Toplotni proračun kotla. Verifikacija termičkog proračuna mašine
NJIH. Saprykin, inženjer, PNTK Energy Technologies LLC, Nižnji Novgorod
Uvod
Prilikom razvoja ili prilagođavanja raznih termoelektrana, uključujući oprema za izmjenu toplote, posebno pločastih izmjenjivača topline (PHE), često je potrebno izvršiti detaljne proračune toplinskih krugova u široki rasponi promjene kapaciteta i parametara nosača topline.
PTA, za razliku od, na primjer, izmjenjivača topline s školjkom i cijevi, sadrži velika raznolikost oblici, veličine ploča i njihovi profili površine za izmjenu toplote. Čak i unutar iste veličine ploča postoji podjela na takozvane "tvrde" tipove H i "meki" tipovi L ploče sa različitim koeficijentima prolaza toplote i hidraulički otpor. Dakle, PTA, zbog prisustva pojedinačnog skupa parametri dizajna uglavnom se izrađuju po narudžbi.
Veliki proizvođači PHE imaju svoje dobro uhodane metode intenziviranja procesa prijenosa topline, veličine ploča i ekskluzivne programe za njihov odabir i proračun.
Pojedinačne karakteristike PTA u pogledu termičkih proračuna su uglavnom u razlici u vrijednostima konstanti A, m, n, r u izrazu Nusseltovog broja koji je uključen u određivanje koeficijenata prijenosa topline.
, (1)
gdje Re- Reynoldsov broj;
Pr- Prantl broj za rashladnu tečnost;
Pr sa - Prantl broj za rashladne tečnosti na površini pregradnog zida.
Trajno A, m, n, r određuju se eksperimentalno, što je vrlo radno intenzivno, njihove vrijednosti su predmet intelektualnog vlasništva, a proizvođači PTA se ne otkrivaju.
Kao rezultat ove okolnosti, ne postoji jedinstvena metoda za termičku verifikaciju proračuna varijabilnih modova, koja pokriva čitav raspon PTA.
U metodi verifikacije predloženi su termički proračuni varijabilnih režima PTA, na osnovu činjenice da potrebne informacije Specifične vrijednosti navedenih konstanti mogu se identificirati iz poznatog načina projektovanja modeliranjem termički proces. To se odnosi na način projektovanja "čistog" izmjenjivača topline, kada se svi parametri određuju bez tzv. faktora zagađenja.
Modeliranje je provedeno korištenjem kriterijskih jednačina konvektivnog prijenosa topline, uzimajući u obzir termofizička svojstva vode: toplinski kapacitet, toplinsku provodljivost, toplinsku difuzivnost, kinematička viskoznost, gustina.
Međutim, neka pitanja izračunavanja varijabilnih modova PTA ostala su neotkrivena. Svrha ovog članka je proširiti mogućnosti proračuna varijabilnih načina jednoprolaznog PHE voda-voda.
Optimizirani proračuni verifikacije za pločaste izmjenjivače topline
U razvoju metode proračuna, u nastavku se predlaže jednostavnija jednačina, dobijena iz jednačine 1 kao rezultat identičnih transformacija i koja sadrži konstantnu (u daljem tekstu konstantnu) PTA Od njega:
, (2)
gdje Q- toplotna snaga preko PTA, kW;
Rc- toplinska otpornost zida (ploče), m 2°C/W;
R n- termička otpornost sloja naslaga kamenca, m 2 °C / W;
F = (n pl– 2) · ℓ L- ukupna površina prenosa toplote, m 2;
n pl - broj ploča, kom.;
ℓ - širina jednog kanala, m;
L– smanjena dužina kanala, m;
∆t– logaritamska razlika temperature nosača toplote, °C;
Θ = Θ g + Θ n - ukupni termofizički kompleks (TFC), koji uzima u obzir termofizička svojstva vode. TFK je jednak zbiru TFK grijanja Θ g i TFA grijani Θ n rashladne tečnosti:
, 
, (3, 4),
gdje
t 1 , t 2 - temperatura rashladnog sredstva za grejanje na ulazu i izlazu iz PTA, °C;
τ 1 , τ 2 – temperatura zagrijanog rashladnog sredstva na izlazu i ulazu u PTA, °C.
