Gerse Károly

Kazánok

2., javított kiadás


5.6. A fűtőfelületek méretezése

A hőcserélő felületek méretezése a hőfelvételből kiindulva, a közismert hőátszármaztatási összefüggések felhasználásával történik. A beépítendő fűtőfelület [m2] az
 
(5.151)
 
képletből határozható meg, ahol
a fűtőfelület hasznos hőfelvétele [kW], számítása az túlhevítőkre, újrahevítőkre az (5.104), vízhevítőkre az (5.106), léghevítőkre az (5.103) képlettel történhet,
hőátbocsátási tényező [W/m2K],
 
 
(5.152)
 
 
füstgázoldali hőátadási tényező [W/m2K], általában az sugárzásos és az konvektív hőátadási tényezők összegeként számítható:
 
 
(5.153)
 
 
hőfelvevő közeg (víz, gőz, levegő, termoolaj stb.) oldali hőátadási tényező [W/m2K],
a füstgáz és a hőfelvevő közeg közötti hőcserélő felület, illetve az azon lévő külső (füstgáz oldali) és belső lerakódások vastagsága [m]
a füstgáz és a hőfelvevő közeg közötti hőcserélő felület, illetve az azon lévő külső (füstgáz oldali) és belső lerakódások hővezetési tényezője [W/m·K]
logaritmikus hőmérsékletkülönbség [°C],
 
 
(5.154)
 
 
a nagyobbik érték a hőcserélő felület elejére és végére kiszámított hőmérséklet-különbségek közül [°C],
a kisebbik érték a hőcserélő felület elejére és végére kiszámított , hőmérséklet-különbségek közül [°C],
a hőmérséklet-különbség a füstgáz áramlási irányában a hőcserélő elején [°C], egyenáramú hőcsere esetén , ellenáramú hőcsere esetén ,
a hőmérséklet-különbség a füstgáz áramlási irányában a hőcserélő után [°C], egyenáramú hőcsere esetén , ellenáramú hőcsere esetén
 
A , közegoldali hőmérsékletek a kazánparaméterekből, a hőmennyiségek felületek közötti, 5.4. fejezetben ismertetettek szerinti felosztásából vagy a tüzeléshez szükséges forrólevegő-hőmérsékletből adódnak. A füstgázoldali , hőmérsékletek a tűztér kilépő hőmérsékletből kiindulva, az egyes elemi térrészek hőmérlegéből az (5.109) összefüggés felhasználásával határozhatók meg.
A gyakorlatban a számítás során a járulékos hőáramokat, a fűtőfelületek tényleges kialakítását, az előbbi elméleti képletekben szereplő paraméterek meghatározásának nehézségeit is figyelembe kell venni, ezért a k hőátbocsátási tényező számítási összefüggése különbözhet az előbbi elméleti összefüggéstől. A fűtőfelületek elrendezése, mint a szerkezeti kialakításokkal összefüggésben a 2. fejezetben bemutattuk, lényegesen eltérhet a hőátadás szempontjából ideális, ellenáramlású kapcsolástól, az esetek többségében a keresztáramlás valamely esetének felel meg. Emiatt az elméleti hőmérséklet lefutásra meghatározott értéket is korrigálni kell a valóságos viszonyok alapján. Az fűtőfelület nagyság számításánál:
  • a besugárzott felületeket (függönyöket, faltúlhevítőket), illetve a füstjáratok határolófelületeit egy- vagy kétoldalas sík felületként,
  • a konvektív csőkötegeket a csövek tényleges fűtött hosszával, külső csőkerülettel,
  • a bordázott felületeket, öntött elemeket, regeneratív léghevítő felületeket az adott felülettípus méretezésénél ismertetendő, illetve a gyártó által javasolt módon
kell figyelembe venni.
A méretezés általában a füstjáratok, fűtőfelületek tervezett méreteinek felvételével kezdődik. Ehhez a legszűkebb keresztmetszetekben az áramlási sebességeket
  • kőszén-, barnaszéntüzelésnél a hamutartalomtól függően 9–14 m/s,
  • lignittüzelésnél a hamutartalomtól függően 7–10 m/s,
  • olaj- és gáztüzelésnél 18–28 m/s
között lehet felvenni. Biomassza-tüzelésnél a kis hamutartalmú kőszéntüzelésekre javasolt sebességek alkalmazhatók.
A fűtőfelületek kiinduló méreteit a várható hőátbocsátási tényezők becslésével lehet meghatározni. Ez függ a tervezett áramlási sebességtől, hőmérsékletzónától, felülettípustól. Előzetes tapasztalatok hiányában a következő értékek figyelembevétele célszerű:
  • kőszén- és barnaszéntüzelésnél (illetve biomasszatüzelésnél) túlhevítőkre = 60–80, újrahevítőkre = 50–70, tápvíz-előmelegítőkre = 40–60 W/m2K,
  • lignittüzelésnél túlhevítőkre = 50–70, újrahevítőkre = 40–60, tápvíz-előmelegítőkre = 30–50 W/m2K,
  • olaj-, gáztüzelésnél túlhevítőkre = 60–120, újrahevítőkre = 50–110, tápvíz-előmelegítőkre = 45–77 W/m2K,
  • olaj-, gáztüzelésű nagy vízterű kazánok füstcsöveinél = 20–50 W/m2K,
  • regeneratív léghevítőkre = 8–30, csöves léghevítőkre = 20–30 W/m2K.
 
A következőkben, ha külön nem említjük, a számítási eljárásokat, összefüggéseket az [5.14] irodalom alapján ismertetjük. Ennek során, a mai általános számítógép használati gyakorlatra tekintettel, elhagytuk a számítási nomogramokat, diagramokat, és csak a számítási összefüggéseket adjuk meg. Kivételt csak a szemléletesség és − a leggyakrabban alkalmazott fűtőfelület-típusoknál − a gyors számítás elősegítésére (a 4. függelékben), illetve olyan esetben (például keresztáramlás) teszünk, amikor megfelelő számítási összefüggések nem állnak rendelkezésre.

Kazánok

Tartalomjegyzék


Kiadó: Akadémiai Kiadó

Online megjelenés éve: 2020

ISBN: 978 963 454 492 0

Háztartásokban, ipari üzemekben, erőművekben széleskörűen alkalmaznak tüzelőanyag elégetésével vagy más módon bevezetett hőmennyiség hőhordozó közeggel történő hasznosítására szolgáló berendezéseket: kazánokat. A könyv ezek tervezésének, üzemeltetésének, vizsgálatának szerteágazó konstrukciós, hőtechnikai, áramlástani, szilárdságtani, vegyészeti és más ismereteit foglalja össze, az egyetemi oktatásban és a gyakorlati életben is hasznosítható módon. Az elméletet élő gyakorlattal ötvözve elsősorban erőműi, ipari, távhőszolgáltató kazánokkal foglalkozik, de a folyamatokra, szerkezeti kialakításra, gyakorlati viselkedésre vonatkozó utalások kisebb berendezéseknél is alkalmazhatók.

Hivatkozás: https://mersz.hu/gerse-kazanok//

BibTeXEndNoteMendeleyZotero

Kivonat
fullscreenclose
printsave