Nồi hơi cố định ống lò ống lửa cấu tạo hàn (trừ nồi hơi ống nước) - phần 23

Kích thước tính bằng milimét

CHÚ THÍCH -

1) Khoảng trống và góc nhỏ nhất ứng với bán kính lớn nhất r = 10 mm. Ngược lại, khoảng trống lớn nhất và góc lớn nhất ứng với bán kính nhỏ nhất r = 5mm.

2) Đục khoét hết trước khi hàn mặt sau.

Hình B.18 - Chuẩn bị tấm cho mối hàn giáp mép dọc và theo chu vi

CHÚ THÍCH - Chuẩn bị kiểu chữ V có thể được dùng như một khả năng để lựa chọn.

Hình B.19 - Hàn ngang trong các đáy.

Kích thước tính bằng milimét

CHÚ THÍCH - Góc nhỏ nhất ứng với bán kính lớn nhất r = 10mm. Ngược lại, góc lớn nhất ứng với bán kính nhỏ nhất r = 5mm.

B.20b)

Hình B.20 - Gắn các ống vào tấm đáy

Phụ lục C

(tham khảo)

Tính nhiệt độ của mặt sàng ống

C.1 Yêu cầu chung

Phụ lục này đưa ra một phương pháp để tính toán nhiệt độ trên bề mặt nóng của kim loại và nhiệt độ trung bình (thiết kế) của chùm ống.

Tính toán có tính đến hiệu ứng của các điều kiện không đổi của sự truyền nhiệt.

a) từ khói nóng đến bề mặt sàng ống và các mặt bên trong của ống bằng đối lưu, kể cả hiệu ứng vào ống, và bức xạ kể cả bức xạ trao đổi trong buồng quặt;

b) dẫn nhiệt qua mặt sàng ống và thành ống từ bề mặt sàng ống và các bề mặt phía trong của ống đến bề mặt phía nước với giả thiết sự tiếp xúc nhiệt phù hợp giữa ống và mặt sàng, và;

c) bảng sôi cục bộ từ mặt phía nước.

Phương pháp và đường cong thiết kế phải được phát triển từ các số liệu truyền nhiệt được công bố và có một số xấp xỉ được đơn giản hóa mà chúng có chiều hướng tự bù trừ. Nhiệt độ tính toán và nhiệt độ đo phải phù hợp tốt với các số liệu cuối cùng có được.

C.2 Ký hiệu

C.3 Phương pháp tính

C.3.1 Hệ số bức xạ

Xác định hệ số bức xạ h'_R đối với vật đen, tức là khả năng bức xạ = 1, F = 1, từ Hình C.1. Nhiệt độ của khói t_G tại cửa vào ống phải là giá trị thực như được đo bằng hỏa kế quang học hút vào tốc độ cao được bảo vệ nhiều lần (cặp nhiệt thông thường luôn đọc thấp hơn; sai số có thể lên tới 300^oC). Giả thiết một giá trị ban đầu t_C tức là nhiệt độ mặt nóng của kim loại mặt sàng ống. Các giá trị tiêu biểu được chỉ trên Hình C.1 thường sẽ tránh được sự cần thiết phải lặp lại.

Khả năng bức xạ của khói phụ thuộc vào thành phần khói, nhiệt độ, áp suất riêng phần và chiều dài của tia bức xạ trong buồng quặt. Các đường cong trong Hình C.2 được dựa vào khói dư thừa thường được sử dụng trong các nồi hơi đốt trực tiếp. Đối với các sản phẩm đốt cháy than thì khuyến nghị rằng đường cong khí thiên nhiên có thể cho phép được dùng cho bức xạ hạt. Đối với các hỗn hợp khí khác thì khả năng bức xạ của khí phải được xác định theo các tài liệu hướng dẫn truyền nhiệt bằng bức xạ, ví dụ [1].

Chiều dài tia bức xạ đối với buồng quặt hình trụ được tính bởi công thức sau:

L_B =

Đối với các buồng quặt không phải hình trụ, chiều dài tia bức xạ được tính bởi công thức sau:

L_B =

trong đó

V_c là thể tích buồng quặt;

A_cs là diện tích bề mặt của buồng quặt.

Khi tính diện tích bề mặt của buồng quặt không phải trừ đi các lỗ ống hay các lỗ ống lò.

Đối với các buồng quặt có các lớp lót chịu lửa A_R/A_C là tỷ số giữa diện tích bề mặt chịu lửa hiệu dụng (phản xạ) tổng cộng và diện tích bề mặt được làm nguội (hấp thụ) hiệu dụng trong buồng quặt.

A_C là diện tích tổng cộng bên trong chu vi tấm ống, tức là không trừ các lỗ ống hay các lỗ ống lò.

A_R/A_C đối với các buồng quặt hình trụ có thể nhận được từ Hình C.3.

Đối với các buồng quặt được làm nguội bằng nước hoàn toàn A_R/A_C = 0.

Xác định hệ số trao đổi toàn diện F từ Hình C.2, sau đó hệ số bức xạ cho bề mặt tấm ống được tính theo công thức sau đây:

h_R = Fh'_R

Bức xạ vào các bề mặt bên trong của ống được xem xét bằng cách dùng hệ số 0,5 h_R trong phương trình đối với hệ số truyền nhiệt trung bình h_t (xem C.3.3).