Konstantne vrijednosti m, n, r za oblast turbulentnog strujanja rashladnih tečnosti u ovom modelu uzete su na sledeći način: m = 0,73, n = 0,43, r= 0,25. Konstante u = 0,0583, y= 0,216 određene su aproksimacijom vrijednosti termofizičkih svojstava vode u rasponu od 5-200 °C, uzimajući u obzir konstante m, n, r. Konstantno ALI zavisi od mnogih faktora, uključujući i prihvaćene konstante m, n, r i veoma varira ALI = 0,06-0,4.
Jednačina za Od njega, izraženo kroz izračunate parametre PTA:
, (5)
gdje K r - projektni koeficijent prolaza topline, W / (m 2 ·
°C).
Jednačina za Od njega, izraženo kroz geometrijske karakteristike:
, (6)
gdje z– razmak između ploča, m.
Iz zajedničkog rješenja 5 i 6 određuje se vrijednost ALI za ovaj PTA. Zatim prema poznatom ALI mogu se odrediti koeficijenti prolaza toplote α g i α n:
, (7, 8)
gdje f = (n pl - 1) ℓ z/2 je ukupna površina poprečnog presjeka kanala;
d e= 2 z- ekvivalentni prečnik presjeka kanala, m.
Iz 7, 8 slijedi da je vrijednost konstante ALI pri datim konstantama m, n, r je pokazatelj efikasnosti PTA.
Konstantno C he može se odrediti i eksperimentalno iz rezultata istovremenih mjerenja parametara u dva različita načina rada PTA. Mjereni parametri u ovom slučaju su vrijednosti toplinske snage, označene indeksima 1 i 2; vrijednosti četiri temperature rashladne tekućine:
. (9)
Isto se odnosi i na slučajeve kada su projektni parametri PTA nepoznati. To uključuje situacije kada su informacije o početnim parametrima nepoznate za PHE u radu, na primjer, izgubljena je, ili je PHE rekonstruiran promjenom površine grijanja (promjenom broja ugrađenih ploča).
U praksi se često javljaju situacije kada je potrebno promijeniti, na primjer, povećati preneseno poravnanje toplotna snaga PTA. To se postiže ugradnjom dodatnog broja ploča. Ovisnost izračunate toplotne snage od broja dodatno ugrađenih ploča, dobijena iz jednačine 2, uzimajući u obzir 6, je sljedeća:
. (10)
Naravno, kada se mijenja broj ploča, konstanta Od njegaće se promijeniti i to će biti još jedan izmjenjivač topline.
Obično su parametri isporučenog PTA dati sa faktorom zarastanja predstavljenim toplotnom otpornošću sloja ljuske. R n r(originalni način rada). Pretpostavlja se da se tokom rada, nakon određenog vremenskog perioda, usled stvaranja kamenca, na površini razmene toplote formira sloj naslaga kamenca sa „proračunatim“ toplotnim otporom. Dalje nakon toga potrebno je očistiti površinu izmjenjivača topline.
U početnom periodu rada PHE, površina za izmjenu topline će biti redundantna i parametri će se razlikovati od parametara početnog načina rada. Ako postoji dovoljna snaga izvora topline, PTA može "ubrzati", odnosno povećati prijenos topline iznad navedenog. Da bi se prijenos topline vratio na zadanu vrijednost, potrebno je smanjiti protok rashladne tekućine u primarnom krugu ili smanjiti dovodnu temperaturu; u oba slučaja će se smanjiti i "povratna" temperatura. Kao rezultat novi mod"čisti" PTA sa Q str i R n p \u003d 0, dobijeno iz originala Q str i R n r > 0, će se izračunati za PTA. Postoji beskonačan broj takvih modova dizajna, ali svi su ujedinjeni prisustvom iste konstante C he.
Za traženje projektnih parametara od početnih, predlaže se sljedeća jednadžba:
, (11),
gdje su na desnoj strani poznati K ref, t 1 , t 2 , τ 1 , τ 2 ,(dakle, i Θ ref), R s, R n r, na lijevoj strani - nepoznato t 2 p, ϴ p, K p . umjesto toga kao nepoznato t2 može se izmjeriti jedna od preostalih temperatura t 1 , τ 1 , τ 2 ili njihove kombinacije.
Na primjer, u kotlarnici je potrebno ugraditi PTA sa sljedećim parametrima: Q str= 1000 kW, t1= 110 °C, t2= 80 °C, τ 1= 95 °C, τ2= 70 °C. Dobavljač je predložio PTA sa stvarnom površinom za izmjenu topline F= 18,48 m 2 sa faktorom zagađenja R n p \u003d 0,62 10 -4 (faktor rezervi δf = 0,356); K r\u003d 4388 W / (m 2 · °C).
