Влияние накипи и сажи на теплопередачу в котле

Влияние накипи и сажи на теплопередачу 

ПЕРЕЙТИ В КАТАЛОГ ВОДОГРЕЙНЫХ КОТЛОВ

Рассмотрим влияние накипи и сажи на теплопередачу в котле, используя данные нормативного метода расчета котлов. Принимаем толщину стенки трубы стального водотрубного котла δ1 = 3,5 мм, а отложившиеся на ней слой накипи толщиной δ2 = 2 мм и слой сажи δ3 = 1мм. Коэффициенты теплопроводности стенки λ1, накипи λ2 и сажи λ3 соответственно принимаем равными 39; 0,1 и 0,05 ккал/(м∙ч∙град) [45; 0,116 и 0,058 Вт/(м2∙К)]. Значения коэффициентов теплоотдачи: от газов к стенке α1 =20 ккал/(м2∙ч∙град) [23,2 Вт/(м2∙К)]; от стенки к воде α2 = = 6700 ккал/(м2∙ч∙град) [1160 Вт/м2∙к]. Температуру газов принимаем равной tгаз = 800 °С, воды t = 90 °C.

Расчеты производим для чистой и загрязненной стенок стального котла.
А. Стенка котла чистая
Найдем коэффициент теплопередачи
K = (l/α1 + δ1/λ1+l/α2)-1 =(1/20 + 0,0035/39 + 1/6700)-1 = 19,9ккал/(м2∙ч∙град) =23,1Вт/(м2∙град)
и тепловой поток через стенку
q = K•Δt = 19,9∙(800-90)= 14129 ккал/(м2∙ч) = 16429 Вт/(м2).

Повторив весь расчет, найдем
K = (l/α1 + δ1/λ1 + δ2/λ2+ δ3/λ3 +l/α2)-1 =(1/20 + 0,0035/39 + 0,002/0,1 + 0,001/0,05 + 1/6700)-1 = 11,1 ккал/(м2∙ч∙град) =12,9 Вт/(м2∙град)
q = KΔt = 11,1∙(800-90)= 7881 ккал/(м2∙ч) = 9164 Вт/(м2)
tст = tгаз q/ α1 =800 7881/20=406 °C

Из расчета видно, что отложение сажи нежелательно тем, что она, обладая малой теплопроводностью, затрудняет передачу теплоты от топочных газов к стенкам котла. Это приводит к перерасходу топлива, снижению выработки котлами пара или горячей воды.

Накипь, имея малую теплопроводность, значительно уменьшает передачу теплоты от стенки котла к воде, в результате чего стенки, сильно перегреваются и в некоторых случаях; разрываются, вызывая аварии котлов.

Сравнивая результаты расчета, видим: теплопередача через загрязненную стенку уменьшилась почти в два раза уменьшилась количество тепла, температура стенки трубы поверхности котла при накипи возросла до опасных, по условиям прочности металла, пределов, что может привести к разрыву трубы. Этот пример наглядно показывает необходимость регулярной очистки котла как от накипи, так и от сажи или золы. Также из примера видно, что ухудшение теплообмена зависит от величины отложений и никак не зависит от величины диаметра трубы.

ООО Котельный завод "РЭП" производит водогрейные котлы в которых учтены все возможные механизмы повышения теплопередачи. Для удобства регулярной очистки поверхностей нагрева котельного блока в обшивке котла изготавливаются люки и двери. Для уменьшения отложения накипи солей на внутренних поверхностях нагрева при проектировании закладываются высокие скорости теплоносителя.