Тепловой расчёт РВП-54

Уфимская ТЭЦ-2, холодный слой неэмалированный из 10ХСНД, 10ХНДП или Corten A. Калькулятор с пошаговой детализацией — формулы, подстановка, результат. Значения из PDF приведены для сверки (зелёный — совпадение < 0.1 %, жёлтый — < 2 %, красный — выше).

Исходные данные

Общие параметры топлива и котла

\alpha_{\text{т}}

Коэф. избытка воздуха на выходе из топки

\Delta\alpha_{\text{т}}

Присос воздуха в топку

\Delta\alpha_{\text{РВП}}

Присос воздуха в РВП

\varphi

Коэф. сохранения тепла

B_p

[кг/ч]Расход топлива на котёл

n

Число секторов (потоков) РВП

\alpha'_{\text{РВП}}

Коэф. избытка воздуха перед РВП

Энтальпии воздуха и газов

I^{0}_{\text{г.в.}}

[Ккал/нм³]При t_{г.в.}

I^{0}_{\text{в.п.}}

[Ккал/нм³]На входе в ГЧ (при t_{пр.})

I^{0}_{\text{пр.}}

[Ккал/нм³]На выходе из ХЧ

I^{0}_{\text{х.в.}}

[Ккал/нм³]При t_{х.в.}

I'_{\text{г.ч.}}

[Ккал/нм³]Перед РВП

Температуры

T'_{\text{г.ч.}}

[°C]Газы на входе в ГЧ

T_{\text{пр}}

[°C]Газы на выходе из ГЧ (принято)

T_{\text{ух}}

[°C]На выходе из РВП

t_{\text{г.в.}}

[°C]Горячий воздух (выход из ГЧ)

t_{\text{х.в.}}

[°C]Воздух на входе в ХЧ

t_{\text{пр.}}^{\text{ГЧ}}

[°C]Принято (на входе в ГЧ)

t_{\text{пр.}}^{\text{ХЧ}}

[°C]Принято (на выходе из ХЧ)

Объёмы и доли

V^{0}_{\text{г}}

[нм³/кг]Объём газов на кг топлива

V^{0}

[нм³/кг]Теор. объём воздуха

x_{\text{г}}

Доля поверхности омываемая газом

x_{\text{в}}

Доля поверхности омываемая воздухом

ГЧ: геометрия

d_{\text{эк.ГЧ}}

[м]Эквивалентный диаметр

F^{\text{г}}_{\text{же.ГЧ}}

[м²]Живое сечение для газа

F^{\text{в}}_{\text{же.ГЧ}}

[м²]Живое сечение для воздуха

F_{\text{гч}}

[м²]Площадь поверхности теплообмена

H_{\text{ГЧ}}

[м]Высота набивки

ГЧ: теплофизика (по средней температуре)

\nu_{\text{в}}

[м²/с]

\nu_{\text{г}}

[м²/с]

\mathrm{Pr}_{\text{в}}

\mathrm{Pr}_{\text{г}}

\lambda_{\text{в}}

[Вт/(м·К)]

\lambda_{\text{г}}

[Вт/(м·К)]

ХЧ: геометрия

d_{\text{эк.ХЧ}}

[м]

F^{\text{г}}_{\text{же.ХЧ}}

[м²]

F^{\text{в}}_{\text{же.ХЧ}}

[м²]

F_{\text{хч}}

[м²]

H_{\text{ХЧ}}

[м]

ХЧ: теплофизика

\nu_{\text{в}}

[м²/с]

\nu_{\text{г}}

[м²/с]

\mathrm{Pr}_{\text{в}}

\mathrm{Pr}_{\text{г}}

\lambda_{\text{в}}

[Вт/(м·К)]

\lambda_{\text{г}}

[Вт/(м·К)]

Поправочные коэффициенты и константы

C_{\text{н}}

Поправка на число рядов

C_{t,\text{в}}

Темп. поправка для воздуха

C_{t,\text{г}}

Темп. поправка для газа

C_l

Поправка на длину канала

B_{\text{ГЧ}}

Коэф. сопротивления трения ГЧ

B_{\text{ХЧ}}

Коэф. сопротивления трения ХЧ

k_{\text{коэф.}}

Эмпирический коэф. в формуле теплопередачи

\text{Вт}\to\text{Ккал/ч}

g

[м/с²]