Tabela prikazuje, kao primjer, tri različita moda dizajna dobivena iz originala. Redoslijed izračunavanja: pomoću formule 11 izračunava se konstanta Od njega; koristeći formulu 2, neophodno načini dizajna.
Table. Početni i proračunski načini PTA.
| Ime | Dimenzija | Oznaka | Toplotni režimi | ||||
| početni | obračun 1 | obračun 2 | obračun 3 | ||||
| Toplotna snaga | kW | Q | 1000 | 1090 | 1000 | 1000 | |
| dionica | - | δf | 0,356 | 0,000 | 0,000 | 0,000 | |
| Stepen čistoće | - | β | 0,738 | 0,000 | 1,000 | 1,000 | |
| Ulazna temperatura vode za grijanje | °C | t1 | 110,0 | 110,0 | 110,0 | 106,8 | |
| Temperatura grijanja. izlazna voda | °C | t2 | 80,0 | 77,3 | 75,4 | 76,8 | |
| Temperatura vode za grijanje na izlazu | °C | τ 1 | 95,0 | 97,3 | 95,0 | 95,0 | |
| Logaritamska razlika temperature | °C | ∆t | 12,33 | 9,79 | 9,40 | 9,07 | |
| TFK | - | ϴ | 4,670 | 4,974 | 4,958 | 4,694 | |
| Koeficijent prijenosa topline | W / (m 2 ° C) | K | 4388 | 6028 | 5736 | 5965 | |
| Potrošnja vode za grijanje | t/h | G1 | 28,7 | 28,7 | 24,9 | 28,7 | |
| Potrošnja grijane vode | t/h | G2 | 34,4 | 34,4 | 34,4 | 34,4 | |
| Toplinska otpornost sloja ljuske | m 2 °C / W | 10 4 R n | 0,62 | 0 | 0 | 0 | |
| PTA konstanta | - | C he | - | 0,2416 | |||
Način poravnanja 1 ilustruje ubrzanje PTA ( Q= 1090 kW) pod uslovom da izvor toplotne energije ima dovoljnu snagu, dok je pri konstantnom protoku temperatura t2 pada na 77,3, a temperatura τ 1 raste na 97,3 °C.
Način dizajna 2 simulira situaciju kada je ventil regulatora temperature instaliran na cevovodu sa grejnim fluidom, radi održavanja konstantna temperatura τ 1= 95 ° C, smanjuje potrošnju rashladnog sredstva za grijanje na 24,9 t/h.
Način dizajna 3 simulira situaciju kada izvor toplinske energije nema dovoljnu snagu da ubrza PHE, dok se obje temperature rashladnog sredstva za grijanje smanjuju.
Konstantno Od njega je kumulativna karakteristika koja uključuje geometrijske karakteristike i izračunata termičke parametre. Konstanta je nepromenjena tokom celog radnog veka PTA, pod uslovom da je početna količina i „kvalitet“ (odnos broja ploča H i L) postavljene ploče.
Dakle, PTA se može simulirati, što otvara put za izvođenje potrebnih verifikacionih proračuna za različite kombinacije ulaznih podataka. Željeni parametri mogu biti: toplotna snaga, temperature i brzine protoka nosača toplote, stepen čistoće, toplotna otpornost mogućeg sloja kamenca.
Koristeći jednačinu 2, koristeći poznati način projektovanja, moguće je izračunati parametre za bilo koji drugi režim, uključujući određivanje toplotne snage iz četiri temperature rashladne tečnosti izmerene na priključcima. Potonje je moguće samo ako je termički otpor sloja kamenca unaprijed poznat.
Iz jednačine 2 može se odrediti toplinski otpor sloja razmjera R n:
. (12)
Procjena stepena čistoće površine za izmjenu topline za dijagnozu PHE nalazi se po formuli 
.
nalazi
1. Predložena metoda proračuna verifikacije može se koristiti u projektovanju i radu cevovodnih sistema sa jednoprolaznim PTA voda-voda, uključujući dijagnostiku njihovog stanja.
2. Metoda omogućava, korištenjem poznatih projektnih parametara PHE, izračunavanje različitih varijabilnih režima bez kontaktiranja proizvođača opreme za izmjenu topline.
