Контактно-поверхностный котел

Лист1

  A B C D E F G H I J K L M N
1 Характеристики продуктов сгорания
2 1. Средние изобарные объемные с (ккал/нм3 оК) теплоемкости сухого воздуха и продуктов сгорания, составляющих газовую смесь
3                            
4 t, оС Сухой воздух СО2 О2 N2 H2O     t, оС Сухой воздух СО2 О2 N2 H2O
5 0 0.3098 0.3821 0.3119 0.3092 0.3569                
6  100 0.3106 0.4061 0.3147 0.3095 0.3595     1100 0.3395 0.5338 0.3557 0.3352 0.4180
7 200 0.3122 0.4269 0.3189 0.3104 0.3636     1200 0.3422 0.5407 0.3584 0.3378 0.4244
8 300 0.3146 0.4449 0.3239 0.3121 0.3684     1300 0.3447 0.5469 0.3608 0.3404 0.4306
9 400 0.3174 0.4609 0.3290 0.3144 0.3739     1400 0.3470 0.5526 0.3631 0.3427 0.4366
10 500 0.3207 0.4750 0.3339 0.3171 0.3797     1500 0.3492 0.5578 0.3653 0.3449 0.4425
11                            
12  600 0.3240 0.4875 0.3384 0.3201 0.3857     1600 0.3513 0.5626 0.3673 0.3470 0.4481
13 700 0.3274 0.4988 0.3426 0.3233 0.3920     1700 0.3532 0.5671 0.3693 0.3490 0.4537
14 800 0.3306 0.5090 0.3463 0.3265 0.3984     1800 0.3551 0.5712 0.3712 0.3508 0.4589
15 900 0.3338 0.5181 0.3498 0.3295 0.4050     1900 0.3568 0.5750 0.3730 0.3525 0.4639
16 1000 0.3367 0.5263 0.3529 0.3324 0.4115     2000 0.3585 0.5785 0.3748 0.3541 0.4688
17                            
18  2. Состав продуктов сгорания и необходимое количество воздуха и кислорода при сжигании метана 
Qн= 35825 кДж/м3 = 8550 ккал/м3 (α=1)
19                            
20 Для сжигания 1 м3 газа требуется, м3 При сжигании 1 м3 газа выделяется, м3    
21 кислорода воздуха СО2 Н2О N2 всего  
22 2 9.52 1 2 7.52 10.52  
23                            
24  3. Состав продуктов сгорания  при сжигании метана Qн= 35825 кДж/м3 = 8550 ккал/м3 (α≠1) [воздух: 9,52*(α-1)]
25                            
26 К-т избытка 
воздуха, α 		При сжигании 1 м3 газа выделяется, м3 Влагосо-держание,  
г/м3		 Точка росы, оС
27 СО2 Н2О N2 воздух (А) всего
28 1.2 1 2 7.52 1.904 12.424 128 60
29 1.4 1 2 7.52 3.808 14.328 111 56
30 1.7 1 2 7.52 6.664 17.184 93 53
31 2 1 2 7.52 9.52 20.04 49 49
32 2.2 1 2 7.52 11.424 21.944    
33                            
34                            
35 4. Теплоемкость продуктов сгорания I ккал/нм3 газа
36 It = (Vco2*Cco2 + Vн2o*Cн2o + VN2*CN2 +  VA*CA)*t
37 α = 1,2 (калориметрическая температура горения tк=1780 оС)
38 t, оС Сухой воздух СО2 О2 N2 H2O It, ккал/нм3 t, оС Сухой воздух СО2 О2 N2 H2O It, ккал/нм3
39 0 0.5899 0.3821   2.3252 0.7138 4.0109              
40  100 0.5914 0.4061   2.3274 0.7190 404.39 1100 0.6464 0.5338   2.5207 0.8360 4990.60
41 200 0.5944 0.4269   2.3342 0.7272 816.55 1200 0.6515 0.5407   2.5403 0.8488 5497.57
42 300 0.5990 0.4449   2.3470 0.7368 1238.31 1300 0.6563 0.5469   2.5598 0.8612 6011.48
43 400 0.6043 0.4609   2.3643 0.7478 1670.93 1400 0.6607 0.5526   2.5771 0.8732 6529.03
44 500 0.6106 0.4750   2.3846 0.7594 2114.80 1500 0.6649 0.5578   2.5936 0.8850 7051.99
45                            
46  600 0.6169 0.4875   2.4072 0.7714 2569.77 1600 0.6689 0.5626   2.6094 0.8962 7579.38
47 700 0.6234 0.4988   2.4312 0.7840 3036.17 1700 0.6725 0.5671   2.6245 0.9074 8111.50
48 800 0.6295 0.5090   2.4553 0.7968 3512.43 1800 0.6761 0.5712   2.6380 0.9178 8645.63
49 900 0.6356 0.5181   2.4778 0.8100 3997.35 1900 0.6793 0.5750   2.6508 0.9278 9182.60
50 1000 0.6411 0.5263   2.4996 0.8230 4490.02 2000 0.6826 0.5785   2.6628 0.9376 9723.03
51                            
52                             
53                             
54  α = 1,4 (калориметрическая температура горения tк=1580 оС)
55 t, оС Сухой воздух СО2 О2 N2 H2O It, ккал/нм3 t, оС Сухой воздух СО2 О2 N2 H2O It, ккал/нм3
56 0 1.1797 0.3821   2.3252 0.7138 4.6008              
57  100 1.1828 0.4061   2.3274 0.7190 463.53 1100 1.2928 0.5338   2.5207 0.8360 5701.65
58 200 1.1889 0.4269   2.3342 0.7272 935.43 1200 1.3031 0.5407   2.5403 0.8488 6279.42
59 300 1.1980 0.4449   2.3470 0.7368 1418.01 1300 1.3126 0.5469   2.5598 0.8612 6864.68
60 400 1.2087 0.4609   2.3643 0.7478 1912.66 1400 1.3214 0.5526   2.5771 0.8732 7453.99
61 500 1.2212 0.4750   2.3846 0.7594 2420.11 1500 1.3298 0.5578   2.5936 0.8850 8049.30
62                            
63  600 1.2338 0.4875   2.4072 0.7714 2939.91 1600 1.3378 0.5626   2.6094 0.8962 8649.58
64 700 1.2467 0.4988   2.4312 0.7840 3472.53 1700 1.3450 0.5671   2.6245 0.9074 9254.74
65 800 1.2589 0.5090   2.4553 0.7968 4016.00 1800 1.3522 0.5712   2.6380 0.9178 9862.63
66 900 1.2711 0.5181   2.4778 0.8100 4569.35 1900 1.3587 0.5750   2.6508 0.9278 10473.36
67 1000 1.2822 0.5263   2.4996 0.8230 5131.10 2000 1.3652 0.5785   2.6628 0.9376 11088.20
68 α = 1,7 (калориметрическая температура горения tк=1300 оС)
69 t, оС Сухой воздух СО2 О2 N2 H2O It, ккал/нм3 t, оС Сухой воздух СО2 О2 N2 H2O It, ккал/нм3
70 0 2.0645 0.3821   2.3252 0.7138 5.4856              
71  100 2.0698 0.4061   2.3274 0.7190 552.24 1100 2.2624 0.5338   2.5207 0.8360 6768.23
72 200 2.0805 0.4269   2.3342 0.7272 1113.76 1200 2.2804 0.5407   2.5403 0.8488 7452.21
73 300 2.0965 0.4449   2.3470 0.7368 1687.56 1300 2.2971 0.5469   2.5598 0.8612 8144.49
74 400 2.1152 0.4609   2.3643 0.7478 2275.26 1400 2.3124 0.5526   2.5771 0.8732 8841.44
75 500 2.1371 0.4750   2.3846 0.7594 2878.07 1500 2.3271 0.5578   2.5936 0.8850 9545.28
76                            
77  600 2.1591 0.4875   2.4072 0.7714 3495.11 1600 2.3411 0.5626   2.6094 0.8962 10254.89
78 700 2.1818 0.4988   2.4312 0.7840 4127.07 1700 2.3537 0.5671   2.6245 0.9074 10969.60
79 800 2.2031 0.5090   2.4553 0.7968 4771.36 1800 2.3664 0.5712   2.6380 0.9178 11688.12
80 900 2.2244 0.5181   2.4778 0.8100 5427.34 1900 2.3777 0.5750   2.6508 0.9278 12409.50
81 1000 2.2438 0.5263   2.4996 0.8230 6092.72 2000 2.3890 0.5785   2.6628 0.9376 13135.95
82                            
83                             
84                             
85                             
86                             
87  α = 2,0 (калориметрическая температура горения tк=1200 оС)
88 t, оС Сухой воздух СО2 О2 N2 H2O It, ккал/нм3 t, оС Сухой воздух СО2 О2 N2 H2O It, ккал/нм3
89 0 2.9493 0.3821   2.3252 0.7138 6.3704              
90  100 2.9569 0.4061   2.3274 0.7190 640.95 1100 3.2320 0.5338   2.5207 0.8360 7834.80
91 200 2.9721 0.4269   2.3342 0.7272 1292.09 1200 3.2577 0.5407   2.5403 0.8488 8625.00
92 300 2.9950 0.4449   2.3470 0.7368 1957.11 1300 3.2815 0.5469   2.5598 0.8612 9424.29
93 400 3.0216 0.4609   2.3643 0.7478 2637.85 1400 3.3034 0.5526   2.5771 0.8732 10228.88
94 500 3.0531 0.4750   2.3846 0.7594 3336.03 1500 3.3244 0.5578   2.5936 0.8850 11041.25
95                            
96  600 3.0845 0.4875   2.4072 0.7714 4050.32 1600 3.3444 0.5626   2.6094 0.8962 11860.19
97 700 3.1168 0.4988   2.4312 0.7840 4781.60 1700 3.3625 0.5671   2.6245 0.9074 12684.45
98 800 3.1473 0.5090   2.4553 0.7968 5526.71 1800 3.3806 0.5712   2.6380 0.9178 13513.62
99 900 3.1778 0.5181   2.4778 0.8100 6285.34 1900 3.3967 0.5750   2.6508 0.9278 14345.64
100 1000 3.2054 0.5263   2.4996 0.8230 7054.33 2000 3.4129 0.5785   2.6628 0.9376 15183.70
101                            
102                             
103                             
104  α = 2,2 (калориметрическая температура горения tк=1100 оС)
105 t, оС Сухой воздух СО2 О2 N2 H2O It, ккал/нм3 t, оС Сухой воздух СО2 О2 N2 H2O It, ккал/нм3
106 0 3.5392 0.3821   2.3252 0.7138 6.9602              
107  100 3.5483 0.4061   2.3274 0.7190 700.08 1100 3.8784 0.5338   2.5207 0.8360 8545.85
108 200 3.5666 0.4269   2.3342 0.7272 1410.98 1200 3.9093 0.5407   2.5403 0.8488 9406.86
109 300 3.5940 0.4449   2.3470 0.7368 2136.80 1300 3.9379 0.5469   2.5598 0.8612 10277.49
110 400 3.6260 0.4609   2.3643 0.7478 2879.59 1400 3.9641 0.5526   2.5771 0.8732 11153.84
111 500 3.6637 0.4750   2.3846 0.7594 3641.33 1500 3.9893 0.5578   2.5936 0.8850 12038.56
112                            
113  600 3.7014 0.4875   2.4072 0.7714 4420.46 1600 4.0133 0.5626   2.6094 0.8962 12930.39
114 700 3.7402 0.4988   2.4312 0.7840 5217.96 1700 4.0350 0.5671   2.6245 0.9074 13827.69
115 800 3.7768 0.5090   2.4553 0.7968 6030.28 1800 4.0567 0.5712   2.6380 0.9178 14730.62
116 900 3.8133 0.5181   2.4778 0.8100 6857.34 1900 4.0761 0.5750   2.6508 0.9278 15636.40
117 1000 3.8465 0.5263   2.4996 0.8230 7695.41 2000 4.0955 0.5785   2.6628 0.9376 16548.87
118                            
119  5. Парциальное давление СО2 и Н2О в продуктах сгорания, ат
120                            
121 Топливо и его теплота сгорания   Коэффициент избытка воздуха, α    
122 1.0 1.2 1.4 1.5 1.7 2.0 2.2 3.0    
123 Природный газ, 8500 ккал/м3 рСО2 0.095 0.081 0.070 0.065 0.059 0.050 0.047 0.034    
124 рН2О 0.190 0.162 0.141 0.130 0.118 0.100 0.094 0.068    
125                            

Лист2

  A B C D E F G H I J K L
1   Расчет теплообмена в камере сгорания (Евроформат)  
2     I приближение II приближение IIІ приближение    
3 1 Потребляемая тепловая мощ-ность N кВт По заданию 100.00 100.00 100.00    
4 ккал/ч 86000.00 86000.00 86000.00    
5 2 Низшая теплотворная способ-ность (теоретическая энталь-пия) топлива (газа) Qн  
кДж/нм3 
    
35825 
  
35825 
  
35825 
    
6 (ккал/нм3) Принято (по стандарту) 8550.00 8550.00 8550.00    
7 3 Расход топлива В нм3/ч N*860/Qн 10.06 10.06 10.06    
8 4 Теоретически необходимое количество воздуха для горения 1нм3 газа Vo нм3/нм3газа табл. 13 [1] 9.52 9.52 9.52    
9 5 Коэффициент избытка воздуха α   Принято 1.40 1.40 1.40    
10 6 Температура воздуха, поступающего в КС tв оС Принято 20.00 20.00 20.00    
11 7 Объемная теплоемкость воздуха при tв св ккал/(нм3оС) Из таблиц физических констант 0.31032 0.31032 0.31032    
12 8 Тепло, внесенное в топку с воздухом Iв ккал/нм3газа α*Vo*св*tв 82.72 82.72 82.72    
13 9 Потеря тепла от химического недожога q3 % Принято 0.50 0.50 0.50    
14 10 Теоретическая энтальпия продуктов сгорания Iа ккал/нм3газа Qн*(100 - q3)/100 + Iв 8589.97 8589.97 8589.97    
15 11 Теоретическая температура продуктов сгорания tа оС Табл. 1, раздел 4, α=1,4 1590.07 1590.07 1590.07    
16 Ta К 1863.07 1863.07 1863.07    
17 12 Температура газов на выходе из камеры сгорания t"кс оС Предварительно принимается 1100.00 1000.00 900.00    
18 T"кс оС 1373.00 1273.00 1173.00    
19 13 Энтальпия газов на выходе из камеры сгорания при α Iкс ккал/нм3газа Табл. 1, раздел 4, α=1,4 5701.65 5131.10 4569.35    
20 14 Объем камеры сгорания (КС) Vкс м3 По эскизу 0.16 0.16 0.16   400х400х1000=0,16 м3
21 15 Лучевоспринимающая поверхность КС Нл м2 По эскизу 1.76 1.76 1.76   400х400+4х1000х400=1,76 м2
22 16 Эффективная длина (толщина) луча sэф м 0,9*4*Vкс/Нл 0.33 0.33 0.33    
23 см          
24 17 Давление газов в КС р ата Принято 1.00 1.00 1.00    
25                        
26                        
27 18 Парциальные давления СО2 и Н2О  при α рСО2 кПа Табл. ІІІ-18,  α=1,4 [2] 7.03 7.03 7.03    
28 ата 0.0703 0.0703 0.0703    
29 19 рН2О кПа 14.0667 14.0667 14.0667    
30 ата 0.1407 0.1407 0.1407    
31 20 рsэф СО2 м*кПа рСО2*sэф 2.3018 2.3018 2.3018    
32 см*ат 0.00 0.00 0.00    
33 21 Н2О м*кПА рН2О*sэф 4.60 4.60 4.60    
34 см*ат 0.00 0.00 0.00    
35 22 Средняя температура газа tcp oC (tа+t"кс)/2 1345.03 1295.04 1245.04    
36 Tcp K (Ta+T"кс)/2 1618.03 1568.04 1518.04    
37 23 Степень черноты компонентов газа при средней температуре газа εсо2   рис. 32.11 [3] 0.0460 0.0480 0.0520    
38 εН2О   рис. 32.12 [3] 0.0420 0.0450 0.0480    
39 24 Поправочный коэффициент для εН2О β   рис. 32.13 [3] 1.05 1.05 1.05    
40 25 Степень черноты газа при температуре газа εг'   εсо2+β*εн2о 0.0901 0.0953 0.1024    
41 26 Степень черноты стенки КС εст   Приложение 13 [3] 0.7360 0.7360 0.7360    
42 27 Температура среды за стенкой КС tв oC Принято (задано) 80.00 80.00 80.00    
43 Тв К 353.00 353.00 353.00    
44 28 Температура стенки КС со стороны газа Тст К Тв+100 453.00 453.00 453.00    
45 29 Степень черноты компонентов газа при температуре cтенки КС εсо2   рис. 32.11 [3] 0.06 0.06 0.06    
46 30 εН2О   рис. 32.12 [3] 0.17 0.17 0.17    
47 31 Поправочный коэффициент для εН2О β   рис. 32.13 [3] 1.05 1.05 1.05    
48 32 Степень черноты газа при температуре стенки εг"   εсо2+β*εн2о 0.24 0.24 0.24    
49 33 Количество тепла, отданное в камере сгорания Qкс ккал/ч 4,9*[εг'/εг"(Ta/100)4-(Тст/100)4]*F/ 
/(1/εст+1/εг"-1)		 48205.17 44892.97 42350.37    
50 34 Количество тепла за КС QI ккал/ч N - Qкс 37794.83 41107.03 43649.63    
51 35 Энтальпия газов на выходе из камеры сгорания при α I'кс ккал/нм3газа QI/В 3757.51 4086.80 4339.59    
52 36 Температура газов на выходе из камеры сгорания t"кс оС Табл. 1, раздел 4, α=1,4 752.00 812.00 860.00    
53   Сравнение (36) с (12)       348.00 188.00 40.00    

Лист3

  A B C D E F G H I J K L
1   Расчет теплообмена в камере сгорания (АГРОТЕМА)  
2     I приближение II приближение IIІ приближение    
3 1 Потребляемая тепловая мощ-ность N кВт По заданию 26.30 26.30 2.60 2.60 2.60
4 ккал/ч 22618.00 22618.00 2236.00 2236.00 2236.00
5 2 Низшая теплотворная способ-ность (теоретическая энталь-пия) топлива (газа) Qн  
кДж/нм3 
    
35825 
  
35825 
  
35825 
  
35825 
  
35825 
6 (ккал/нм3) Принято (по стандарту) 8550.00 8550.00 8550.00 8550.00 8550.00
7 3 Расход топлива В нм3/ч N*860/Qн 2.65 2.65 0.26 0.26 0.26
8 4 Теоретически необходимое количество воздуха для горения 1нм3 газа Vo нм3/нм3газа табл. 13 [1] 9.52 9.52 9.52 9.52 9.52
9 5 Коэффициент избытка воздуха α   Принято 1.40 1.40 2.00 2.00 2.00
10 6 Температура воздуха, поступающего в КС tв оС Принято 20.00 20.00 20.00 20.00 20.00
11 7 Объемная теплоемкость воздуха при tв св ккал/(нм3оС) Из таблиц физических констант 0.31032 0.31032 0.31032 0.31032 0.31032
12 8 Тепло, внесенное в топку с воздухом Iв ккал/нм3газа α*Vo*св*tв 82.72 82.72 118.17 118.17 118.17
13 9 Потеря тепла от химического недожога q3 % Принято 0.50 0.50 0.50 0.50 0.50
14 10 Теоретическая энтальпия продуктов сгорания Iа ккал/нм3газа Qн*(100 - q3)/100 + Iв 8589.97 8589.97 8625.42 8625.42 8625.42
15 11 Теоретическая температура продуктов сгорания tа оС Табл. 1, раздел 4, α=1,4 1590.07 1590.07 1200.00 1200.00 1200.00
16 Ta К 1863.07 1863.07 1473.00 1473.00 1473.00
17 12 Температура газов на выходе из камеры сгорания t"кс оС Предварительно принимается 900.00 1200.00 900.00 1000.00 950.00
18 T"кс оС 1173.00 1473.00 1173.00 1273.00 1223.00
19 13 Энтальпия газов на выходе из камеры сгорания при α, t"кс Iкс ккал/нм3газа Табл. 1, раздел 4, α=1,4 4569.35 6279.42 6285.34 7054.00 6670.00
20 14 Объем камеры сгорания (КС) Vкс м3 По эскизу 0.012 0.01 0.0019 0.0019 0.0019
21 15 Лучевоспринимающая поверхность КС Нл м2 По эскизу 0.235 0.235 0.0597 0.0597 0.0597
22 16 Эффективная длина (толщина) луча sэф м 0,9*4*Vкс/Нл 0.184 0.184 0.116 0.116 0.116
23 см          
24 17 Давление газов в КС р ата Принято 1.00 1.00 1.00 1.00 1.00
25                        
26                         
27  18 Парциальные давления СО2 и Н2О  при α рСО2 кПа Табл. ІІІ-18,  α=1,4 [2] 7.03 7.03 5.00 5.00 5.00
28 ата 0.0703 0.0703 0.0500 0.0500 0.0500
29 19 рН2О кПа 14.0667 14.0667 10.0000 10.0000 10.0000
30 ата 0.1407 0.1407 0.1000 0.1000 0.1000
31 20 рsэф СО2 м*кПа рСО2*sэф 1.2929 1.2929 0.5819 0.5819 0.5819
32 см*ат 0.00 0.00      
33 21 Н2О м*кПА рН2О*sэф 2.59 2.59 1.16 1.16 1.16
34 см*ат 0.00 0.00      
35 22 Средняя температура газа tcp oC (tа+t"кс)/2 1245.03 1395.04 1050.00 1100.00 1075.00
36 Tcp K (Ta+T"кс)/2 1518.03 1668.04 1323.00 1373.00 1348.00
37 23 Степень черноты компонентов газа при средней температуре газа εсо2   рис. 32.11 [3] 0.0400 0.0350 0.0320 0.0300 0.0310
38 εН2О   рис. 32.12 [3] 0.0280 0.0230 0.0170 0.0180 0.0175
39 24 Поправочный коэффициент для εН2О β   рис. 32.13 [3] 1.05 1.05 1.08 1.08 1.08
40 25 Степень черноты газа при температуре газа εг'   εсо2+β*εн2о 0.0694 0.0592 0.0504 0.0494 0.0499
41 26 Степень черноты стенки КС εст   Приложение 13 [3] 0.7360 0.7360 0.7500 0.7500 0.7500
42 27 Температура среды за стенкой КС tв oC Принято (задано) 80.00 80.00 80.00 80.00 80.00
43 Тв К 353.00 353.00 353.00 353.00 353.00
44 28 Температура стенки КС со стороны газа Тст К Тв+100 453.00 453.00 453.00 453.00 453.00
45 29 Степень черноты компонентов газа при температуре cтенки КС εсо2   рис. 32.11 [3] 0.06 0.06 0.04 0.04 0.04
46 30 εН2О   рис. 32.12 [3] 0.17 0.17 0.04 0.04 0.04
47 31 Поправочный коэффициент для εН2О β   рис. 32.13 [3] 1.05 1.05 1.08 1.08 1.08
48 32 Степень черноты газа при температуре стенки εг"   εсо2+β*εн2о 0.24 0.24 0.08 0.08 0.08
49 33 Количество тепла, отданное в камере сгорания Qкс ккал/ч 4,9*[εг'/εг"(Tср/100)4-(Тст/100)4]*F/ 
/(1/εст+1/εг"-1)		 3797.67 4744.66 429.68 490.12 459.00
50 34 Количество тепла за КС QI ккал/ч N - Qкс 18820.33 17873.34 1806.32 1745.88 1777.00
51 35 Энтальпия газов на выходе из камеры сгорания при α I'кс ккал/нм3газа QI/В 7114.41 6756.43 6907.00 6675.88 6794.87
52 36 Температура газов на выходе из камеры сгорания t"кс оС Табл. 1, раздел 4, α=1,4 1342.00 1281.00 981.00 950.72 966.32
53   Сравнение (36) с (12)       -442.00 -81.00 -81.00 49.28 -16.32
54                        