Горячая часть

№

1

Тепловосприятие ГЧ по балансу

Q^{б}_{гч} = \left(\alpha_{т} - \Delta\alpha_{т} + \frac{\Delta\alpha_{РВП}}{2}\right)\left(I^{0}_{г.в.} - I^{0}_{в.п.}\right)

(1,108 − 0,032 + 0,223/2)·(790,6 − 326,8) = 1,1875·463,8

= 550,7625Ккал/нм³PDF: 550,7625

№

2

Энтальпия газов на выходе из ГЧ

I''_{гч} = I'_{гч} - \frac{Q^{б}_{гч}}{\varphi} + \frac{\Delta\alpha_{РВП}}{2}\cdot I^{0}_{г.в.}

1210 − 550,7625/0,9963 + 0,1115·790,6

= 745,344011Ккал/нм³PDF: 745,344011

№

3

Средняя температура газа в ГЧ

T_{ср} = \frac{T'_{гч} + T_{пр}}{2}

(335 + 201,2)/2

= 268,1°CPDF: 268,1

№

4

Средняя температура воздуха в ГЧ

t_{ср} = \frac{t_{г.в.} + t_{пр.}}{2}

(265 + 116)/2

= 190,5°CPDF: 190,5

№

5

Средний температурный напор в ГЧ

\Delta t = T_{ср} - t_{ср}

268,1 − 190,5

= 77,6°CPDF: 77,6

№

6

Средняя температура стенки (ГЧ)

t_{ст} = \frac{x_{г}\cdot T_{ср} + x_{в}\cdot t_{ср}}{x_{г}+x_{в}}

(0,542·268,1 + 0,375·190,5) / (0,542+0,375)

= 236,366085°CPDF: 236,366085

№

7

Объём дымовых газов внутри набивки ГЧ

V_{г} = V^{0}_{г}\cdot \frac{B_{p}}{3600}\cdot \frac{T_{ср}+273{,}15}{273{,}15}

12,036·27000/3600·(268,1+273,15)/273,15

= 178,871087м³/сPDF: 178,871087

№

8

Скорость дымовых газов в каналах набивки ГЧ

W_{г} = \frac{V_{г}}{n\cdot F^{г}_{же.ГЧ}}

178,8711 / (2·9,7)

= 9,220159м/сPDF: 9,220159

№

9

Объём воздуха внутри набивки ГЧ

V_{в} = V^{0}\cdot\left(\alpha_{т}-\Delta\alpha_{т}+\frac{\Delta\alpha_{РВП}}{2}\right)\cdot\frac{B_{p}}{3600}\cdot\frac{t_{ср}+273{,}15}{273{,}15}

9,442·1,1875·27000/3600·(190,5+273,15)/273,15

= 142,740738м³/сPDF: 142,740738

№

10

Скорость воздуха в каналах набивки ГЧ

W_{в} = \frac{V_{в}}{n\cdot F^{в}_{же.ГЧ}}

142,7407 / (2·6,7)

= 10,652294м/сPDF: 10,652294

№

11

Число Рейнольдса по воздуху (ГЧ)

Re_{в} = \frac{W_{в}\cdot d_{эк.ГЧ}}{\nu_{в}}

10,6523·0,009 / 3.3620e-5

= 2861,100939—PDF: 2860,824387

№

12

Число Рейнольдса по газу (ГЧ)

Re_{г} = \frac{W_{г}\cdot d_{эк.ГЧ}}{\nu_{г}}

9,2202·0,009 / 4.2360e-5

= 1965,496462—PDF: 1965,496462

№

13

Поправка на разницу температур среды и стенки (ГЧ)

C_{t} = \sqrt{\frac{t_{ср}}{t_{ст}}}

√(190,5 / 236,3661)

= 0,897749—PDF: 0,897749

№

14a

Коэффициент теплоотдачи со стороны воздуха (ГЧ)

\alpha^{в}_{ГЧ} = 0{,}023\cdot\frac{\lambda_{в}}{d_{эк.ГЧ}}\cdot Re_{в}^{0{,}8}\cdot Pr_{в}^{0{,}4}\cdot C_{н}\cdot C_{t,в}\cdot C_{l}

0,023·0,0371/0,009·2861,1009^0,8·0,6572^0,4·1,6·1,04·1,05

= 81,191295Вт/(м²·К)PDF: 81,185016

№

14b

Коэффициент теплоотдачи со стороны газа (ГЧ)

