До конвективним відносяться поверхні нагрівання, розташовані в горизонтальному газоході за напіврадіаційні поверхні-ми ширм або фестони, і все поверхні нагрівання в конвективної шахті котла. (Вони раз-'мещени в зоні відносно низьких темпера-тур газів, де ефективність променистого теп- лообмена швидко знижується. В інтересах раз-витку конвективного теплосприй тут йдуть на підвищення швидкості газового потоку, створення змієвикових трубних пучків з тес-ним розташуванням труб і забезпечення попе-річкового омивання труб газовим потоко . Теп - лонапряженіе конвективних поверхонь по ходу газів знижується від 40 кВт / м2 в паро-перегрівачів до 1-2 кВт / м2 в воздухоподо-гревателе. Тільки в повітропідігрівниках регенеративного типу спостерігається поздовж-ве омивання теплопередающей пластинчастої поверхні з газової та повітряної сторін, що знижує інтенсивність теплообміну з оди-ниці гладкій поверхні нагрівання в 3-4 ра-за порівняно з змієвиковими пакетами. Інтенсифікацію теплообміну забезпечують різними методами (див. гл. 19). Основних зас-ми рівняннями теплообміну є:
Рівняння теплового балансу стороні
<2гб=Ф (/W'r+Aa/Vc); уравнение тепловосприятия рабочей среды
При цьому повинна виконуватися умова: Qt = Q6 = Qg З> кДж / кг.
У рівняннях (20.48) - (20.50) Я - поверх-ність нагріву елемента, м2; k - коефіцієнт теплопередачі, кВт / (м2-К); А ^-розрахунковий
температурний напір, К; Sp - розрахунковий рас-хід палива, кг / с; D - витрата робочого середовища, кг / с; Г г, I "г - ентальпії продуктів згоряння на вході і виході з поверхні, кДж / кг;
Прс - ентальпія присмокталися ззовні повітря, кДж / кг; Так - відносний присос повітря в газоході; і ", и '- ентальпії робочого середовища на виході і вході в поверхню, кДж / кг.
Тепловоспріятіе воздухоподогревателя по робочому середовищі - повітрю - замість (20.50) визначають за формулою
Де рв - відносний надлишок повітря на вході в підігрівач повітря; / ° г. в / ° х. в- ентальпії теоретичного об'єму повітря, взяті при температурі гарячого і холодного повітря, кДж / кг.
При конструктивному розрахунку поверхню нагріву Н визначають з рівняння (20.48). Тепловоспріятіе дан-ної поверхні по робочому середовищі в цьому випадку відомого-але, тоді з рівняння (20.49) знаходять ентальпію і температуру газів за поверхнею, а потім темпера-турний натиск At і коефіцієнт теплопередачі в поверхні.
При виконанні піврічного теплового розрахунку визначенню підлягає тепловоспріятіе поверхні по (20.48). Для розрахунку значень At і k доводиться перед-ньо задаватися теплосприй поверхні Qs і потім уточнювати розрахунок, оскільки заданий і по-лучанин нз (20.48) теплосприй не повинні отли-тися більш ніж на 2%.
У поверхнях нагріву котла передача теплоти про-виходить через багатошарову циліндричну стінку - металеву трубу з зовнішніми і внутрішніми за-бруднення. Для визначення коефіцієнта теплопередачі-редачі зазвичай використовують формулу для плоскої багато-шарової стінки. При відносно великих діаметрах труб це не вносить помітної похибки в розрахунок і разом з тим значно спрощує рішення.
Коефіцієнт теплопередачі для багатошарової пло-ської стінки, Вт / (м2-К),
1 / а, + 83 / Л3 + «МДМ + бнДй + 1 /«.
Де аі і аг - коефіцієнти тепловіддачі від гріючого середовища до стінки і від стінки до нагрівається середовищі; бм, бз. 6н - відповідно товщина металевої стінки, на-ружной забруднень і внутрішніх відкладень (накипу);
Хн - відповідні коефіцієнти ТЕПЛОПРОМ-водності металу, зовнішніх забруднень і внутрішніх відкладень.
Відносини 1 / «і та 1 / А2 є терми-чеський опір теплообміну на зовнішній і вну-тертя сторонах поверхні. При розрахунку поверхонь-стей, всередині яких протікає вода, пароводяна суміш або перегрітий пар сверхкритического тиску, коефіцієнт тепловіддачі аг значно (на два-три по-рядка) перевершує коефіцієнт а, тоді термічним опором на внутрішній стороні поверхні 1 [0.2 можна знехтувати , оскільки l / ai »l / ct2. Те ж саме відноситься і до термічного опору металеві-ської стінки бмДм<1/аі.
При нормальній експлуатації котла відкладення на-кіпи на внутрішній поверхні труб не. повинні досягнень-гать розміру, що викликає істотне підвищення термічного опору, тому в тепловому розра-ті термічний опір накипу не враховують
Термічним опором зовнішніх відкладень е = бзДз (зола, шлаки, сажові відкладення, продукти корозії) не можна нехтувати, незважаючи на те, що в експлуатації вживають заходів до періодичного їх видалення (див. § 16.1).
Через відсутність в ряді випадків конкретних даних за вказаними залежностям і в складних умовах оми - вання застосовують, крім є, коефіцієнт ефективності поверхні W, який визначається нз теплового балансу поверхні в цілому.
Коефіцієнт теплопередачі визначають як середнє значення для всієї розраховувати-мій поверхні нагрівання в середній швидкості газів. Неповноту і нерівномірність омиву - ня поверхні нагрівання газовим потоком враховують коефіцієнтом використання З урахуванням викладеного формулу (20.52) мож-но записати для змієвикових поверхонь у вигляді
К '1 / a. j + е + 1 / ои>
А для підігрівачів повітря k =
Стосовно до найбільш поширений-вим конструкцій поверхонь нагріву па-рових котлів взаємне рух гріє і нагрівається середовищ показано на схемі рис. 20.9. Температурний напір, т. Е. Середню по всій поверхні нагрівання різниця температур між гріючою і нагрівається середовищами, для прямотока, противотока і багаторазово пере-хресного струму (з числом ходів середовища більше чотирьох) визначають за формулою
Де Д / б, Д ^ м - різниця температур обох середовищ на тому кінці поверхні нагрівання, де вона відповідно більше або менше, ° С.
При відношенні Д ^ б / Д ^ м ^ 1,7 з достатній-ний для практичних розрахунків точністю температурний напір можна визначати як середньоарифметичне значення.
Як показано на рис. 20.9, в поверхнях нагріву котлів переважає багаторазово пе-рекрестное рух середовищ. При числі ходів однієї з середовищ менше чотирьох, а також для змішаного струму теплообмін в поверхні буде трохи нижче, ніж це має місце при чисто протівоточном русі середовищ, що враховується поправочних коефіцієнтів до температурного напору, визначеним за схемою протитечії
Коефіцієнт визначається по графи-кам [8] стосовно до схеми взаємного руху обох середовищ.
У схемах з паралельно - і послідовно-змішаний-ним струмом середовищ можна вести розрахунок кожного нз ходів
Окремо, і визначати середовищ-ний температурний на-пір для всієї поверхні
Де Я ,, 2 і - відпо-відно поверхні нагре-ва, м2, і температурні на-пори ділянок, ° С.