Лист4

  A B C D E F G H I J K
1   Расчет теплообмена излучением в жаротрубном теплообменнике (АГРОТЕМА)
2     I приближение II приближение IIІ приближение IV приближение
3 1 Расчетная температура газов перед теплообменником tг1 оС Из расчета камеры сгорания  
(лист 3)		 1281.00 1281.00 1281.00 1281.00
4 Tг1 К 1554.00 1554.00 1554.00 1554.00
5 2 Энтальпия газов перед теплообменником Iг1 ккал/нм3газа Из расчета камеры сгорания  
(лист 3)		 6756.43 6756.43 6756.43 6756.43
6 3 Температура газов на выходе из теплообменника tг2 оС Предварительно принимается 300.00 800.00 1000.00 1100.00
7 Tг2 оС 573.00 1073.00 1273.00 1373.00
8 4 Энтальпия газов на выходе из теплообменника Iг2 ккал/нм3газа Табл. 1, раздел 4, α=1,4 1418.01 4016.00 5135.00 5702.00
9 5 Геометрические характеристики элементов теплообменника Внутренний диаметр жаровых труб dвн м Принято 0.02 0.02 0.02 0.02
10 Длина жаровых труб L м Принято 0.40 0.40 0.40 0.40
11 Количество  жаровых труб n шт. Принято 35 35 35 35
12 6 Лучевоспринимающая поверхность теплообменника Fл м2 πdвнnL 0.659 0.659 0.659 0.659
13 7 Эффективная длина (толщина) луча sэф м 0,9dвн 0.0135 0.0135 0.0135 0.0135
14 см 1.35 1.35 1.35 1.35
15 8 Давление газов в теплообменнике р ата Принято 1.00 1.00 1.00 1.00
16 9 Парциальные давления СО2 и Н2О  при α рСО2 кПа Табл. ІІІ-18,  α=1,4 [2] 7.03 7.03 7.03 7.03
17 ата 0.0703 0.0703 0.0703 0.0703
18 10 рН2О кПа 14.0667 14.0667 14.0667 14.0667
19 ата 0.1407 0.1407 0.1407 0.1407
20 11 рsэф СО2 м*кПа рСО2*sэф 0.0950 0.0950 0.0950 0.0950
21 см*ат 0.0950 0.0950 0.0950 0.0950
22 12 Н2О м*кПА рН2О*sэф 0.1899 0.1899 0.1899 0.1899
23 см*ат 0.1899 0.1899 0.1899 0.1899
24 13 Средняя температура газа в теплообменнике tcp oC (tг1+tг2)/2 790.50 1040.50 1140.50 1190.50
25 Tcp K (Tг1+Tг2)/2 1063.50 1313.50 1413.50 1463.50
26 14 Степень черноты компонентов газа при средней температуре газа εсо2   рис. 32.11 [3] 0.0012 0.0095 0.0080 0.0077
27 εН2О   рис. 32.12 [3] 0.0052 0.0035 0.0030 0.0030
28 15 Поправочный коэффициент для εН2О β   рис. 32.13 [3] 1.05 1.05 1.05 1.05
29 16 Степень черноты газа при температуре газа εг'   εсо2+β*εн2о 0.0067 0.0132 0.0112 0.0109
30 17 Степень черноты стенок труб εст   Приложение 13 [3] 0.7360 0.7360 0.7360 0.7360
31 18 Температура среды за стенкой труб теплообменника tв oC Принято (задано) 80.00 80.00 80.00 80.00
32 Тв К 353.00 353.00 353.00 353.00
33 19 Температура стенок труб со стороны газа Тст К Тв+100 453.00 453.00 453.00 453.00
34 20 Степень черноты компонентов газа при температуре cтенок труб εсо2   рис. 32.11 [3] 0.0140 0.0140 0.0140 0.0140
35 21 εН2О   рис. 32.12 [3] 0.0120 0.0120 0.0120 0.0120
36 22 Поправочный коэффициент для εН2О β   рис. 32.13 [3] 1.05 1.05 1.05 1.05
37 23 Степень черноты газа при температуре стенки εг"   εсо2+β*εн2о 0.03 0.03 0.03 0.03
38 24 Количество тепла, отданное в теплообменнике излучением Qтл ккал/ч 4,9*[εг'/εг"(Tср/100)4-(Тст/100)4]*F/ 
/(1/εст+1/εг"-1)		 236.82 1219.29 1388.70 1557.17
39 25 Коэффициент теплоотдачи излучением α ккал/м2чК (4,9*[εг'/εг"(Ta/100)4-(Тст/100)4]*F/ 
/(1/εст+1/εг"-1))/(tcp-tcт)		 0.39 1.42 1.45 1.54
40 26 Количество тепла за КС (перед теплообменником) QI ккал/ч Из расчета камеры сгорания  
(лист 3)		 17873.34 17873.34 17873.34 17873.34
41 27 Количество тепла за теплообменником QIІ ккал/ч QI-Qтл 17636.51 16654.05 16484.63 16316.16
42 27 Энтальпия газов на выходе из теплообменника при α I'та ккал/нм3газа QII/В 6666.91 6295.52 6231.48 6167.80
43 28 Температура газов на выходе из теплообменника t"та оС Табл. 1, раздел 4, α=1,4 1342.00 1294.00 1208.00 1181.00
44   Сравнение (36) с (12)       -1042.00 -494.00 -208.00 -81.00
45                      
46                       
47                       
48                       
49          Qта=Qтл+Qтк        
50                      
51         Qта=(αтл+αтк)(tcp-tcт)F= (1,54+17,38)(813,35-172,43)0,659= 7991.17  
52                      
53    Расчет теплообмена конвекцией в жаротрубном теплообменнике (АГРОТЕМА)
54 Коэффициент теплоотдачи от продуктов сгорания (газа) к стенке трубы
55     I приближение II приближение IIІ приближение IV приближение
56 1 Расчетная температура газов перед теплообменником tг1 оС Из расчета камеры сгорания  
(лист 3)		 1281.00 1281.00    
57 Tг1 К 1554.00 1554.00    
58 2 Энтальпия газов перед теплообменником Iг1 ккал/нм3газа Из расчета камеры сгорания  
(лист 3)		 6756.43 6756.43    
59 3 Температура воды на выходе из котла tв2 оС Принято 80.00 80.00    
60 4 Удельная теплоемкость воды при температура  на выходе из котла tв2 св2 оС По табл. физ. констант 1.0023 1.00    
61 5 Наименьшая разность температуры воды на входе в котел и на выходе из котла Δtв1 оС Принято 15.00 15.00    
62 6 Температура воды на входе в котел tв1 оС tв2-Δtв1 65.00 65.00    
63 7 Расход воды через котел Gв кг/ч N/Δtв1 1507.87 1507.87    
64 8 Температура воды на входе в теплообменник tвт1 оС Предварительно принимается 68.00 68.00    
65 9 Удельная теплоемкость воды при температура  на входе в ТА свт1 оС По табл. физ. констант 1.00044 =    
66 10 Температура воды на выходе из теплообменника tвт2 оС tв2-Qкс/св2Gв 76.86      
67   Средняя температура воды в теплообменнике tвср оС (tвт1+tвт2)/2 72.43      
68   Средняя температура стенки труб со стороны продуктов сгорания в теплообменнике tст оС tвср+100 172.43      
69 11 Удельная теплоемкость воды при температура  на выходе из ТА свт2 оС По табл. физ. констант 1.00180      
70 12 Количество тепла передавае-мое в ТА Qта ккал/ч Gв(свт2tвт2-свт1tвт1) 13524.12      
71 13 Энтальпия газов на выходе из теплообменника Iг2 ккал/нм3газа I'ксВ-Qта/В 1644.08      
72 14 Температура газов на выходе из теплообменника tг2 оС Табл. 1, раздел 4, α=1,4 
(по Iг2) 		345.69 554.60    
73 15 Tг2 оС 618.69 827.60    
74 16                
75 17 Геометрические характеристики элементов теплообменника Внутренний диаметр жаровых труб dвн м Принято 0.015   0.075  
76 18 Длина жаровых труб L м Принято 0.40      
77 19 Количество  жаровых труб n шт. Принято 35      
78 20 Живое сечение для прохода продуктов сгорания Fж м2 πd2внn/4 0.006182      
79 21 Геометрические характеристики турбулезаторов Радиус полуокруж-ностей отверстий и перегородок r м Принято 0.005      
80 22 Диаметр полуокруж-ностей отверстий и перегородок d м Принято 0.010      
81 23 Проходное сечение турбулезаторов Fт м2 πr2n/2 0.001374 0.001374    
82 24 Поверхность теплообмена со стороны продуктов сгорания Fтк=Fтл м2 πdвнnL 0.659 0.659    
83 25                    
84 26 Удельный объем продуктов сгорания  [на 1 м3 сожженного газа (α=1,4)] vг м3/нм3 Табл. 1, раздел 3, α=1,4 14.328      
85 27 Объем продуктов сгорания (α=1,4) Vг м3/ч Вvг 37.9030      
86 28 м3/с 0.010529 0.010529    
87 29 Давление газов в теплообменнике р ата Принято 1.00      
88 30 Средняя температура газа в теплообменнике tcp oC (tг1+tг2)/2 813.35 917.80 813.35  
89 31 Tcp K (Tг1+Tг2)/2 1086.35 1190.80    
90 32 Коэффициент кинематической вязкости продуктов сгорания при tcp γ м2/с По табл. физ. констант 1.3767E-04 1.5900E-04 0.000138  
91 33 Скорость продуктов сгорания при  Fт при  Fжив uж м/с Vг/Fж 1.70   0.2200  
92 при  Fтурбол uт м/с Vг/Fт 7.6641 7.6641    
93 34 Средняя скорость продуктов сгорания в трубках ТА uср м/с (uж+uср)/2 4.6836      
94 Число Рейнольдса при uж Reж   uср*dвн/γ 510.3118   119.8518  
95 35 Эквивалентный диаметр турбулизатора dэкв м 4F/П = 4πr2/2(πr+d) 0.0061 0.0061 0.0750  
96 36 Число Рейнольдса при uт Reт   uт*dэкв/γ 340.0875 294.4644    
97 37 Число Прандтля при tcp Prпот   По табл. физ. констант 0.5987 0.5898 0.5987  
98   Число Прандтля при tcт=172оС Prст   По табл. физ. констант 0.6800 0.6800    
99 38 Критерий Нуссельта (Гребер стр. 315) Nu   0,027(ReтPr)0,78 1.71 1.51 6.12  
100   Критерий Нуссельта (Арнольд стр.342, ф.27.6) Nu   0,018Reт0,8 1.91      
101 39 Коэффициент теплопроводности  продуктов сгорания при tcp λ ккал/кгК По табл. физ. констант 0.0622 0.0875 0.0622  
102 40 Коэффициент теплоотдачи конвекцией (Nu по Греберу) αГ ккал/м2чК Nuλ/dэкв 17.38 21.59 5.08  
103 41 Коэффициент теплоотдачи конвекцией (Nu по Арнольду) αА ккал/м2чК Nuλ/dэкв 19.43      
104 42 Количество тепла переданное в ТА (Nu по Греберу) QтаГ ккал/ч αГ(tг1-tг2)Fтк 10719.04 10341.33    
105 43 Количество тепла переданное в ТА (Nu по Арнольду) QтаА ккал/ч αА(tг1-tг2)Fтк 1176.66      
106 44 Энтальпия газов на выходе из теплообменника I'г2 ккал/нм3газа Iг1 - QтаГ/В 2704.45 2847.23    
107 45 Температура газов на выходе из теплообменника tг2 оС Табл. 1, раздел 4, α=1,4 
(по I'г2) 		554.60 582.12    
108 46 Tг2 оС 827.60 855.12    
109 47 Температура воды на выходе из теплообменника t'вт2 оС (QтаГ-Gвcвт1tвт1)/Gвcвт2 60.92 -58.17    
110                      
111                      
112                      
113   α=Q/(ΔtFтк)=21,95  !!!       1.05 1.05 1.05 1.05
114                  
115                  
116 48 Коэффициент теплоотдачи излучением α ккал/м2чК (4,9*[εг'/εг"(Ta/100)4-(Тст/100)4]*F/ 
/(1/εст+1/εг"-1))/(tcp-tcт)		 0.00 0.00 0.00 0.00
117 49 Количество тепла за КС (перед теплообменником) QI ккал/ч Из расчета камеры сгорания  
(лист 3)		 0.00 0.00 0.00 0.00
118 50 Количество тепла за теплообменником QIІ ккал/ч QI-Qтл 0.00 0.00 0.00 0.00
119 51 Энтальпия газов на выходе из теплообменника при α I'та ккал/нм3газа QII/В        
120 52 Температура газов на выходе из теплообменника t"та оС Табл. 1, раздел 4, α=1,4 1342.00 1294.00 1208.00 1181.00
121   Сравнение (36) с (12)       -996.31 -739.40 -1208.00 -1181.00
122                      
123                       
124    Температурный коэффициент оьъемного расширения продуктов сгорания β            
125   Критерий Грасгофа (Арнольд, стр. 325, ф. 25.13) Gr   βglΔt/γ2        
126   Критерий Нуссельта (Арнольд, стр. 339) (без Gr0,1) Nu   0,17Reт0,33Prпот0,43(Prпот/Prcт)0,25 0.90      
127                      
128   α=Q/(ΔtFтк)=21,95  !!!              