\alpha^{г}_{ГЧ} = 0{,}023\cdot\frac{\lambda_{г}}{d_{эк.ГЧ}}\cdot Re_{г}^{0{,}8}\cdot Pr_{г}^{0{,}4}\cdot C_{н}\cdot C_{t,г}\cdot C_{l}

0,023·0,0483/0,009·1965,4965^0,8·0,7395^0,4·1,6·1,13·1,05

= 89,362616Вт/(м²·К)PDF: 89,362616

№

14c

Коэффициент теплопередачи (ГЧ)

k = \frac{0,9}{\dfrac{1}{x_{в}\cdot \alpha^{в}} + \dfrac{1}{x_{г}\cdot \alpha^{г}}}\;;\quad \alpha_{Ккал} = \alpha_{Вт}\cdot 0,8598

αв = 69,8119 Ккал/(ч·м²·К); αг = 76,838 Ккал/(ч·м²·К); k = 0,9 / (1/(0,375·69,8119) + 1/(0,542·76,838))

= 14,46721Ккал/(ч·м²·К)PDF: 14,466523

№

15

Тепловосприятие ГЧ по уравнению теплопередачи

Q_{гч} = \frac{2\cdot k\cdot F_{гч}\cdot \Delta t}{B_{p}}

2·14,4672·3856,8·77,6 / 27000

= 320,730195Ккал/нм³PDF: 552,65456 (Δ 41.97%)

№

16

Температура газов на выходе из ГЧ (принято)

T_{пр}

201,2

= 201,2°CPDF: 201,2

Холодная часть

№

17

Тепловосприятие ХЧ по балансу

Q^{б}_{хч} = \left(\alpha_{т}-\Delta\alpha_{т}+\frac{\Delta\alpha_{РВП}}{2}\right)\left(I^{0}_{пр.}-I^{0}_{х.в.}\right)

1,1875·(326,8 − 96)

= 274,075Ккал/нм³PDF: 274,075

№

18

Энтальпия уходящих газов (с учётом перетока по холодной стороне РВП)

I_{ух} = I'_{хч} - \frac{Q^{б}_{хч}}{\varphi} + \frac{\Delta\alpha_{РВП}}{2}\cdot I^{0}_{х.в.}

745,344 − 274,075/0,9963 + 0,1115·96

= 480,955167Ккал/нм³PDF: 480,955167

№

19

Средняя температура газа в ХЧ

T_{ср} = \frac{T'_{хч}+T_{ух}}{2}

(201,2 + 139,6)/2

= 170,4°CPDF: 170,4

№

20

Средняя температура воздуха в ХЧ

t_{ср} = \frac{t_{х.в.}+t_{пр.}}{2}

(24 + 114)/2

= 69°CPDF: 69

№

21

Средний температурный напор в ХЧ

\Delta t = T_{ср}-t_{ср}

170,4 − 69

= 101,4°CPDF: 101,4

№

22

Средняя температура стенки (ХЧ)

t_{ст} = \frac{x_{г}\cdot T_{ср}+x_{в}\cdot t_{ср}}{x_{г}+x_{в}}

(0,542·170,4 + 0,375·69) / (0,542+0,375)

= 128,933261°CPDF: 128,933261

№

23

Объём дымовых газов внутри набивки ХЧ

V_{г} = V^{0}_{г}\cdot \frac{B_{p}}{3600}\cdot \frac{T_{ср}+273{,}15}{273{,}15}

12,036·27000/3600·(170,4+273,15)/273,15

= 146,58341м³/сPDF: 146,58341

№

24

Скорость дымовых газов в каналах набивки ХЧ

W_{г} = \frac{V_{г}}{n\cdot F^{г}_{же.ХЧ}}

146,5834 / (2·8,86)

= 8,272201м/сPDF: 8,272201

№

25

Объём воздуха внутри набивки ХЧ

V_{в} = V^{0}\cdot\left(\alpha_{т}-\Delta\alpha_{т}+\frac{\Delta\alpha_{РВП}}{2}\right)\cdot\frac{B_{p}}{3600}\cdot\frac{t_{ср}+273{,}15}{273{,}15}

