
cấp (ở 9' < 400°C) Khí 0,85
L ư u ỷ: