ПЕРЕДАЧА ТЕПЛА КОНВЕКЦИЕЙ (СОПРИКОСНОВЕНИЕМ)
При омывании поверхности нагрева поток горячих продуктов сгорания часть своего тепла передает через стенку рабочему телу — воде. Такая передача тепла, происходящая при соприкосновении газов с поверхностью нагрева, называется конвективной.
Как передача тепла радиацией всегда сопровождается в небольшой мере конвективной передачей, так и перепача тепла конвекцией всегда совмещается с небольшой долей передачи его радиацией
Передача тепла конвенцией происходит за счет разности температур продуктов сгорания и рабочего тела. Температура газов по мере отдачи тепла понижается, а температура рабочего тела повышается (в пароперегревателе и водяном экономайзере) или остается постоянной при испарении рабочего тела (в котле).
Количество передаваемого тепла прямо пропорционально: 1) величине омываемой газами поверхности нагрева Н 2) температурному напору Дt°, т. е. разности температур продуктов сгорания и рабочего тела, и 3) способности поверхности передавать тепло, т. е. коэфициенту теплопередачи К ккалім2 час °С.
Коэфициент теплопередачи представляет собой количество тепла, которое передается через 1 м2 поверхности нагрева в течение 1 часа1 при разности температур греющего и рабочего тел в 1°.
Основное уравнение конвективного теплообмена выражается следующим образом:
BQ = НКМ ккал/час, (ИЗ)
где Q — тепло, передаваемое продуктами сгорания 1 кг топлива поверхности нагрева, в ккал/кг.
Коэфициент теплопередачи зависит от величин сопротивления переходу тепла от греющего тела к стенке и от стенки к рабочему телу и величины сопротивления переходу тепла сквозь стенку. Величина К резко уменьшится для одной и той же поверхности нагрева, если на. поверхности с внутренней стороны образуется слой накипи и масла, а с наружной — слой сажи и золы.
Переход тепла сквозь стенку характеризуется коэфициентом теплопроводности, выражающим количество тепла, которое в течение одного часа передается, через стенку площадью 1 л2 и толщиной 1 м. Величина коэфициента теплопроводности зависит от материала стенки.
Чтобы яснее представить значение загрязнения стенок поверхности нагрева, сопоставим величины коэфициента теплопроводности X в ккал/м час °С, имеющего значения для; 1) стали — от 40 до 50;
2) накипи — от 0,07 до 3; 3) сажи и золы —от 0,06 до 0,1; 4) масла— около 0,1.
Эти значения коэфициента X показывают, что накипь в 25 раз, масло в 500 раз и сажа и зола в 6^5 раз менее теплопроводны, чем сталь.
Учитывая способность масла и накопи понижать коэфициент теплопередачи и снижать надежность работы котла, рекомендуется питательную воду освобождать от масла и солей, образующих накипь.
Для радиационных поверхностей нагрева, расположенных в топке и работающих с большим тепловым напряжением, внутреннее загрязнение является особенно опасным.
Кроме загрязнения поверхности, на величину К большое влияние оказывают скорость газов, диаметр труб, температурный перепад между греющей и обогреваемой средой, циркуляция обогреваемой среды, расположение труб (характер их омывания: продольное, поперечное или косое). Чем больше будет скорость газов, тем выше будет К, а следовательно, и паропроизводительность котла. В трубах большого диаметра слой газов имеет большую юлщину, поэтому условия соприкосновения частиц греющего газа с поверхностью нагр ва хуже, а следовательно, и отдача тепла будет ниже. Отдача тепла в трубах малого диаметра идет лучше, однако следует помнить, что уменьшение диаметров труб или эквивалентных диаметров каналов связано с большей засоряемостью их, вследствие чего некоторые выгоды, происходящие от уменьшения диаметров, могут быть полностью уничтожены, а передача тепла ухудшена.
В общем случае коэфициент теплопередачи К для многослойной загрязненной) стенки выражается формулой
К = — j——- g——— 1——- ^—— j— ккал/мЧас °С, О14)
——- 1- — г- 4—ї—Ь — т— 4—-
Otj Aj А Л2 О 2
где аг — коэфициент теплоотдачи от греющей среды к стенке в ккал)мгчас °С;
8]—толщина налета сажи и золы в м
— коэфициент теплопроводности сажи и зоты в ккал/мчас °С
8 — толщина сгенки в м
—коэфициент теплопроводности стенки в ккал/мчас °С;
82 — толщина слоя накипи в м;
Х2 — коэфициент теплопроводности слоя накипи в ккал’мчіс °С;
а2 — коэфициент теплоотдачи от стенки к обогреваемой среде в ккал/м8 час °С.
Род металла и изменение толщины металлических стенок поверхности нагрева в обыкновенных практических пределах не оказывают заметного влияния на величину коэфициента теплопередачи.