C.3.2 Hệ số đối lưu

Hệ số đối lưu cơ bản được giả thiết h'_co phụ thuộc vào lưu lượng chảy của khí trong các ống đối lưu và vào đường kính trong của ống d. Đối với các sản phẩm cháy của nhiên liệu khí thì khí thiên nhiên và than, xác định h'_co từ Hình C.4. Xác định hệ số hiệu chỉnh h_co/h'_co đối với nhiệt độ khí ở đầu vào ống từ Hình C.5. Sau đó hệ số đối lưu cơ bản được hiệu chỉnh đối với dòng chảy ống được phát triển hoàn toàn tại nhiệt độ t_G được tính theo công thức sau đây:

h_CO = h'_CO(

Đối với các khí khác khi giá trị của tỷ nhiệt, độ dẫn nhiệt hay độ nhớt là khác so với các sản phẩm cháy của dấu hay khí thiên nhiên, giá trị của h_co có thể được giảm từ phương trình đối với các ống phía trong có dòng chảy hoàn toàn phát triển như sau:

Nu = 0,023 Re^0,8 Pr^0,33

trong đó

Nu là số Nusselt, dựa vào đường kính trong của ống d;

Re là số Reynolds, dựa vào đường kính trong của ống d;

Pr là số Pranndt.

(xem ví dụ [1]).

Xác định hệ số hiệu chỉnh h_CE/h_co đối với vùng cửa vào của ống từ Hình C.6. Sau đó hệ số tỏa nhiệt đối lưu trung bình, h_CE, đối với mặt trong của ống trên chiều dài hiệu dụng đối với đầu nhiệt vào tới mặt sàng ống, được tính theo công thức sau:

h_CE = h_CO(

Tỏa nhiệt đối lưu vào bề mặt của mặt sàng ống được xem xét bằng cách dùng hệ số h_co trong phương trình đối với hệ số tỏa nhiệt trung bình h_t (xem C.3.3).

C.3.3 Hệ số tỏa nhiệt trung bình ở phía khói

Đối với phán tử mặt sàng ống, được liên kết bằng các bề mặt phía trong của ống và mặt phẳng chứa các đường tâm ống, diện tích hấp thụ nhiệt vào A (các bề mặt bên trong của ống) và a (bề mặt sàng ống được xác định từ các Hình C.7 và Hình C.8.

Hệ số tỏa nhiệt trung bình được tính như sau:

h_t =

trong đó

C = 0,9 chỉ đối với các ống loe ra;

C = 0,95 đối với các ống loe ra và được hàn;

C = 1 đối với các ống được hàn thấu hoàn toàn.

C.3.4 Độ dẫn nhiệt của tấm ống

Độ dẫn nhiệt của tấm ống được tính theo công thức sau:

h_m =

C.3.5 Tỏa nhiệt về phía nước

Các điều kiện tỏa nhiệt tại các bề mặt phía nước được xem xét trong phương trình của nhiệt độ kim loại của mặt sàng ống bằng cách dùng hằng số N.

C.3.6 Nhiệt độ của mặt sàng ống

Các phương trình sau đối với nhiệt độ mặt nóng của mặt sàng ống và nhiệt độ kim loại trung bình được dựa trên các phương trình do Gardner phát triển [2]:

t_M = l_s + 15 + (t_G - t_s) [1 -

t = t_s+ 15 + (t_G - t_s) [1 -

Các hệ số η,  và phụ thuộc vào A/a (từ Hình C.9) và vào h_t/h_m và nhận được từ Hình C.10 và Hình C.12.

C.4 Ví dụ về tính toán được thực hiện bằng cách dùng phương pháp nêu trong C.3

C.4.1 Các số liệu thiết kế giả định

Nhiên liệu: khí thiên nhiên

Nồi hơi: nhiệt thải hỗn hợp với buồng khói nóng bằng vật liệu chịu lửa.

Nhiệt độ, khói ở đầu vào được qui định: 900^oC

Áp suất thiết kế của nồi hơi: 1,1 N/m,m²

Nhiệt độ bão hòa: t_s = 188 ^oC

Các ống của nồi hơi:

đường kính trong d = 56,3 mm

khoảng cách, tam giác p = 88 mm (bước chéo)

Tốc độ lưu lượng của khói G = 11 kg/(m².s)

Mặt sàng ống:

Chiều dầy e = 22 mm

vật liệu: thép loại 430

Gắn đầu ống: được loe ra và được hàn

Buồng khói vào:

hình trụ, vật liệu chịu lửa và tấm sau

đường kính trong D = 1800 mm

chiều dài trong L = 1000 mm

C.4.2 Tính hệ số tỏa nhiệt bức xạ

Tính hệ số tỏa nhiệt bức xạ h_R được thực hiện như được mô tả trong C.3.1.

Từ Hình C.1, dùng giá trị giả thiết t_c = 350^oC được chỉ bằng đường cong phía sau khô h'_R = 185 W/m².K

Chiều dài của tia bức xạ:

L_B =

Từ Hình C.3, A_R/A_C = 3,15 khi L/D = 0,555

Từ Hình C.2, F = 0,58

Do đó h_R = 0,58 x 185 = 107,3 W/m².K

Xem tiếp: Nồi hơi cố định ống lò ống lửa cấu tạo hàn (trừ nồi hơi ống nước) - phần 24

Xem lại: Nồi hơi cố định ống lò ống lửa cấu tạo hàn (trừ nồi hơi ống nước) - phần 22

Sưu tầm và biên soạn bởi: https://honto.vn