9,442·1,1875·27000/3600·(69+273,15)/273,15

= 105,335368м³/сPDF: 105,335368

№

26

Скорость воздуха в каналах набивки ХЧ

W_{в} = \frac{V_{в}}{n\cdot F^{в}_{же.ХЧ}}

105,3354 / (2·6,1)

= 8,634047м/сPDF: 8,634047

№

27

Число Рейнольдса по воздуху (ХЧ)

Re_{в} = \frac{W_{в}\cdot d_{эк.ХЧ}}{\nu_{в}}

8,634·0,0109 / 1.6000e-5

= 5881,944223—PDF: 5803,953596 (Δ 1.34%)

№

28

Число Рейнольдса по газу (ХЧ)

Re_{г} = \frac{W_{г}\cdot d_{эк.ХЧ}}{\nu_{г}}

8,2722·0,0109 / 3.1200e-5

= 2889,967825—PDF: 2891,524799

№

29

Поправка на разницу температур среды и стенки (ХЧ)

C_{t} = \sqrt{\frac{t_{ср}}{t_{ст}}}

√(69 / 128,9333)

= 0,731547—PDF: 0,731547

№

30a

Коэффициент теплоотдачи со стороны воздуха (ХЧ)

\alpha^{в}_{ХЧ} = 0{,}023\cdot\frac{\lambda_{в}}{d_{эк.ХЧ}}\cdot Re_{в}^{0{,}8}\cdot Pr_{в}^{0{,}4}\cdot C_{н}\cdot C_{t,в}\cdot C_{l}

0,023·0,0219/0,0109·5881,9442^0,8·0,4761^0,4·1,6·1,04·1,05

= 62,318381Вт/(м²·К)PDF: 61,65646 (Δ 1.07%)

№

30b

Коэффициент теплоотдачи со стороны газа (ХЧ)

\alpha^{г}_{ХЧ} = 0{,}023\cdot\frac{\lambda_{г}}{d_{эк.ХЧ}}\cdot Re_{г}^{0{,}8}\cdot Pr_{г}^{0{,}4}\cdot C_{н}\cdot C_{t,г}\cdot C_{l}

0,023·0,0436/0,0109·2889,9678^0,8·0,8818^0,4·1,6·1,13·1,05

= 97,558475Вт/(м²·К)PDF: 97,600521

№

30c

Коэффициент теплопередачи (ХЧ)

k = \frac{0,9}{\dfrac{1}{x_{в}\cdot \alpha^{в}} + \dfrac{1}{x_{г}\cdot \alpha^{г}}}

αв = 53,5842 Ккал/(ч·м²·К); αг = 83,8852 Ккал/(ч·м²·К); k = 0,9 / (1/(0,375·53,5842) + 1/(0,542·83,8852))

= 12,541716Ккал/(ч·м²·К)PDF: 12,450663 (Δ 0.73%)

№

31

Тепловосприятие ХЧ по уравнению теплопередачи

Q_{хч} = \frac{2\cdot k\cdot F_{хч}\cdot \Delta t}{B_{p}}

2·12,5417·3055,2·101,4 / 27000

= 287,806627Ккал/нм³PDF: 275,46425 (Δ 4.48%)

№

32

Температура уходящих газов (принято)

T_{ух}

139,6

= 139,6°CPDF: 139,6

Аэродинамика — воздух

№

33

Коэффициент сопротивления трения в ГЧ (воздух)

\lambda_{в.ГЧ} = B_{ГЧ}\cdot Re_{в.ГЧ}^{-0{,}25}

0,76·2861,1009^(−0,25)

= 0,103915—PDF: 0,103918

№

34

Коэффициент сопротивления трения в ХЧ (воздух)

\lambda_{в.ХЧ} = B_{ХЧ}\cdot Re_{в.ХЧ}^{-0{,}25}

0,74·5881,9442^(−0,25)

= 0,084499—PDF: 0,084781 (Δ 0.33%)

№

35

Удельный вес воздуха в ГЧ

\gamma_{в.ГЧ} = \frac{1{,}293\cdot 273{,}15}{273{,}15+t_{ср.ГЧ}}

1,293·273,15 / (273,15 + 190,5)

= 0,761745кг/м³PDF: 0,761745

№

36

Удельный вес воздуха в ХЧ

\gamma_{в.ХЧ} = \frac{1{,}293\cdot 273{,}15}{273{,}15+t_{ср.ХЧ}}

1,293·273,15 / (273,15 + 69)