3. Metoda se može prilagoditi proračunu PTA sa tekućim medijima osim vode.
4. Predložen je koncept PTA konstante i formule za proračun. PTA konstanta je kumulativna karakteristika koja uključuje geometrijske karakteristike i izračunate termičke parametre. Konstanta je nepromijenjena tokom cijelog vijeka trajanja PHE, pod uslovom da se zadrži početna količina i „kvalitet“ (odnos broja „tvrdih“ i „mekih“) ugrađenih ploča.
Književnost
1. Grigoriev V.A., Zorin V.M. (ur.). Prijenos topline i mase. Termotehnički eksperiment. Imenik. Moskva, Energoatomizdat, 1982.
2. Saprykin I.M. O provjeri proračuna izmjenjivača topline. „Novosti o snabdijevanju toplotom“, br. 5, 2008. str. 45-48.
3. . Web stranica Rosteplo.ru.
4. Zinger N.M., Taradai A.M., Barmina L.S. Pločasti izmjenjivači topline u sistemima grijanja. Moskva, Energoatomizdat, 1995.
Smjernice
Dio II: Toplotni proračun industrijskog kotla
UVOD 4
1. Okvirni redoslijed verifikacioni proračun bojler 4
2. Toplotni proračun kotla 4
2.1. Karakteristike goriva 4
2.2. Zapremine vazduha i produkata sagorevanja 5
2.3. Entalpija produkata sagorevanja 7
2.4. Toplotni bilans kotla 7
2.5. Proračun peći 9
2.6. Proračun snopa kotla 11
2.7. Proračun ekonomajzera od livenog gvožđa 13
2.8. Provjera toplotnog proračuna kotla 15
LITERATURA 15
DODATAK 1. Karakteristike kotlova 16
UVOD
Programom discipline "Instalacije za proizvodnju toplote" za specijalnost 100700 "Industrijska toplotna tehnika" predviđena je realizacija kursnog projekta. Toplotni proračun industrijskog kotla vrši se tokom izrade projekta postrojenja za proizvodnju topline.
Ova uputstva su metodološki vodič kada student završi kursni projekat, koji treba da olakša samo ono što je potrebno samostalan rad sa knjigom.
Sastav industrijskog kotla uključuje: peć sa ekranima, pregrijač, kotlovski snop, ekonomajzer vode i grijač zraka. Neće svi kotlovi uključivati sve ove elemente.
Student, po pravilu, izvodi verifikaciju i projektni proračun industrijskog kotla proizvodnog i grejnog tipa male snage. Istovremeno, vođeni dato dizajnom kotla, njegovu termičku šemu i vrstu goriva, temperature i pritiske pare, napojne vode, vazduha koji se dovodi u peć i izduvnih gasova, student proverava rad kotla za ovu opciju uslovima i u neophodnim slučajevima pribjegava usavršavanju dizajna peći, pregrijača i repnih površina (ekonomajzer i grijač zraka).
Proračuni su predstavljeni u obliku objašnjenja sastavljenog prema standardnim pravilima. Rad sadrži grafički materijal, uključujući presjeke i projekcije kotla u mjerilu 1:20 ili 1:25. Student brani kursni projekat. Dobijeni rezultat se upisuje u knjižicu.
Približan postupak za verifikaciju toplotnog proračuna kotla
Prije svega, student mora pažljivo proučiti nacrte kotlovske jedinice, upoznati se sa radijacijskim i konvektivnim grijaćim površinama, odrediti geometrijske dimenzije grijaćih površina i dobiti ideju o njihovom postavljanju duž puta plina. Učenik mora imati jasno razumijevanje rada jedinice. Zadata vrsta goriva omogućava da se iz referentne knjige pronađe njegov elementarni sastav, koji je neophodan za proračune gasa, i niža toplota sagorevanje radne mase goriva. U skladu sa regulatornim smjernicama utvrđuje se koeficijent viška zraka na izlazu iz peći i količina usisnog zraka duž puta kotlovske jedinice. Korištenje elementarnog sastava goriva. Određene su teoretske i stvarne zapremine produkata sagorevanja. Izračunajte entalpiju proizvoda izgaranja. Rezultati proračuna su sažeti u tabeli, a za pojedinačne plinske kanale kotlovske jedinice izgrađen je temperaturno-entalpijski dijagram. Sastavlja se toplotni bilans kotlovske jedinice, utvrđuje se njegova efikasnost. i procijenjenu potrošnju goriva. Izvodi se proračun peći (određuje se zapremina, površina koja prima zrake, temperatura gasova na izlazu iz peći, količina toplote koja se prenosi u peći). Izračunati su konvektivne površine grijanje: pregrijač, kotlovski snop, ekonomajzer, grijač zraka (neke grijaće površine u pojedinoj kotlovskoj jedinici mogu biti odsutne). Obično se pronađe temperatura plinova na izlazu razmatranog dimnog plina, međutim, možda će biti potrebno podesiti vrijednosti grijne površine.
