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余热锅炉传热面积的计算

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余热锅炉受热面都是由多排的水平管圈组成, 沿着管子长度各点的流体温度是逐渐变化的, 同时对应的各点的烟气温度也是逐渐变化的, 因此只能求出整个受热面的平均温差。表示三种受热面烟气和管内流体的温度分布情况。 进入受热面的烟气温度为 T 1 , 经过放热后的烟气温度降到 T 2 。 进入受热面的水(或汽) 的温度为 t 1 , 吸热后温度升高, 离开受热面时温度为t 2 。

(a) 表示热流体(烟气) 与冷流体(水或汽) 的流动方向是相反的, 称为“逆流”。 两种流体的高温段位于受热面同一侧, 低温段也位于受热面的另一侧。 从(a) 上可以看到, 被加热的冷流体的出口温度 t 2 可以高于热流体的出口温度 T 2 , 此时, 沿受热面的各处温度差(T—t) 比较一致, 其数值比较大。 这就是“逆流” 布置的一个优点。 现在余热锅炉的省煤器和过热器是采用“逆流” 布置, 热烟气自下而上流动, 水(或汽) 自上而下流动。

(b) 表示热流体与冷流体的流动方向是相同的, 称为“顺流”, 可以看到, 冷流体的出口温度 t 2 不能与热流体的出口温度 T 2 相同, 至少要保持一个差值即(T 2 -t 2 ) >0。 同时沿受热面的温差(T-t) 的变化大, 开始温差大, 后逐渐减小, 整个受热面的温差的平均值比较小。

(c) 表示冷流体温度没有变化, 这种受热面就是蒸发器。 因为当水变成蒸汽的过程中,饱和温度是不变的。 不论采用“逆流” 布置或“顺流” 布置, 其温差的数值是相同的。 所以余热锅炉的蒸发器可采用”“顺流” 布置。

余热锅炉各受热面的蛇行管的弯曲数都超过四流程, 所以修正系数接近 1。

例: 已知省煤器进口水温是 110℃, 出口水温是 180℃, 烟气进口温度是 230℃, 出口温度降到 185℃, 试计算逆流及顺流布置时的对数平均温差。

解: 顺流布置时, △t d =230-110=120, △t x =185-180=5。于是, △t = (120-5)/(ln120/5)=36.2

逆流布置时,△ t x =230-180=50, △t d =185-110=75。于是,△t = (75-50)/(ln75/50)=61.6

答案表明, 顺流布置时, 对数平均温差要小。 如果传过同样的热量, 需要的受热面的面积大, 需增大 72%左右, 所以余热锅炉中采用逆流布置。

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