Лист5

  A B C D E F G H I J
1 Расчет теплообмена в камере сгорания (АГРОТЕМА)                             30.07.07 г.               
2     I приближение    
3 1 Потребляемая тепловая мощ-ность N кВт По заданию 26.30    
4 ккал/ч 22618.00    
5 2 Низшая теплотворная способ-ность (теоретическая энталь-пия) топлива (газа) Qн  
кДж/нм3 
    
35825 
    
6 (ккал/нм3) Принято (по стандарту) 8550.00    
7 3 Расход топлива В нм3/ч N*860/Qн 2.65    
8 4 Теоретически необходимое количество воздуха для горения 1нм3 газа Vo нм3/нм3газа табл. 13 [1] 9.52    
9 5 Коэффициент избытка воздуха α   Принято 1.40    
10 6 Температура воздуха, поступающего в КС tв оС Принято 20.00    
11 7 Объемная теплоемкость воздуха при tв св ккал/(нм3оС) Из таблиц физических констант 0.31032    
12 8 Тепло, внесенное в топку с воздухом Iв ккал/нм3газа α*Vo*св*tв 82.72    
13 9 Потеря тепла от химического недожога q3 % Принято 0.50    
14 10 Теоретическая энтальпия продуктов сгорания Iа ккал/нм3газа Qн*(100 - q3)/100 + Iв 8589.97    
15 11 Теоретическая температура продуктов сгорания tа оС Табл. 1, раздел 4, α=1,4 1590.07    
16 Ta К 1863.07    
17 12 Температура газов на выходе из камеры сгорания t"кс оС Предварительно принимается 1200.00    
18 T"кс оС 1473.00    
19 13 Энтальпия газов на выходе из камеры сгорания при α, t"кс Iкс ккал/нм3газа Табл. 1, раздел 4, α=1,4 6279.42    
20 14 Объем камеры сгорания (КС) Vкс м3 По эскизу (0,3х0,2х0,21м) 0.0126    
21 15 Лучевоспринимающая поверхность КС Нл м2 По эскизу 0.2608    
22 16 Эффективная длина (толщина) луча sэф м 0,9*4*Vкс/Нл 0.174    
23 см      
24 17 Давление газов в КС р ата Принято 1.00    
25                    
26                     
27  18 Парциальные давления СО2 и Н2О  при α рСО2 кПа Табл. ІІІ-18,  α=1,4 [2] 7.03    
28 ата 0.0703    
29 19 рН2О кПа 14.0667    
30 ата 0.1407    
31 20 рsэф СО2 м*кПа рСО2*sэф 1.2233    
32 см*ат 0.00    
33 21 Н2О м*кПА рН2О*sэф 2.45    
34 см*ат 0.00    
35 22 Средняя температура газа tcp oC (tа+t"кс)/2 1395.04    
36 Tcp K (Ta+T"кс)/2 1668.04    
37 23 Степень черноты компонентов газа при средней температуре газа εсо2   рис. 32.11 [3] 0.0350    
38 εН2О   рис. 32.12 [3] 0.0230    
39 24 Поправочный коэффициент для εН2О β   рис. 32.13 [3] 1.05    
40 25 Степень черноты газа при температуре газа εг'   εсо2+β*εн2о 0.0592    
41 26 Степень черноты стенки КС εст   Приложение 13 [3] 0.7360    
42 27 Температура среды за стенкой КС tв oC Принято (задано) 80.00    
43 Тв К 353.00    
44 28 Температура стенки КС со стороны газа Тст К Тв+100 453.00    
45 29 Степень черноты компонентов газа при температуре cтенки КС εсо2   рис. 32.11 [3] 0.06    
46 30 εН2О   рис. 32.12 [3] 0.17    
47 31 Поправочный коэффициент для εН2О β   рис. 32.13 [3] 1.05    
48 32 Степень черноты газа при температуре стенки εг"   εсо2+β*εн2о 0.24    
49 33 Количество тепла, отданное в камере сгорания Qкс ккал/ч 4,9*[εг'/εг"(Tср/100)4-(Тст/100)4]*F/ 
/(1/εст+1/εг"-1)		 5265.57    
50 34 Количество тепла за КС QI ккал/ч N - Qкс 17352.43    
51 35 Энтальпия газов на выходе из камеры сгорания при α I'кс ккал/нм3газа QI/В 6559.52    
52 36 Температура газов на выходе из камеры сгорания t"кс оС Табл. 1, раздел 4, α=1,4 по I'кс 1281.00    
53   Сравнение (36) с (12)       81.00    
54   Разница между принятой и расчитанной температурами газов на выходе из КС < 100оС - результат удовлетворительный  
55                    
56   Расчет теплообмена излучением в жаротрубном теплообменнике (АГРОТЕМА)  
57     I приближение    
58 1 Расчетная температура газов перед теплообменником tг1=t"кс оС Из расчета камеры сгорания  
 1281.00    
59 Tг1 К 1554.00    
60 2 Энтальпия газов перед теплообменником Iг1=I'кс ккал/нм3газа Из расчета камеры сгорания  
 6559.52    
61 3 Температура газов на выходе из теплообменника tг2 оС Предварительно принимается 580.00    
62 Tг2 оС 853.00    
63 4 Энтальпия газов на выходе из теплообменника Iг2 ккал/нм3газа Табл. 1, раздел 4, α=1,4 при tг2 2836.00    
64 5 Геометрические характеристики элементов теплообменника Внутренний диаметр жаровых труб dвн м Принято 0.0150    
65 Длина жаровых труб L м Принято 0.40    
66 Количество  жаровых труб n шт. Принято 35    
67   Геометрические характеристи-ки турбулезаторов Радиус полуокруж-ностей отверстий и перегородок r м Принято 0.005    
68   Диаметр полуокруж-ностей отверстий и перегородок d м Принято 0.010    
69   Проходное сечение турбулезаторов Fт м2 πr2n/2 0.001374    
70   Эквивалентный диаметр турбулизатора dэкв м 4F/П = 4πr2/2(πr+d) 0.0061    
71 6 Лучевоспринимающая поверхность теплообменника Fл м2 πdвнnL 0.659 0.659  
72 7 Эффективная длина (толщина) луча sэф м 0,9dвн (стр. 80 [2]) 0.0135 Глозштейн  
73 см 1.3500    
74 8 Давление газов в теплообменнике р ата Принято 1.00    
75 9 Парциальные давления СО2 и Н2О  при α рСО2 кПа Табл. ІІІ-18,  α=1,4 [2] 7.03    
76 ата 0.0703    
77 10 рН2О кПа 14.0667    
78 ата 0.1407    
79 11 рsэф СО2 м*кПа рСО2*sэф 0.09495    
80 см*ат 0.09495    
81 12 Н2О м*кПА рН2О*sэф 0.18990    
82 см*ат 0.18990    
83 13 Средняя температура газа в теплообменнике tcp oC (tг1+tг2)/2 930.50 930.50  
84 Tcp K (Tг1+Tг2)/2 1203.50 1203.50  
85 14 Степень черноты компонентов газа при средней температуре газа εсо2   рис. 32.11 [3] 0.0100    
86 εН2О   рис. 32.12 [3] 0.0040    
87 15 Поправочный коэффициент для εН2О β   рис. 32.13 [3] 1.05    
88 16 Степень черноты газа при температуре газа εг'   εсо2+β*εн2о 0.01420 0.0142  
89 17 Степень черноты стенок труб εст   Приложение 13 [3] 0.7360 0.7360  
90 18 Температура среды за стенкой труб теплообменника tв oC Принято (задано) 80.00    
91 Тв К 353.00    
92 19 Температура стенок труб со стороны газа tст oC tв+100 180.00 100.00  
93 Тст К Тв+100 453.00 373.00  
94 20 Степень черноты компонентов газа при температуре cтенок труб εсо2   рис. 32.11 [3] 0.0140 0.0140  
95 21 εН2О   рис. 32.12 [3] 0.0120 0.0180  
96 22 Поправочный коэффициент для εН2О β   рис. 32.13 [3] 1.05 1.05  
97 23 Степень черноты газа при температуре стенки εг"   εсо2+β*εн2о 0.0266 0.0329  
98 24 Количество тепла, отданное в теплообменнике излучением Qтл ккал/ч 4,9*[εг'/εг"(Tср/100)4-(Тст/100)4]*F/ 
/(1/εст+1/εг"-1)		 917.59 930.97  
99 25 Коэффициент теплоотдачи излучением αл ккал/м2чК (4,9*[εг'/εг"(Ta/100)4-(Тст/100)4]*F/ 
/(1/εст+1/εг"-1))/(tcp-tcт)		 1.22 1.12  
100 26 Количество тепла за КС (перед теплообменником) QI ккал/ч  
Из расчета камеры сгорания  
 17352.43 17352.43  
101 27 Количество тепла за теплообменником QIІ ккал/ч QI-Qтл 16434.84 16421.46  
102 27 Энтальпия газов на выходе из теплообменника при α I'та ккал/нм3газа QII/В 6212.66 6207.60  
103 28 Температура газов на выходе из теплообменника t"та оС Табл. 1, раздел 4, α=1,4 1181.00 1187.52  
104   Сравнение (28) с (12)     условно ? -601.00    
105                    
106                     
107                     
108                     
109              Qта=Qтл+Qтк      
110                     
111              Qта=(αтл+αтк)(tcp-tcт)F      
112                     
113    Расчет теплообмена конвекцией в жаротрубном теплообменнике (АГРОТЕМА)  
114 Коэффициент теплоотдачи от продуктов сгорания (газа) к стенке трубы  
115     I приближение II приближение  
116 1 Расчетная температура газов перед теплообменником tг1 оС  
Из расчета камеры сгорания  
 1281.00 1281.00 1281.00
117 Tг1 К 1554.00 1554.00  
118 2 Энтальпия газов перед теплообменником Iг1 ккал/нм3газа Из расчета камеры сгорания  
 6559.52 6559.52  
119 3 Температура воды на выходе из котла tв2 оС Принято 80.00 80.00  
120 4 Удельная теплоемкость воды при температура  на выходе из котла tв2 св2 оС По табл. физ. констант 1.0023 1.00  
121 5 Наименьшая разность температуры воды на входе в котел и на выходе из котла Δtв1 оС Принято 15.00 15.00  
122 6 Температура воды на входе в котел tв1 оС tв2-Δtв1 65.00 65.00  
123 7 Расход воды через котел Gв кг/ч N/Δtв1 1507.87 1507.87  
124 8 Температура воды на входе в теплообменник tвт1 оС Предварительно принимается 70.00 68.00  
125 9 Удельная теплоемкость воды при температура  на входе в ТА свт1 оС По табл. физ. констант 1.00070 1.00060  
126 10 Температура воды на выходе из теплообменника tвт2 оС tв2-Qкс/св2Gв 76.5159 76.52  
127   Средняя температура воды в теплообменнике tвср оС (tвт1+tвт2)/2 73.26 72.26  
128   Средняя температура стенки труб со стороны продуктов сгорания в теплообменнике tст оС tвср+100 173.26 172.26 100
129 11 Удельная теплоемкость воды при температуре  на выходе из ТА свт2 оС По табл. физ. констант 1.00180 1.00180  
130 12 Количество тепла передавае-мое в ТА Qта ккал/ч Gв(свт2tвт2-свт1tвт1) 9958.97 12987.07  
131 13 Энтальпия газов на выходе из теплообменника Iг2 ккал/нм3газа I'ксВ-Qта/В 2794.86 1650.18  
132 14 Температура газов на выходе из теплообменника tг2 оС Табл. 1, раздел 4, α=1,4 
(по Iг2) 		572.11 347.70 350.00
133 15 Tг2 оС 845.11 620.70  
134 16              
135 17 Геометрические характеристики элементов теплообменника Внутренний диаметр жаровых труб dвн м Принято 0.015 0.015  
136 18 Длина жаровых труб L м Принято 0.40 0.40  
137 19 Количество  жаровых труб n шт. Принято 35 35  
138 20 Живое сечение для прохода продуктов сгорания Fж м2 πd2внn/4 0.006182 0.006182  
139 21 Геометрические характеристики турбулезаторов Радиус полуокруж-ностей отверстий и перегородок r м Принято 0.005 0.005  
140 22 Диаметр полуокруж-ностей отверстий и перегородок d м Принято 0.010 0.010  
141 23 Проходное сечение турбулезаторов Fт м2 πr2n/2 0.001374 0.001374  
142 24 Поверхность теплообмена со стороны продуктов сгорания Fтк=Fтл м2 πdвнnL 0.659 0.659  
143 25                  
144  26 Удельный объем продуктов сгорания  [на 1 м3 сожженного газа (α=1,4)] vг м3/нм3 Табл. 1, раздел 3, α=1,4 14.328 14.328  
145 27 Объем продуктов сгорания (α=1,4) Vг м3/ч Вvг 37.9030 37.9030  
146 28 м3/с 0.010529 0.010529  
147 29 Давление газов в теплообменнике р ата Принято 1.00 1.00  
148 30 Средняя температура газа в теплообменнике tcp oC (tг1+tг2)/2 926.56 814.35 815.50
149 31 Tcp K (Tг1+Tг2)/2 1199.56 1087.35  
150 32 Коэффициент кинематической вязкости продуктов сгорания 
при tcp		 γ м2/с По табл. физ. констант 1.6098E-04 1.3780E-04  
151 33 Скорость продуктов сгорания при  Fт при  Fж uж м/с Vг/Fж 1.70 1.70  
152 при  Fт uт м/с Vг/Fт 7.6641 7.6641  
153 34 Средняя скорость продуктов сгорания в трубках ТА uср м/с (uж+uср)/2 4.6836 4.6836  
154 Число Рейнольдса при uж Reж   uср*dвн/γ 436.4183 509.8303  
155 35 Эквивалентный диаметр турбулизатора dэкв м 4F/П = 4πr2/2(πr+d) 0.0061 0.0061  
156 36 Число Рейнольдса при uт Reт   uт*dэкв/γ 290.8426 339.7667  
157 37 Число Прандтля при tcp Prпот   По табл. физ. констант 0.5874 0.5860  
158   Число Прандтля при tcт=172оС Prст   По табл. физ. констант 0.6800 0.6800 0.69
159 38 Критерий Нуссельта (Гребер стр. 315) Nu   0,027(ReтPr)0,78 1.49 1.68  
160   Критерий Нуссельта (Арнольд стр.342, ф.27.6) Nu   0,018Reт0,8 1.68    
161 39 Коэффициент теплопроводности  продуктов сгорания при tcp λ ккал/кгК По табл. физ. констант 0.0881 0.0797  
162 40 Коэффициент теплоотдачи конвекцией (Nu по Греберу) αГ ккал/м2чК Nuλ/dэкв 21.47 21.88  
163 41 Коэффициент теплоотдачи конвекцией (Nu по Арнольду) αА ккал/м2чК Nuλ/dэкв 24.28    
164 42 Количество тепла переданное в ТА (Nu по Греберу) QтаГ ккал/ч αГ(tг1-tг2)Fтк 10035.12 13468.12  
165 43 Количество тепла переданное в ТА (Nu по Арнольду) QтаА ккал/ч αА(tг1-tг2)Fтк 11348.44    
166 44 Энтальпия газов на выходе из теплообменника I'г2 ккал/нм3газа Iг1 - QтаГ/В 2766.07 1468.34  
167 45 Температура газов на выходе из теплообменника tг2 оС Табл. 1, раздел 4, α=1,4 
(по I'г2) 		604.32 350.00  
168 46 Tг2 оС 877.32 623.00  
169 47 Температура воды на выходе из теплообменника t'вт2 оС (Gвcвт1tвт1+QтаГ)/Gвcвт2 76.84 77.11  
170                    
171  48 Количество тепла переданное в ТА излучением и конвекцией Qта ккал/ч (αтл+αтк)(tcp-tcт)F 9768.22250 9783.45935 12367.17633
172 49 Количество тепла переданное в ТА излучением и конвекцией Qта ккал/ч Qтл+Qтк 10952.71 14385.71 13298.15
173                    
174    α=Q/(ΔtFтк)=21,95  !!!       1.05 1.05  
175                
176                    
177                     
178    Расчет теплообмена конвекцией в жаротрубном теплообменнике (АГРОТЕМА)  
179 Коэффициент теплоотдачи от стенки трубы к нагреваемой воде  
180     I приближение II приближение  
181 1 Температура воды на выходе из котла tв2 оС Принято 80.00 80.00  
182 2 Удельная теплоемкость воды при температура  на выходе из котла tв2 св2 оС По табл. физ. констант 1.0023 1.00  
183 3 Наименьшая разность температуры воды на входе в котел и на выходе из котла Δtв1 оС Принято 15.00 15.00  
184 4 Температура воды на входе в котел tв1 оС tв2-Δtв1 65.00 65.00  
185 5 Расход воды через котел Gв кг/ч N/Δtв1 1507.87 1507.87  
186 6 Температура воды на входе в теплообменник tвт1 оС Предварительно принимается 70.00 68.00  
187 7 Удельная теплоемкость воды при температура  на входе в ТА свт1 оС По табл. физ. констант 1.00070 1.00060  
188 8 Температура воды на выходе из теплообменника tвт2 оС tв2-Qкс/св2Gв 76.52 76.52  
189   Средняя температура воды в теплообменнике tвср оС (tвт1+tвт2)/2 73.26 72.26  
190   Средняя температура стенки труб со стороны продуктов сгорания в теплообменнике tст оС tвср+100 173.26 172.26 100
191 9 Удельная теплоемкость воды при температуре  на выходе из ТА свт2 оС По табл. физ. констант 1.00180 1.00180  
192 10 Количество тепла передавае-мое в ТА Qта ккал/ч Gв(свт2tвт2-свт1tвт1) 9958.97 12987.07 9958.97
193 11 Геометрические характеристики элементов теплообменника Наружный диаметр жаровых труб dн м Принято (ГОСТ 3262) 0.0213    
194 Толщина стенки жаровых труб δ м Принято (ГОСТ 3262) 0.0030 0.0030 0.0030
195 Коэффициент теплопроводности материала жаровых труб (сталь) λтр ккал/мчК По табл. физ. констант 39.040 39.04 39.04
196 Длина жаровых труб L м Принято 0.400    
197 Шаг расположения  жаровых труб ł м Принято 0.042    
198 Количество  жаровых труб по длине nдл шт. Принято 7    
199 Количество  жаровых труб по ширине nш шт. Принято 5    
200 Живое сечение для прохода воды (по ширине, шаг труб -42 мм, зазор между крайними трубами и стенкой т/а - 5 мм) Fжв м2 [(Т-dн)nш+0,010]L 0.045    
201 12 Поверхность теплообмена со стороны воды Fв м2 dнπnшnдлL 0.936    
202 13 Скорость течения воды через сечение по ширине ТА uжв м/с Gв/(1000Fжв3600) 0.00923    
203 14 Коэффициент кинематической вязкости продуктов сгорания 
при tвcp		 γв м2/с По табл. физ. констант 3.9650E-07 4.0130E-07  
204 15 Число Рейнольдса при uжв Reж   uжв*dн/γ 495.61    
205 16              
206 17 Тепловой поток через стенку жаровой трубы Φ ккал/м2ч Qта/Fв 10635.97   10635.97
207   Температура стенки трубы со стороны воды (Исаченко стр.30, ф-ла (2-21), стр. 455) t'ст оС tст-Φδ/λтр 172.44 171.26 99.23
208 18 Число Прандтля для воды при tcp Prж   По табл. физ. констант 2.45   2.45
209   Число Прандтля для воды при tcт Prст   По табл. физ. констант     1.76
210   Поправочный коэффициент, учитывающий влияние относительных шагов для глубинных рядов (Арнольд стр.348) εr   (ł1/ł2)1/6 1.00    
211 19 Критерий Нуссельта (Исаченко стр.224, ф-ла (9-1), Арнольд стр.348) Nu   0,52Reж0,5Prж0,36(Prж/Prст)0,25εr     17.36149
212   Коэффициент теплопроводности воды при tвср λж ккал/мчК По табл. физ. констант 0.5704   0.5704
213 20 Коэффициент теплоотдачи конвекцией от стенки к воде αж ккал/м2чК Nuλ/dн     464.92928
214   Коэффициент теплопередачи k ккал/м2чК 1/(1/(αГ+αл)+δ/λтр+1/αж)     21.50687
215     Δtта   (Δtб-Δtм)/ln(Δtб/Δtм)     802
216   Количество тепла переданное в ТА Qта ккал/ч kFвΔtта     16150.61121
217                    
218  Определение температур поверхностей нагрева  
219                    