Termički proračun se provjerava prema apsorpciji topline pojedinih grijaćih površina: relativna neusklađenost bilansa ne bi trebala biti veća od 0,5%.
VERIFIKACIJA TERMIČKI PRORAČUN MAŠINE
| Naziv parametra | Značenje |
| Tema članka: | VERIFIKACIJA TERMIČKI PRORAČUN MAŠINE |
| Rubrika (tematska kategorija) | Svi članci |
Prilikom proračuna kompletnih mašina, uključujući kondenzacionu jedinicu, isparivače i druge elemente, nemoguće je podesiti temperaturni režim njihovog rada. Mora se utvrditi samo posebnim verifikacionim termičkim proračunom mašine namenjene za ugradnju.
Svrha proračuna verifikacije je da se utvrdi da li će odabrana mašina moći da obezbedi željene temperature vazduha u komorama sa poznatim toplotnim dobitkom, koji ne prelazi dozvoljena vrijednost faktor radnog vremena b. Za ovo, pravi temperaturni režim rada i stvarnog koeficijenta radnog vremena mašine. U recenziranom automatske mašine kompresor radi samo u radnom dijelu ciklusa, a isparivač - kontinuirano. Dakle, kompresor se računa prema prosječnoj tački ključanja tor za radni period ciklusa, a isparivač - prema prosječnoj tački ključanja tot za cijeli ciklus.
U verifikacionom proračunu prvo odredite prosečnu tačku ključanja za ceo ciklus toc iz jednačine prenosa toplote u isparivaču, koji kada se mašina ohladi, ima oblik samo jedna komora.
Kada se jedna mašina i n komora ohlade, jednačina prenosa toplote u isparivačima dobija oblik
U ovim formulama
Qkam, Qkam1, Qkam2, ..., Qkamn - potrošnja hladnoće za odgovarajuće komore, W;
ki, kíl, ki2,…, kin - koeficijenti prolaza toplote isparivača, W/(m2 °C);
Fi, Fi, Fi2,…, Fin - površine isparivača, m2;
tkam, tkam1, tkam2,…, tkamn - temperature vazduha u odgovarajućim komorama, °C.
Eksperimentalni rad i posebnim proračunima je utvrđeno da je prosječna tačka ključanja rashladnog sredstva tokom radnog ciklusa vrhunskih mašina sa malim rashladnim kapacitetom, koje rade na hlađenju komora sa temperaturom vazduha od -2° do +4°C, približno 3°C niža od prosečna tačka ključanja rashladnog sredstva tokom celog ciklusa, tj.
Na osnovu pronađene vrijednosti tor utvrđuje se stvarni radni kapacitet hlađenja Qop mašine odabrane za ugradnju. Ovo se radi prema karakteristikama mašine, predstavljenim u koordinatama Q0 - t0 i označenim u katalozima i referentnim knjigama (vidi sliku 106).
Prilikom određivanja Qop iz takvog grafa, treba odrediti temperaturu kondenzacije i uzeti Qop vrijednosti iz krivulje koja se odnosi na ovu temperaturu. Za vodeno hlađene jedinice, održavanje prihvaćena temperatura kondenzaciju obezbeđuje ventil za kontrolu vode. U jedinicama sa vazdušno hlađen kondenzatora, temperatura kondenzacije se podešava prema temperaturi okoline i kapacitetu hlađenja kompresora. U ovom slučaju, temperatura kondenzacije se može inicijalno podesiti, a nakon izračunavanja kondenzatora, može se poboljšati.
Za mašine sa vazdušnim hlađenjem, temperatura kondenzacije se mora izračunati pomoću jednačine
gdje je tv temperatura okoline (kondenzator) zraka, °S;
kk - koeficijent prolaza toplote kondenzatora, W/(m2 °C);
Fc - površina za prenos toplote kondenzatora, m2;
Ako se ovako izračunata temperatura razlikuje od prvobitno prihvaćene za više od 2°C, proračun treba ponoviti.
Stvarni koeficijent radnog vremena rashladne mašine treba izraziti kao odnos ukupne potrošnje hladnoće za datu grupu komora ΣQkam i radnog rashladnog kapaciteta mašine (agregata) odabrane za hlađenje ove grupe komora Qop, tj.