= 1,032246кг/м³PDF: 1,032246

№

37

Динамический напор в ГЧ (воздух)

h_{д.ГЧ} = \frac{W_{в.ГЧ}^{2}\cdot \gamma_{в.ГЧ}}{2g}

10,6523²·0,7617 / (2·9,8)

= 4,410011кг/м²PDF: 4,410011

№

38

Динамический напор в ХЧ (воздух)

h_{д.ХЧ} = \frac{W_{в.ХЧ}^{2}\cdot \gamma_{в.ХЧ}}{2g}

8,634²·1,0322 / (2·9,8)

= 3,926051кг/м²PDF: 3,926051

№

39

Сопротивление ГЧ (воздух)

\Delta P_{в.ГЧ} = \frac{\lambda_{в.ГЧ}\cdot H_{ГЧ}\cdot h_{д.ГЧ}}{d_{эк.ГЧ}}

0,1039·1·4,41 / 0,009

= 50,749553кг/м²PDF: 50,750779

№

40

Сопротивление ХЧ (воздух)

\Delta P_{в.ХЧ} = \frac{\lambda_{в.ХЧ}\cdot H_{ХЧ}\cdot h_{д.ХЧ}}{d_{эк.ХЧ}}

0,0845·0,6·3,9261 / 0,0109

= 18,261319кг/м²PDF: 18,322359 (Δ 0.33%)

№

41

Суммарное сопротивление по воздуху

\Delta P_{в} = \Delta P_{в.ГЧ} + \Delta P_{в.ХЧ}

50,7496 + 18,2613

= 69,010871кг/м²PDF: 69,073138

Аэродинамика — газ

№

42

Коэффициент сопротивления трения в ГЧ (газ)

\lambda_{г.ГЧ} = B_{ГЧ}\cdot Re_{г.ГЧ}^{-0{,}25}

0,76·1965,4965^(−0,25)

= 0,114142—PDF: 0,114142

№

43

Коэффициент сопротивления трения в ХЧ (газ)

\lambda_{г.ХЧ} = B_{ХЧ}\cdot Re_{г.ХЧ}^{-0{,}25}

0,74·2889,9678^(−0,25)

= 0,100927—PDF: 0,100914

№

44

Удельный вес газа в ГЧ

\gamma_{г.ГЧ} = \frac{1{,}293\cdot 273{,}15}{273{,}15+T_{ср.ГЧ}}

1,293·273,15 / (273,15 + 268,1)

= 0,652532кг/м³PDF: 0,652532

№

45

Удельный вес газа в ХЧ

\gamma_{г.ХЧ} = \frac{1{,}293\cdot 273{,}15}{273{,}15+T_{ср.ХЧ}}

1,293·273,15 / (273,15 + 170,4)

= 0,796264кг/м³PDF: 0,796264

№

46

Динамический напор в ГЧ (газ)

h_{д.ГЧ} = \frac{W_{г.ГЧ}^{2}\cdot \gamma_{г.ГЧ}}{2g}

9,2202²·0,6525 / (2·9,8)

= 2,830236кг/м²PDF: 2,830236

№

47

Динамический напор в ХЧ (газ)

h_{д.ХЧ} = \frac{W_{г.ХЧ}^{2}\cdot \gamma_{г.ХЧ}}{2g}

8,2722²·0,7963 / (2·9,8)

= 2,77999кг/м²PDF: 2,77999

№

48

Сопротивление ГЧ (газ)

\Delta P_{г.ГЧ} = \frac{\lambda_{г.ГЧ}\cdot H_{ГЧ}\cdot h_{д.ГЧ}}{d_{эк.ГЧ}}

0,1141·1·2,8302 / 0,009

= 35,775059кг/м²PDF: 35,775059

№

49

Сопротивление ХЧ (газ)

\Delta P_{г.ХЧ} = \frac{\lambda_{г.ХЧ}\cdot H_{ХЧ}\cdot h_{д.ХЧ}}{d_{эк.ХЧ}}

0,1009·0,6·2,78 / 0,0109

= 15,444594кг/м²PDF: 15,442515

№

50

Суммарное сопротивление по газу

\Delta P_{г} = \Delta P_{г.ГЧ} + \Delta P_{г.ХЧ}

35,7751 + 15,4446

= 51,219653кг/м²PDF: 51,217574