09.08.

  A B C D E F G H I J K
1 Расчет теплообмена излучением в камере сгорания (АГРОТЕМА)                       09.08.2007 г.             
2     I приближение      
3 1 Потребляемая тепловая мощ-ность N кВт По заданию 26.30 26.30    
4 ккал/ч 22618.00 22618.00    
5 2 Низшая теплотворная способ-ность (теоретическая энтальпия) топлива (газа) Qн  
кДж/нм3 
    
35825 
  
35825 
    
6 (ккал/нм3) Принято (по стандарту) 8550.00 8550.00    
7 3 Расход топлива В нм3/ч N*860/Qн 2.65 2.65    
8 4 Теоретически необходимое количество воздуха для горения 1нм3 газа Vo нм3/нм3газа табл. 13 [1] 9.52 9.52    
9 5 Коэффициент избытка воздуха α   Принято 1.40 1.40    
10 6 Температура воздуха, поступающего в КС tв оС Принято 20.00 20.00    
11 7 Объемная теплоемкость воздуха при tв св ккал/(нм3оС) Из таблиц физических констант 0.31032 0.31032    
12 8 Тепло, внесенное в топку с воздухом Iв ккал/нм3газа α*Vo*св*tв 82.72 82.72    
13 9 Потеря тепла от химического недожога q3 % Принято 0.50 0.50    
14 10 Теоретическая энтальпия продуктов сгорания Iа ккал/нм3газа Qн*(100 - q3)/100 + Iв 8589.97 8589.97    
15 11 Теоретическая температура продуктов сгорания tа оС Табл. 1, раздел 4, α=1,4 1590.07 1590.07    
16 Ta К 1863.07 1863.07    
17 12 Температура продуктов сгорания на выходе из камеры сгорания t"кс оС Предварительно принимается 1200.00 1200.00    
18 T"кс оС 1473.00 1473.00    
19 13 Энтальпия продуктов сгорания на выходе из камеры сгорания при α, t"кс Iкс ккал/нм3газа Табл. 1, раздел 4, α=1,4 6279.42 6279.42    
20 14 Объем камеры сгорания (КС) Vкс м3 По эскизу (0,3х0,2х0,21м) 0.0126 0.0126    
21 15 Лучевоспринимающая поверхность КС Нл м2 По эскизу 0.2608 0.2608    
22 16 Эффективная длина (толщина) луча sэф м 0,9*4*Vкс/Нл 0.174 0.174    
23 см        
24 17 Давление продуктов сгорания в КС р ата Принято 1.00 1.00    
25 18 Парциальные давления СО2 и Н2О  при α рСО2 кПа Табл. ІІІ-18,  α=1,4 [2] 7.03 7.03    
26 ата 0.0703 0.0703    
27 19 рН2О кПа 14.0667 14.0667    
28 ата 0.1407 0.1407    
29 20 рsэф СО2 м*кПа рСО2*sэф 1.2233 1.2233    
30 см*ат 0.00 0.00    
31 21 Н2О м*кПА рН2О*sэф 2.45 2.45    
32 см*ат 0.00 0.00    
33 22 Средняя температура продуктов сгорания tcpг oC (tа+t"кс)/2 1395.04 1395.04    
34 Tcpг K (Ta+T"кс)/2 1668.04 1668.04    
35 23 Степень черноты компонентов продуктов сгорания при средней температуре продуктов сгорания εсо2   рис. 32.11 [3] 0.0350 0.0350    
36 εН2О   рис. 32.12 [3] 0.0230 0.0230    
37 24 Поправочный коэффициент для εН2О β   рис. 32.13 [3] 1.05 1.05    
38 25 Степень черноты продуктов сгорания при температуре продуктов сгорания εг'   εсо2+β*εн2о 0.0592 0.0592    
39 26 Степень черноты стенки КС εст   Приложение 13 [3] 0.7360 0.7360    
40 27 Температура среды за стенкой КС tв oC Принято (задано)        
41 Тв К        
42 28 Температура стенки КС со стороны продуктов сгорания Тст К Принято (во 2 приближении - из расчета т-р пов-стей нагрева) 100.00 81.94    
43 29 Степень черноты компонентов газа при температуре cтенки КС εсо2   рис. 32.11 [3] 0.051 0.05    
44 30 εН2О   рис. 32.12 [3] 0.125 0.098    
45 31 Поправочный коэффициент для εН2О β   рис. 32.13 [3] 1.05 1.05    
46 32 Степень черноты прподуктов сгорания при температуре стенки εг"   εсо2+β*εн2о 0.18 0.15    
47 33 Количество тепла, отданное продуктами сгорания излучени-ем  в камере сгорания Qкс ккал/ч 4,9*[εг'/εг"(Tср/100)4-(Тст/100)4]*F/ 
/(1/εст+1/εг"-1)		 5492.38 5543.56    
48   Коэффициент теплоотдачи излучением в КС αлкс ккал/м2чК (4,9*[εг'/εг"(Ta/100)4-(Тст/100)4]*F/ 
/(1/εст+1/εг"-1))/(tcp-tcт)		 4.24 4.22    
49 34 Количество тепла за КС QI ккал/ч N - Qкс 17125.62 17074.44    
50 35 Энтальпия газов на выходе из камеры сгорания при α I'кс ккал/нм3газа QI/В 6473.79 6454.44    
51 36 Температура газов на выходе из камеры сгорания t"кс оС Табл. 1, раздел 4, α=1,4 по I'кс 1233.20 1229.90    
52   Сравнение (36) с (12)       33.20 29.90    
53   Разница между принятой и расчитанной температурами газов на выходе из КС < 100оС - результат удовлетворительный    
54                      
55   Расчет теплообмена между стенкой КС и водяной рубашкой  (АГРОТЕМА)    
56 Коэффициент теплоотдачи от стенки КС к нагреваемой воде    
57     I приближение II приближение    
58 1 Температура воды на выходе из котла tв2 оС Принято 80.00 80.00    
59 2 Удельная теплоемкость воды при температура  на выходе из котла tв2 св2 ккал/кгК По табл. физ. констант 1.0023 1.0023    
60 3 Наименьшая разность температуры воды на входе в котел и на выходе из котла Δtв1 оС Принято 15.00 15.00    
61 4 Температура воды на входе в котел tв1 оС tв2-Δtв1 65.00 65.00    
62 5 Расход воды через котел Gв кг/ч N/Δtв1 1507.87 1507.87    
63 6 Температура воды на входе в водяную рубашку КС tкс1 оС tв2-Qкс/св2Gв 76.37 76.33    
64 7 Средняя температура воды в водяной рубашке КС tкс ср оС (tв2+tкс1)/2 78.18 78.17    
65 8 Температура воды "на большом удалении от греющей поверхности (стенки)" tв∞ оС принято tв∞=tксср 78.18 78.17    
66 9 Средняя температура стенки КС со стороны продуктов сгорания в КС tст оС принято (во 2 приближении - из расчета т-р пов-стей нагрева) 100.00 81.94    
67 10 Удельная теплоемкость воды при температуре  на входе в КС скс1 ккал/кгК По табл. физ. констант 1.00172 1.00172    
68 11 Количество тепла, которое необходимо передать воде в водяной рубашке КС Qта ккал/ч Gв(св2tв2-скс1tкс1) 5559.16 5610.32    
69 12 Геометрические характеристики элементов водяной рубашки КС Толщина стенки КС δ м Принято (ГОСТ 3262) 0.0030 0.0030    
70 13 Коэффициент теплопроводности материала стенки (сталь) λст ккал/мчК По табл. физ. констант 39.040 39.040    
71 Высота стенок Н м Принято 0.200 0.200    
72 14 Поверхность теплообмена со стороны воды Fв м2 По эскизу 0.196 0.196    
73 15 Необходимый тепловой поток через стенку КС для нагрева воды от tкс1 до tв2 Φ ккал/м2ч Qта/Fв 28363.08 28624.06    
74 16 Температура стенки КС со стороны воды (Исаченко стр.30, ф-ла (2-21), стр. 455) t'ст оС tст-Φδ/λст (во 2 приближении - из расчета т-р пов-стей нагрева) 97.82 81.52 79.74040 По Исаченко tст-Φδ/λст
75 17 Определяющая температура для физических констант θm оС (t'ст+tв∞)/2 88.002 79.843    
76 18 Число Прандтля для воды при θm Prθm   По табл. физ. констант 2.01 2.235    
77 19 Ускорение свободного падения g м/ч2 9,81(3600)2 1.27E+08 1.27E+08    
78 20 Коэффициент термического расширения при θm β 1/град По табл. физ. констант 6.870E-04 6.420E-04    
79 21 Коэффициент кинематической вязкости при θm γθm м2/ч По табл. физ. констант 1.201E-03 1.32E-03    
80 22 Высота поверхности теплообме-на Н м H=L 0.400 0.400    
81 23 Критерий Грасгофа Grн   (gβθmH3)/γ2θm 3.410E+11 2.408E+11    
82 24 Условие допуска расчетной формулы (Гребер стр. 369) а   1700‹(GrнPr)‹108 нет нет    
83 25 б   (GrнPr)›108 да да    
84 26 Критерий Нуссельта для свободной конвекции (Гребер стр.369, ф.(261) Nuа   0,55(GrнPrθm)1/4        
85 27 Критерий Нуссельта для свободной конвекции (Гребер стр.369, ф.(262) Nuб   0,13(GrнPrθm)1/3 1147.013 1057.484    
86 28 Коэффициент теплопроводности воды при θm λθm ккал/мчК По табл. физ. констант 0.5798 0.5749    
87 29 Коэффициент теплоотдачи конвекцией от стенки к воде αв ккал/м2чК Nuбλθm/Н 1662.60 1519.87    
88 30 Коэффициент теплопередачи в KC k ккал/м2чК 1/(1/αл+δ/λтр+1/αв) 4.23 4.21    
89 31 Определение среднелогарифмической разности температур Δtб   tа-tкс1 1513.70 1513.74    
90 32 Δtм   t"кс-tв2 1153.20 1149.90    
91 33 Δtкс   (Δtб-Δtм)/ln(Δtб/Δtм) 1325.29 1323.49    
92 34 Нобходимая поверхность тепло-обмена для обеспечения заданного нагрева воды в водяной рубашке КС Fр м2 Qта/(kΔtта) 0.99 1.01    
93 35 Количество тепла передаваемое в КС Qкс ккал/ч kFвΔtта 1098.50 1091.76    
94 36 Расчетное значение повышения температуры в водяной рубашке КС Δtр оС Qкс/(Gвсв2) 0.73 0.72    
95 37 Удельный объем продуктов сгорания  [на 1 м3 сожженного газа (α=1,4)] vг м3/нм3 Табл. 1, раздел 3, α=1,4 14.328 14.328    
96 38 Объем продуктов сгорания (α=1,4) Vг м3/ч Вvг 37.9030 37.9030    
97 39 Энтальпия продуктов сгорания на выходе из камеры сгорания при Qкс Iкср ккал/нм3газа (IаVг-Qкс)/Vг 8560.99 8561.16    
98 40 Расчетное значение температу-ры продуктов сгорания за КС (перед ТА) с учетом фактичес-кого теплообмена в КС t"ксp оС Табл. 1, раздел 4, α=1,4 1585.24 1585.27    