Rezultirajuća vrijednost koeficijenta radnog vremena trebala bi biti u rasponu od 0,4 do 0,7. Više vrijednosti b ukazuju na to da performanse odabrane jedinice nisu dovoljne; trebalo bi da uzmete drugu jedinicu, veću produktivnost, i ponovite proračun. Ako se kao rezultat proračuna pokaže da b<4, то ϶то означает, что выбранный агрегат будет мало использоваться, тогда нужно принять агрегат с меньшей холодопроизводительностью и повторить расчет. Когда соотношение тепловых нагрузок не соответствует возможному распределению испарителей по камерам при отсутствии в них реле температуры, следует после поверочного, расчета машины проверить, будет ли обеспечено поддержание заданнои̌ температуры в камерах. Для ϶того пользуются тем же уравнением теплопередачи испарителя для каждой камеры (59), но подставляют в нᴇᴦο найденное значение температуры кипения tоп, а определяют температуру воздуха в камере tкам:
Ako pronađena vrijednost temperature zraka u komori odstupa za više od 2°C od njene nominalne vrijednosti, onda treba razmotriti mogućnost postavljanja isparivača u komore na drugačiji način ili naručiti isparivače kao dodatak zadatom.
Prilikom provjere proračuna rashladnog uređaja sa sistemom za hlađenje slanom vodom, moguće je uzeti faktor vremena rada b=0,9 i izračunati isparivač za kontinuirani rad kompresora, tj. uzeti tc≈tor=t0. Radna tačka ključanja određena je jednadžbama:
, (66)
gdje je tpm prosječna temperatura slane vode, ºS;
t0 - tačka ključanja, °S.
U ovom proračunu može se navesti jedna od vrijednosti tpm ili t0. Drugi se izračunava prema jednačini. Određivanje tačke ključanja može se izvesti i grafički. Za to je na grafikonu Q0 - t0, koji predstavlja karakteristiku jedinice, nacrtana ravna linija Qi \u003d k i Fi (tpm-t0), što je karakteristika isparivača. Tačka preseka krive Q0 i prave Qi odgovaraće željenoj tački ključanja.
VERIFIKACIJA TERMIČKI PRORAČUN MAŠINE - pojam i vrste. Klasifikacija i karakteristike kategorije "VERIFIKACIJSKI TERMIČKI PRORAČUN MAŠINE" 2017-2018.
Stranica 1
Provjera termičkog proračuna omogućava provjeru granica promjene parametara i protoka generirane pare u CHP-u pri ekstremnim vrijednostima vanjske temperature zraka, promjene vrste sagorijenog goriva i opterećenja plinske turbine i njihovog utjecaja na parna turbina. Analiza uzima u obzir tip termičke šeme CCGT-a (mono ili multiblok), kao i mogućnost rada parne turbine postrojenja na jednoj od raspoloživih CU.
Verifikacioni toplotni proračun se vrši za kotao na otpadnu toplotu poznatog dizajna kako bi se identifikovale njegove termičke karakteristike pri različitim opterećenjima samog kotla i promeni režima rada gasnoturbinske jedinice. Proračun verifikacije se vrši i u slučaju kada je kotao na otpadnu toplotu, projektovan da koristi toplotu izduvnih gasova određene vrste gasne turbine, ugrađen iza gasne turbine drugog tipa. Za verifikacioni proračun potrebno je poznavati parametre produkata sagorevanja na ulazu u kotao otpadne toplote, pritisak i temperaturu napojne vode, a ponekad i temperaturu pregrijane pare. Kao rezultat verifikacije termičkog proračuna, sa poznatim geometrijskim karakteristikama grejnih površina, temperatura radnog medija (para, voda, produkti sagorevanja) na ulazu i izlazu iz površina, brzina radnog medija, aerodinamičnost Određuje se otpor kotla na otpadnu toplinu i njegove performanse.
Verifikacioni termički proračuni se vrše radi utvrđivanja mogućnosti korišćenja gotovih ili standardnih uređaja fabričke proizvodnje, kao i za postojeće izmenjivače toplote. U ovim proračunima, s obzirom na veličinu uređaja i uslove njihovog rada, određene tehnološkim i termičkim uslovima proizvodnje, potrebno je utvrditi stvarne performanse ugrađenih aparata i njegovu usklađenost sa potrebnim performansama. Drugim riječima, zadatak verifikacije termičkih proračuna izmjenjivača topline je izbor uslova koji osiguravaju optimalan način njihovog rada.