99 41 Теоретическая температура продуктов сгорания (для сравнения) tа оС Табл. 1, раздел 4, α=1,4 1590.07 1590.07    
100                      
101 Определение температур поверхностей нагрева в КС    
102                      
103     I приближение II приближение    
104 1 Средняя температура продуктов сгорания tcpг=t1 oC Из расчета теплообмена излучением в камере сгорания 1395.04      
105 2 Средняя температура воды в водяной рубашке КС tкс ср=t2 оС Из расчета теплообмена между стенкой КС и водяной рубашкой 78.18      
106 3 Коэффициент теплоотдачи излучением в КС αлкс=α1 ккал/м2чК Из расчета теплообмена излучением в камере сгорания 4.24      
107 4 Коэффициент теплоотдачи конвекцией от стенки к воде αв=α2 ккал/м2чК Из расчета теплообмена между стенкой КС и водяной рубашкой 1662.60      
108 5 Толщина стенки КС δ м Принято (ГОСТ 3262) 0.0030      
109 6 Коэффициент теплопроводности материала стенки (сталь) λст ккал/мчК По табл. физ. констант 39.040      
110 7 Температура стенки КС со стороны продуктов сгорания tс1 oC [t1(α1δ/λст+α1/α2)+t2]/(1+α1/α2+ 
+α1δ/λст)		 81.96      
111 8 Температура стенки КС со стороны водяной рубашки tс2 oC [t2(α2δ/λст+α2/α1)+t1]/(1+α2/α1+ 
+α2δ/λст)		 81.53      
112                 15.08.2007 г.    
113   ВЫВОДЫ по расчету теплообмена в КС 
1. Повышение температуры воды в водяной рубашке КС из-за малой поверхности теплообмена незначительно (<1оС)и может не учитываться при расчете ТА котла. 
2. Температура продуктов сгорания перед ТА котла определяется с учетом фактического теплообмена в КС котла  (t"кср=1585 оС).		    
114                      
115                      
116   Расчет теплообмена излучением в жаротрубном теплообменнике (Пересчет с учетом выводов 15.08.2007)    
117 Теплообменник с вертикальными жаровыми трубами    
118                      
119     I приближение      
120 1 Расчетная температура газов перед теплообменником tг1=t"кср оС Из расчета камеры сгорания  
 1585.24 1585.27 1585.27  
121 Tг1 К 1858.24 1858.27 1858.27  
122 2 Энтальпия газов перед теплообменником Iг1=Iкср ккал/нм3газа Из расчета камеры сгорания  
 8560.99 8561.16 8561.16  
123 3 Температура газов на выходе из теплообменника tг2 оС Предварительно принимается 120.00 120.00 120.00  
124 Tг2 оС 393.00 393.00 393.00  
125 4 Энтальпия газов на выходе из теплообменника Iг2 ккал/нм3газа Табл. 1, раздел 4, α=1,4 при tг2 2836.00 2836.00 2836.00  
126 5 Геометрические характеристики элементов теплообменника Внутренний диаметр жаровых труб dвн м Принято 0.0150 0.0150 0.0150  
127 Длина (высота) жаровых труб L м Принято 0.40 0.40 0.40  
128 Количество  жаровых труб n шт. Принято 35 35 35  
129   Геометрические характеристики турбулизаторов Радиус полуокруж-ностей отверстий и перегородок r м Принято 0.006 0.006 0.006  
130   Диаметр полуокруж-ностей отверстий и перегородок d м Принято 0.012 0.012 0.012  
131   Проходное сечение турбулизаторов Fт м2 πr2n/2 0.001978 0.001978 0.001978  
132   Шаг перегородок турбулизатора Т м Принято 0.020000 0.020000 0.020000  
133   Эквивалентный диаметр турбулизатора dэкв м 4F/П = 4πr2/2(πr+d) 0.0073 0.0073 0.0073  
134 6 Лучевоспринимающая поверхность теплообменника Fл м2 πdвнnL 0.659 0.659 0.659  
135   Газовый объм ячейки турбулиза-тора V м3 Fт2Т 7.913E-05 7.913E-05 7.913E-05  
136   Площадь поверхности ячейки турбулизатора А м2 2Fт+2Тπr 0.005 0.005 0.005  
137 7 Эффективная длина (толщина) луча sэф м 3,6V/А (стр. 399 ф.32.40 [3]) 0.0605 0.0605 0.0605  
138 см 6.0480 6.0480 6.0480  
139 8 Давление газов в теплообменнике р ата Принято 1.00 1.00 1.00  
140 9 Парциальные давления СО2 и Н2О  при α рСО2 кПа Табл. ІІІ-18,  α=1,4 [2] 7.03 7.03 7.03  
141 ата 0.0703 0.0703 0.0703  
142 10 рН2О кПа 14.0667 14.0667 14.0667  
143 ата 0.1407 0.1407 0.1407  
144 11 рsэф СО2 м*кПа рСО2*sэф 0.42538 0.42538 0.42538  
145 см*ат 0.42538 0.42538 0.42538  
146 12 Н2О м*кПА рН2О*sэф 0.85075 0.85075 0.85075  
147 см*ат 0.85075 0.85075 0.85075  
148 13 Средняя температура газа в теплообменнике tcp oC (tг1+tг2)/2 852.62 852.64 852.64  
149 Tcp K (Tг1+Tг2)/2 1125.62 1125.64 1125.64  
150 14 Степень черноты компонентов газа при средней температуре газа εсо2   рис. 32.11 [3] 0.0316 0.0316 0.0316  
151 εН2О   рис. 32.12 [3] 0.0183 0.0183 0.0183  
152 15 Поправочный коэффициент для εН2О β   рис. 32.13 [3] 1.05 1.05 1.05  
153 16 Степень черноты газа при температуре газа εг'   εсо2+β*εн2о 0.05082 0.05082 0.05082  
154 17 Степень черноты стенок труб εст   Приложение 13 [3] 0.7360 0.7360 0.7360  
155 18 Температура среды за стенкой труб теплообменника tв oC Принято (задано)        
156 Тв К        
157 19 Температура стенок труб со стороны продуктов сгорания tст oC Принято 82.00 101.05 98.34  
158 Тст К Принято 355.00 374.05 371.34  
159 20 Степень черноты компонентов газа при температуре cтенок труб εсо2   рис. 32.11 [3] 0.0280 0.0330 0.0330  
160 21 εН2О   рис. 32.12 [3] 0.0550 0.0530 0.0550  
161 22 Поправочный коэффициент для εН2О β   рис. 32.13 [3] 1.05 1.05 1.05  
162 23 Степень черноты газа при температуре стенки εг"   εсо2+β*εн2о 0.0858 0.0887 0.0908  
163 24 Количество тепла, отданное в теплообменнике излучением Qтл ккал/ч 4,9*[εг'/εг"(Tср/100)4-(Тст/100)4]*F/ 
/(1/εст+1/εг"-1)		 2514.41 2500.31 2498.79  
164 25 Коэффициент теплоотдачи излучением αл ккал/м2чК (4,9*[εг'/εг"(Ta/100)4-(Тст/100)4]*F/ 
/(1/εст+1/εг"-1))/(tcp-tcт)		 3.26 3.33 3.31  
165                      
166                       
167                       
168    Расчет теплообмена конвекцией в жаротрубном теплообменнике (АГРОТЕМА)    
169 Коэффициент теплоотдачи от продуктов сгорания (газа) к стенке трубы    
170     I приближение II приближение II приближение  
171 1 Расчетная температура газов перед теплообменником tг1=t"кср оС Из расчета камеры сгорания  
 1585.24 1585.27 1585.27  
172 Tг1 К 1858.24 1858.27 1858.27  
173 2 Энтальпия газов перед теплообменником Iг1=Iкср ккал/нм3газа Из расчета камеры сгорания  
 8560.99 8561.16 8561.16  
174 3 Температура воды на выходе из котла tв2 оС Задано 80.00 80.00 80.00  
175 4 Удельная теплоемкость воды при температура  на выходе из котла tв2 св2 оС По табл. физ. констант 1.0023 1.0023 1.0023  
176 5 Наименьшая разность температуры воды на входе в котел и на выходе из котла Δtв1 оС Задано 15.00 15.00 15.00  
177 6 Температура воды на входе в котел tв1 оС tв2-Δtв1 65.00 65.00 65.00  
178 7 Расход воды через котел Gв кг/ч N/Δtв1 1507.87 1507.87 1507.87  
179 8 Температура воды на входе в теплообменник tвт1 оС Задано 65.00 65.00 65.00  
180 9 Удельная теплоемкость воды при температура  на входе в ТА свт1 оС По табл. физ. констант 1.00005 1.00005 1.00005  
181 10 Температура воды на выходе из теплообменника tвт2 оС Принято 80.0000 80.0000 80.0000  
182 11 Удельная теплоемкость воды при температуре  на выходе из ТА свт2 оС По табл. физ. констант 1.00230 1.00230 1.00230  
183 12 Средняя температура воды в теплообменнике tвср оС (tвт1+tвт2)/2 72.50 72.50 72.50  
184 13 Температура стенок труб со стороны продуктов сгорания tст oC Принято 82.00 101.05 98.34  
185 14 Тст К Принято 355.00 374.05 371.34  
186 15 Температура газов на выходе из теплообменника tг2 оС Принято 120.00 120.00 120.00  
187 16 Tг2 оС 393.00 393.00 393.00  
188 17 Энтальпия газов на выходе из теплообменника Iг2 ккал/нм3газа Табл. 1, раздел 4, α=1,4 
(по tг2) 		557.91 557.91 557.91  
189 18 Геометрические характеристики элементов теплообменника Внутренний диаметр жаровых труб dвн м Принято 0.015 0.015 0.015  
190 19 Длина (высота) жаровых труб L м Принято 0.40 0.40 0.40  
191 20 Количество  жаровых труб n шт. Принято 35 35 35  
192 21 Живое сечение для прохода продуктов сгорания Fж м2 πd2внn/4 0.006182 0.006182 0.006182  
193 22 Геометрические характеристики турбулизаторов Радиус полуокруж-ностей отверстий и перегородок r м Принято 0.006 0.006 0.006  
194 23 Диаметр полуокруж-ностей отверстий и перегородок d м Принято 0.012 0.012 0.012  
195   Проходное сечение жаровых труб с турбулизаторами Fж м2 πdвн2n/8 0.003091 0.003091 0.003091  
196   Эквивалентный диаметр жаровых труб с турбулиза-торами dэжт м 4F/П = 4πdвн2/4(πdвн/2+dвн) 0.0092 0.0092 0.0092  
197   Проходное сечение турбулизаторов Fт м2 πr2n/2 0.001978 0.001978 0.001978  
198   Шаг перегородок турбулизатора Т м Принято 0.020 0.020 0.020  