Verifikacioni toplotni proračuni postaju važni u vezi sa razvojem mera za racionalizaciju toplotnog upravljanja industrijskim preduzećima i povećanje produktivnosti termičke opreme.
Verifikacioni toplotni proračuni se obično moraju izvoditi češće od proračuna projektovanja. Sa verifikacionim proračunima se u praktičnom radu susreće veliki broj inženjerskih radnika. Ali, uprkos tome, metoda verifikacije termičkih proračuna još uvijek je nedovoljno razvijena. Stoga će se u budućnosti metoda verifikacije termičkih proračuna posvetiti dužna pažnja.
Verifikacioni termički proračuni se odnose na isparivačka postrojenja koja rade u fabričkim uslovima i imaju zadatak da uspostave optimalan način rada postrojenja pod određenim uslovima. Ovo je racionalizacija rada termičkih uređaja. Prilikom normalizacije rada isparivača, glavni zadatak bi trebao biti uspostavljanje optimalnog temperaturnog režima u vezi sa početnim podacima o ukupnom opterećenju instalacije, odvodu pare i dimenzijama pojedinih zgrada.
Verifikacioni toplotni proračuni se izvode ako je poznata grejna površina izmenjivača toplote i potrebno je odrediti količinu prenete toplote i konačne temperature radnih fluida. Toplotni proračun izmjenjivača topline svodi se na zajedničko rješavanje jednačina toplotni bilans i prenos toplote.
Verifikacioni toplotni proračuni se izvode ako je poznata grejna površina izmenjivača toplote i potrebno je odrediti količinu prenete toplote i konačne temperature radnih fluida. Toplotni proračun izmjenjivača topline svodi se na zajedničko rješavanje jednačina toplotnog bilansa i prijenosa topline.
Verifikacioni toplotni proračun se vrši za postojeću kotlovsku jedinicu. Svrha ovog proračuna je da se utvrdi efikasnost kotla i proceni pouzdanost njegovog rada za dato gorivo, a u nekim slučajevima ne samo za nazivno opterećenje kotla, već i za opterećenja koja se razlikuju od njega. Svrha verifikacionog proračuna može biti i procjena rada kotla nakon rekonstrukcije pećnih uređaja ili grijnih površina u cilju povećanja njegove produktivnosti ili efikasnosti.
Verifikacioni toplotni proračun vrši se u slučaju kada postoji gotov (standardni) izmjenjivač topline i potrebno je utvrditi koliko takvih uređaja je potrebno ugraditi tako da njihova površina izmjenjivača topline odgovara onoj koja je dobivena kao rezultat proračuna.
Verifikacioni termički proračuni se vrše radi utvrđivanja mogućnosti korišćenja gotovih ili standardnih izmenjivača toplote za određene namene, određene tehnološkim zahtevima.
Verifikacioni termički proračun aparata se vrši nakon što su svi njegovi delovi i sklopovi proračunati i projektovani. Zadaci verifikacionog proračuna su: 1) određivanje temperature: a) na površini metalnih delova i sklopova; b) maksimum i prosjek unutar čvorova koji sadrže izolacijske materijale; 2) određivanje temperature rashladnog medijuma unutar kućišta za aparate sa omotačem; 3) određivanje temperature spoljne površine zidova školjke. Ovo poglavlje predstavlja pojednostavljene metode proračuna.
Verifikacioni toplotni proračun hotelske jedinice je složen matematički problem, koji se sastoji u sastavljanju i rešavanju sistema nelinearnih algebarskih jednačina visokog reda. Za izradu rješenja za ovaj sistem potrebni su značajni nizovi početnih informacija koje karakteriziraju kotlovsku jedinicu u cjelini, kao i svaku od njegovih površina.
U praksi se često javlja potreba za standardnim ili novorazvijenim izmenjivačem toplote sa poznatim brzinama protoka G 1 G 2 , početnim temperaturama t1' i t2', površina uređaja F odrediti konačne vrijednosti temperatura nosača topline t1'' i t2" ili, što je isto, toplotna snaga aparata. Iz toka prenosa toplote i mase poznato je da t1'' i t2" može se izračunati pomoću formula
, (2.33)
gdje je ε– efikasnost izmenjivača toplote, određena udjelom njegove stvarne toplinske snage od najveće moguće; (gc) MI n - najmanji od G 1 c 1 i G 2 c 2 .
Iz toka prijenosa topline i mase i teorije izmjenjivača topline također je poznato da u slučaju istosmjernog strujanja zajedničko rješenje jednačina prijenosa topline i bilansa topline, uzimajući u obzir jednačinu (2.25), daje sljedeće izraz za efikasnost:
, (2.34)
gdje ; , N=kF/C Min je broj jedinica prijenosa; C min, C max - najmanji i najveći ukupni toplinski kapaciteti nosača topline, jednaki, respektivno, najmanjim i najvećim produktima protoka nosača topline i njihovim specifičnim toplinskim kapacitetima. U slučaju protivstruja
. (2.35)
Za krst i više složene šeme kretanje rashladnih tečnosti u zavisnosti od ε (N, C min / C max) dati su u .
Ako koeficijent prolaza topline nije unaprijed poznat, izračunava se na isti način kao i prilikom proračuna toplinskog projekta.
Na C max >> C min (na primjer, u slučaju kondenzacije pare hlađene vodom)
Ovo, posebno, može potvrditi odsustvo uticaja na Δtšeme kretanja nosača toplote pri C max / C min →∞.
Iz jednačina: prijenos topline i ravnoteža topline također slijedi da N 1 \u003d kF / C l \u003d δt l / Δt i N 2 =kF/C 2 =δt 2 /Δt;ε 1 = δ t 1 /Δt max i ε 2 = δ t 2 /Δt max, a ε 1 = ε 2 C 2 / C 1 . Dakle, po analogiji sa formulama (2.34) i (2.35) zavisnosti oblika ε 1 (N 1 C 1 C 2) i ε 2 ( N 2 C 1 Od 2 ) (vidi, na primjer,).
Potreba da se za svaku specifičnu shemu kretanja nosača topline koristi vlastita formula efikasnosti, različita od drugih, otežava izvođenje proračuna. Da biste uklonili navedeni nedostatak, možete koristiti metodu φ-struje, koja je detaljno opisana u. Prema ovoj metodi, zavisnost efikasnosti ε 2 od broja prenosnih jedinica N 2 i relativni ukupni toplotni kapacitet ω=C 2 /C 1 za sve, bez izuzetka, šeme kretanja nosača toplote opisan je jednom formulom
gdje f φ ,- karakteristika strujnog kola. Lako je to uočiti kada f φ=0 formula (2.37) prelazi u formulu (2.34) za tok, kada f φ=1– u formulu (2.35) za protivtok.
Ideja metode φ-struje zasniva se na činjenici da vrijednosti efikasnosti za veliku većinu složenih kola leže između vrijednosti efikasnosti za istosmjernu i protustrujnu. Zatim, predstavljanje funkcije f φ=0,5(1– cosφ), ; za φ=0 dobijamo f φ=0, odnosno minimalna vrijednost karakteristike strujnog kola, koja odgovara protoku naprijed. Kod φ=π imamo maksimalnu vrijednost karakteristike f φ=l, što odgovara najefikasnijoj protustrujnoj šemi.
Za bilo koju shemu, osim za jednosmjernu i protustrujnu, za koju f φ su konstantne vrijednosti, f φ obično postoji neka funkcija iz N 2 \u003d kF / C 2. Međutim, proračuni su to pokazali N 2< 1,5 pa čak i na N 2<=2 f φ , može se uzeti kao trajno. Vrijednosti ovih konstanti date su u tabeli. 2.3. Tu su također date granične vrijednosti karakteristika strujnog kola. f φ*, koji se dobijaju ako u formuli (2.37) pređemo na granicu na N 2→∞ i ω→1:
, (2.38)
Kada se koristi jednačina (2.37), postaje moguće izvršiti na računaru proračune izmjenjivača topline s različitim shemama kretanja nosača topline prema jedinstvenoj metodi. U ovom slučaju, bilo koji od izmjenjivača topline može se predstaviti kao krug koji sadrži elementarne izmjenjivače topline povezane paralelno i serijski, u svakom od kojih je kretanje nosača topline samo direktno, ili protivtočno, ili poprečno. flow, ili cross-flow, tj. jednostavan je. Dimenzije elementarnih izmjenjivača topline uvijek se biraju dovoljno male da se zanemari nelinearna priroda promjene temperature nosača topline i da se prosječna temperaturna razlika na svakom od elementarnih površinskih presjeka izračuna kao aritmetička sredina.
Tabela 2.3. Karakteristike strujnog kola i maksimalna efikasnost uređaja za različite šeme kretanja rashladnih tečnosti