199 24 Эквивалентный диаметр турбулизаторов dэт м 4F/П = 4πr2/2(πr+d) 0.0073 0.0073 0.0073  
200 25 Поверхность теплообмена со стороны продуктов сгорания Fтк=Fтл м2 πdвнnL 0.659 0.659 0.659  
201 26 Удельный объем продуктов сгорания  [на 1 м3 сожженного газа (α=1,4)] vг м3/нм3 Табл. 1, раздел 3, α=1,4 14.328 14.328 14.328  
202 27 Объем продуктов сгорания (α=1,4) Vг м3/ч Вvг 37.9030 37.9030 0.0000  
203 28 м3/с 0.010529 0.010529 0.000000  
204 29 Давление газов в теплообменнике р ата Принято 1.00 1.00 1.00  
205 30 Средняя температура газа в теплообменнике tcp oC (tг1+tг2)/2 852.62 852.64 852.64  
206 31 Tcp K (Tг1+Tг2)/2 1125.62 1125.64 1125.64  
207 32 Коэффициент кинематической вязкости продуктов сгорания 
при tcp		 γ м2/с По табл. физ. констант 1.4252E-04 1.4252E-04 1.4252E-04  
208 33 Коэффициент кинематической вязкости продуктов сгорания 
при tст		 γст м2/с По табл. физ. констант 1.9826E-05 2.1620E-05 2.1346E-05  
209 33 Средняя скорость продуктов сгорания при  Fж uж м/с Vг/Fж 3.41 3.41 3.41  
210 при  Fт uт м/с Vг/Fт 5.3223 5.3223 5.3223  
211 34 Усредненная скорость продуктов сгорания в трубках ТА uср м/с (uж+uср)/2 4.3643 4.3643 4.3643  
212 Число Рейнольдса при uж Reж   uж*dэжт/γ 219.00 219.00 219.00  
213 35 Число Рейнольдса при uт Reт   uт*dэт/γ 273.75 273.75 273.75  
214 Число Прандтля при tcp Prпот   По табл. физ. констант 0.5950 0.5950 0.5950  
215 36 Число Прандтля при tcт Prст   По табл. физ. констант 0.6954 0.6898 0.6905  
216   Условие допуска расчетной формулы (Гребер стр. 237) ж   (RePrdэ/Т)≥7,17 59.7029 59.7029 59.7029  
217 т   59.7029 59.7029 59.7029  
218 37 Критерий Нуссельта (Гребер стр. 237 ф.109) Nuж   1,86(RePrdэ/L)1/3(γ/γст)0,14 5.1514 5.0893 5.0984  
219 Nuт   5.1514 5.0893 5.0984  
220   Критерий Нуссельта (Гребер стр. 275) Nuж'   0,664ReD0,5Pr1/3(dэ/L)0,5 5.5944 5.5944 5.5944  
221 Nuт'   5.5944 5.5944 5.5944  
222 38                
223 39 Коэффициент теплопроводности  продуктов сгорания при tcp λ ккал/кгК По табл. физ. констант 0.0826 0.0826 0.0826  
224 40 Коэффициент теплоотдачи конвекцией (Nu по Греберу) Nuж αж ккал/м2чК Nuжλ/dэжт 46.43 45.87 45.95  
225 41 Nuт αт ккал/м2чК Nuтλ/dэт 58.04 57.34 57.44  
226   Nuж' αж' ккал/м2чК Nuж'λ/dэжт 50.42 50.42 50.42  
227   Nuт' αт' ккал/м2чК Nuт'λ/dэт 63.03 63.03 63.03  
228   Суммарный коэффициент теплоотдачи от излучения и конвекции  продуктов сгорания αг ккал/кгК αж+αл 49.69 49.20 49.26  
229                      
230                       
231                       
232    Расчет теплообмена конвекцией в жаротрубном теплообменнике (АГРОТЕМА)    
233 Коэффициент теплоотдачи от стенки трубы к нагреваемой воде    
234     I приближение II приближение II приближение  
235 1 Температура воды на выходе из котла tв2 оС Принято 80.00 80.00 80.00  
236 2 Удельная теплоемкость воды при температура  на выходе из котла tв2 св2 оС По табл. физ. констант 1.0023 1.0023 1.0023  
237 3 Наименьшая разность температуры воды на входе в котел и на выходе из котла Δtв1 оС Принято 15.00 15.00 15.00  
238 4 Температура воды на входе в котел tв1 оС tв2-Δtв1 65.00 65.00 65.00  
239 5 Расход воды через котел Gв кг/ч N/Δtв1 1507.87 1507.87 1507.87  
240 6 Температура воды на входе в теплообменник tвт1 оС Предварительно принимается 65.00 65.00 65.00  
241 7 Удельная теплоемкость воды при температуре  на входе в ТА свт1 оС По табл. физ. констант 1.00005 1.00005 1.00005  
242 8 Температура воды на выходе из теплообменника tвт2 оС tв2-Qкс/св2Gв 80.00 80.00 80.00  
243   Средняя температура воды в теплообменнике tвср оС (tвт1+tвт2)/2 72.50 72.50 72.50  
244   Температура воды "на большом удалении от греющей поверхности (стенки)" tв∞ оС принято tв∞=tвср 72.50 72.50 72.50  
245   Средняя температура стенки труб со стороны продуктов сгорания в теплообменнике tст оС принято 82.00 101.05 98.34  
246 9 Удельная теплоемкость воды при температуре  на выходе из ТА свт2 оС По табл. физ. констант 1.00230 1.00230 1.00230  
247 10 Количество тепла, которое необходимо передавать в ТА Qта ккал/ч Gв(свт2tвт2-свт1tвт1) 22890.55 22890.55 22890.55  
248 11 Геометрические характеристики элементов теплообменника Наружный диаметр жаровых труб dн м Принято (ГОСТ 3262) 0.0213 0.0213 0.0213  
249 Толщина стенки жаровых труб δ м Принято (ГОСТ 3262) 0.0030 0.0030 0.0030  
250 Коэффициент теплопроводности материала жаровых труб (сталь) λтр ккал/мчК По табл. физ. констант 39.040 39.040 39.040  
251 Длина жаровых труб L м Принято 0.400 0.400 0.400  
252 Шаг расположения  жаровых труб ł м Принято 0.042 0.042 0.042  
253 Количество  жаровых труб по длине nдл шт. Принято 7 7 7  
254 Количество  жаровых труб по ширине nш шт. Принято 5 5 5  
255 Живое сечение для прохода воды (по ширине, шаг труб -42 мм, зазор между крайними трубами и стенкой т/а - 5 мм) Fжв м2 [(Т-dн)nш+0,010]L 0.045 0.045 0.045  
256 12 Поверхность теплообмена со стороны воды Fв м2 dнπnшnдлL 0.936 0.936 0.936  
257 13 Тепловой поток через стенку жаровой трубы Φ ккал/м2ч Qта/Fв 24446.62 24446.62 24446.62  
258   Температура стенки трубы со стороны воды (Исаченко стр.30, ф-ла (2-21), стр. 455) t'ст оС tст-Φδ/λтр 80.12 98.18 95.49  
259   Определяющая температура для физических констант θm оС (t'ст+tв∞)/2 76.311 85.340 83.996  
260   Число Прандтля для воды при θm Prθm   По табл. физ. констант 2.3520 2.09 2.1220  
261   Ускорение свободного падения g м/ч2 9,81(3600)2 1.27E+08 1.27E+08 1.27E+08  
262   Коэффициент термического расширения при θm β 1/град По табл. физ. констант 6.220E-04 6.7240E-04 6.6500E-04  
263   Коэффициент кинематической вязкости при θm γθm м2/ч По табл. физ. констант 1.377E-03 1.2382E-03 1.2570E-03  
264   Высота поверхности теплообме-на Н м H=L 0.400 0.400 0.400  
265   Критерий Грасгофа Grн   (gβθmH3)/γ2θm 2.037E+11 3.045E+11 2.877E+11  
266   Условие допуска расчетной формулы (Гребер стр. 369) а   1700‹(GrнPr)‹108 нет нет нет  
267   б   (GrнPr)›108 да да да  
268   Критерий Нуссельта для свободной конвекции (Гребер стр.369, ф.(261) Nuа   0,55(GrнPrθm)1/4        
269   Критерий Нуссельта для свободной конвекции (Гребер стр.369, ф.(262) Nuб   0,13(GrнPrθm)1/3 1016.297 1116.535 1101.760  
270   Коэффициент теплопроводности воды при θm λθm ккал/мчК По табл. физ. констант 0.5724 0.5782 0.5774  
271   Коэффициент теплоотдачи конвекцией от стенки к воде αв ккал/м2чК Nuбλθm/Н 1454.32 1613.95 1590.39  
272                      
273    Коэффициент теплопередачи в ТА k ккал/м2чК 1/(1/(αГ+αл)+δ/λтр+1/αж) 47.87 47.57 47.61  
274   Определение среднелогарифмической разности температур t'1   t'1=tг1 1585.24 1585.27 1585.27  
275   t''1   t''1=tг2 120.00 120.00 120.00  
276   t'2   t'2=tв1 65.00 65.00 65.00  
277   t''2   t''2=tв2 80.00 80.00 80.00  
278   Δtб   tг1-tв2 1505.24 1505.27 1505.27  
279   Δtм   tг2-tв1 55.00 55.00 55.00  
280   Δtта   (Δtб-Δtм)/ln(Δtб/Δtм) 438.22 438.23 438.23  
281   Нобходимая поверхность тепло-обмена Fр м2 Qта/(kΔtта) 1.091 1.098 1.097  
282   Количество тепла переданное в ТА Qта ккал/ч kFвΔtта 19643.93 19518.26 19535.82  
283   Коэффициент запаса поверхности теплообмена к % (Fв/Fр)100 -100 -14.18 -14.73 -14.66  
284                      
285                       
286                       
287  Определение температур поверхностей нагрева    
288 1 Средняя температура газа в теплообменнике tcpг oC (tг1+tг2)/2 852.62 852.64 852.64  
289 2 Средняя температура воды в теплообменнике tсрв оС (tвт1+tвт2)/2 72.50 72.50 72.50  
290 3 Коэффициент теплоотдачи излучением и конвекцией продуктов сгорания αг=α1 ккал/м2чК Из расчета теплообмена излучением и конвекцией продуктов сгорания 49.69 49.20 49.26  
291 4 Коэффициент теплоотдачи конвекцией от стенки к воде αв=α2 ккал/м2чК Из расчета теплообмена от стенки к нагреваемой воде 1454.32 1613.95 1590.39  
292 5 Толщина стенки КС δ м Принято (ГОСТ 3262) 0.0030 0.0030 0.0030  
293 6 Коэффициент теплопроводности материала стенки (сталь) λст ккал/мчК По табл. физ. констант 39.040 39.040 39.040  
294 7 Температура стенки КС со стороны продуктов сгорания tс1 oC [t1(α1δ/λст+α1/α2)+t2]/(1+α1/α2+ 
+α1δ/λст)		 101.05 98.34 98.71  
295 8 Температура стенки КС со стороны водяной рубашки tс2 oC [t2(α2δ/λст+α2/α1)+t1]/(1+α2/α1+ 
+α2δ/λст)		 98.18 95.49 95.85  
296                      
297                       
298    ВЫВОДЫ по расчету теплообмена в ТА 
 
1. Обеспечивается удовлетворительная сходимость температур поверхностей нагрева. 
2. Для получения на выходе из ТА tв2=80 оС при принятом расчетном значени k=47…48 ккал/м2чК теплообменная поверхность должна быть увеличена на ~ 15%. 
3. Возможно определение максимально возможной температуры воды на выходе из ТА при принятой площади поверхности теплообмена с последующей проверкой температур поверхностей нагрева и оценкой догревания в хвостовой части котла.		    

15.12.10

  A B C D E F G J K L
1   Расчет теплообмена в камере сгорания (кухонный теплогенератор АГРОТЕМА)  
2     I приближение II приближение III приближение
3 1 Потребляемая тепловая мощ-ность N кВт По заданию 2.60 2.60 2.60
4 ккал/ч 2236.00 2236.00 2236.00
5 2 Низшая теплотворная способ-ность (теоретическая энталь-пия) топлива (газа) Qн  
кДж/нм3 
    
35825 
  
35825 
  
35825 
6 (ккал/нм3) Принято (по стандарту) 8550.00 8550.00 8550.00
7 3 Расход топлива В нм3/ч N*860/Qн 0.26 0.26 0.26
8 4 Теоретически необходимое количество воздуха для горения 1нм3 газа Vo нм3/нм3газа табл. 13 [1] 9.52 9.52 9.52
9 5 Коэффициент избытка воздуха α   Принято 2.00 2.00 2.00
10 6 Температура воздуха, поступающего в КС tв оС Принято 20.00 20.00 20.00
11 7 Объемная теплоемкость воздуха при tв св ккал/(нм3оС) Из таблиц физических констант 0.31032 0.31032 0.31032
12 8 Тепло, внесенное в топку с воздухом Iв ккал/нм3газа α*Vo*св*tв 118.17 118.17 118.17
13 9 Потеря тепла от химического недожога q3 % Принято 0.50 0.50 0.50
14 10 Теоретическая энтальпия продуктов сгорания Iа ккал/нм3газа Qн*(100 - q3)/100 + Iв 8625.42 8625.42 8625.42
15 11 Теоретическая температура продуктов сгорания tа оС Табл. 1, раздел 4, α=1,4 1200.00 1200.00 1200.00
16 Ta К 1473.00 1473.00 1473.00
17 12 Температура газов на выходе из камеры сгорания t"кс оС Предварительно принимается 900.00 1000.00 950.00
18 T"кс оС 1173.00 1273.00 1223.00
19 13 Энтальпия газов на выходе из камеры сгорания при α, t"кс Iкс ккал/нм3газа Табл. 1, раздел 4, α=1,4 6285.34 7054.00 6670.00
20 14 Объем камеры сгорания (КС) Vкс м3 По эскизу 0.0019 0.0019 0.0019
21 15 Лучевоспринимающая поверхность КС Нл м2 По эскизу 0.0597 0.0597 0.0597
22 16 Эффективная длина (толщина) луча sэф м 0,9*4*Vкс/Нл 0.116 0.116 0.116
23 см      
24 17 Давление газов в КС р ата Принято 1.00 1.00 1.00
25                    
26                    
27 18 Парциальные давления СО2 и Н2О  при α рСО2 кПа Табл. ІІІ-18,  α=1,4 [2] 5.00 5.00 5.00
28 ата 0.0500 0.0500 0.0500
29 19 рН2О кПа 10.0000 10.0000 10.0000
30 ата 0.1000 0.1000 0.1000
31 20 рsэф СО2 м*кПа рСО2*sэф 0.5819 0.5819 0.5819
32 см*ат      
33 21 Н2О м*кПА рН2О*sэф 1.16 1.16 1.16
34 см*ат      
35 22 Средняя температура газа tcp oC (tа+t"кс)/2 1050.00 1100.00 1075.00
36 Tcp K (Ta+T"кс)/2 1323.00 1373.00 1348.00
37 23 Степень черноты компонентов газа при средней температуре газа εсо2   рис. 32.11 [3] 0.0320 0.0300 0.0310
38 εН2О   рис. 32.12 [3] 0.0170 0.0180 0.0175
39 24 Поправочный коэффициент для εН2О β   рис. 32.13 [3] 1.08 1.08 1.08
40 25 Степень черноты газа при температуре газа εг'   εсо2+β*εн2о 0.0504 0.0494 0.0499
41 26 Степень черноты стенки КС εст   Приложение 13 [3] 0.7500 0.7500 0.7500
42 27 Температура среды за стенкой КС tв oC Принято (задано) 80.00 80.00 80.00
43 Тв К 353.00 353.00 353.00
44 28 Температура стенки КС со стороны газа Тст К Тв+100 453.00 453.00 453.00
45 29 Степень черноты компонентов газа при температуре cтенки КС εсо2   рис. 32.11 [3] 0.04 0.04 0.04
46 30 εН2О   рис. 32.12 [3] 0.04 0.04 0.04
47 31 Поправочный коэффициент для εН2О β   рис. 32.13 [3] 1.08 1.08 1.08
48 32 Степень черноты газа при температуре стенки εг"   εсо2+β*εн2о 0.08 0.08 0.08
49 33 Количество тепла, отданное в камере сгорания Qкс ккал/ч 4,9*[εг'/εг"(Tср/100)4-(Тст/100)4]*F/ 
/(1/εст+1/εг"-1)		 429.68 490.12 459.00
50 34 Количество тепла за КС QI ккал/ч N - Qкс 1806.32 1745.88 1777.00
51 35 Энтальпия газов на выходе из камеры сгорания при α I'кс ккал/нм3газа QI/В 6907.00 6675.88 6794.87
52 36 Температура газов на выходе из камеры сгорания t"кс оС Табл. 1, раздел 4, α=1,4 981.00 950.72 966.32
53   Сравнение (36) с (12)       -81.00 49.28 -16.32
54                    

Контактно-поверхностный котел 📙 Курсовая → 🆔 108803

Контактно-поверхностный котел 📙 Курсовая → 🆔 108803