Trao đổi nhiệt trong lò hơi

Ver. 1.0 66 Ch−ơng 5. Trao đổi nhiệt trong lò hơi Trao đổi nhiệt trong thiết bị lò hơi bao gồm hai dạng là bức xạ và đối l−u. Trong phạm vi buồng lửa trao đổi nhiệt bức xạ là chủ yếu vì ở đây có bức xạ trực tiếp từ ngọn lửa có nhiệt độ cao đến các bề mặt truyền nhiệt bố trí trong buồng lửa, còn thành phần đối l−u ở đây không đáng kể do tốc độ của dòng khói nhỏ và do các ống sinh hơi bị tro bám bẩn nên có trở lực nhiệt lớn. Trong đ−ờng khói của lò hơi có cả trao đổi nhiệt đối l−u và trao đổi nhiệt bức xạ. Trong đ−ờng khói có bức xạ nhiệt là do có các khí ba nguyên tử và các hạt tro, hạt than bay theo khói, nh−ng trao đổi nhiệt đối l−u là chủ yếu. Chính vì vậy các bề mặt truyền nhiệt đặt trong đ−ờng khói đ−ợc gọi là bề mặt truyền nhiệt đối l−u. 5.1 Khả năng bức xạ của ngọn lửa Dựa theo c−ờng độ bức xạ trong vùng phổ thấy đ−ợc ng−ời ta phân chia các dạng ngọn lửa sáng, nửa sáng, không sáng. Sự bức xạ của ngọn lửa sáng và nửa sáng là do các hạt ở thế rắn trong sản phẩm cháy, đó là các hạt cốc, hạt tro, hạt mồ hang. Sự bức xạ của ngọn lửa không sáng là do có các khí ba nguyên tử nh− SO2, CO2, H2O trong buồng lửa. C−ờng độ bức xạ của các hạt rắn trong ngọn lửa phụ thuộc vào kích th−ớc các hạt, tính chất và nồng độ của chúng trong thể tích của buồng lửa. Sự bức xạ của các chất khí ba nguyên tử trong buồng lửa đ−ợc xác đinh bởi nồng độ các chất khí này và bởi chiều dày của thể tích bức xạ. Hệ số bức xạ nhiệt của môi tr−ờng khí đ−ợc biểu thị qua định luật Bu-ghe (Bouguer) 1 g pg k p sa e−= − , (5-1) trong đó: gk là hệ số làm yếu tia bức xạ bởi một môi tr−ờng khí; pp là tổng phân áp suất của các khí ba nguyên tử, MPa; s là chiều dày hiệu quả của lớp bức xạ, m. Hệ số bức xạ của ngọn lửa (hay độ đen của ngọn lửa) khi đốt nhiên liệu rắn đ−ợc xác định theo biểu thức sau 1 ll k psa e−= − , (5-2) trong đó: lk là hệ số làm yếu bức xạ bởi môi tr−ờng buồng lửa; p là áp suất của các chất khí trong buồng lửa, MPa. Chiều dày hiệu quả của lớp bức xạ trong buồng lửa s đ−ợc tính theo công thức: 3,6 bl v Vs F = , m (5-3) trong đó: blV là thể tích buồng lửa, m 3; Ver. 1.0 67 vF là diện tích các t−ờng buồng lửa m 2. Khi đốt bột than trong buồng lửa phun, ngọn lửa sáng choán hầu nh− toàn bộ thể tích buồng lửa (xem hình vẽ 5.1) và độ chiếu sáng của ngọn lửa khá đồng đều theo chiều cao của buồng lửa. Hệ số làm yếu bức xạ bởi môi tr−ờng buồng lửa đ−ợc tính theo công thứ: k k r k kl g n tr tr c= + à + χ k k r k kl g n tr tr c= + à + χ , (5-4) trong đó: ( )r r r 2 2n RO H O = + là tổng các phần thể tích của các khí ba nguyên tử; trk là hệ số làm yếu bức xạ bởi các hạt tro; trà là nồng độ tro trong khói; ck là hệ số làm yếu bức xạ bởi các hạt cốc; χ là hệ số kể đến khả năng phản ứng của nhiên liệu (kém phản ứng hay có khả năng phản ứng cao). Ngọn lửa sinh ra khi đốt nhiên liệu rắn nói chung thuộc kiểu ngọn lửa nửa sáng. Ngọn lửa khi đốt khí và đốt FO quy −ớc gồm hai phần là phần sáng và phần không sáng, do vậy hệ số bức xạ nhiệt của ngọn lửa (độ đen của ngọn lửa) đ−ợc xác định nh− sau: ( )a ma 1 m al s ks= + − , (5-5) trong đó: sa là hệ số bức xạ nhiệt của phần ngọn lửa sáng đ−ợc xác định theo công thức (5-2), còn kl đ−ợc thay bằng ks: k k k rs m g n= + , với mk là hệ số làm yếu tia bức xạ bởi các hạt mồ hóng; ksa là hệ số bức xạ nhiệt của phần ngọn lửa không sáng, tức là của môi tr−ờng khí đ−ợc xác định theo công thức (5-1); m là hệ số xác định phần thể tích buồng lửa bị tâm ngọn lửa choán đầy. Khi đốt khí thiên nhiên: 0,1m = . Khi đốt FO: 0,55m = . Khi đốt nhiên liệu rắn: 1m = . Hệ số bức xạ nhiệt của buồng lửa (hay độ đen của buồng lửa) bla đ−ợc xác định qua hệ số bức xạ nhiệt của ngọn lửa la và hệ số hiệu quả nhiệt của dàn ống trên t−ờng, cụ thể là: Hình 5.1. Sự thay đổi độ đen ngọn lửa theo chiều cao buồng lửa. 1-khi đốt bột than; 2-khi đốt mazut (FO) Ver. 1.0 68 1a 11 1 a bl d l = ⎛ ⎞+ − ψ⎜ ⎟⎝ ⎠ . (5-6) Dòng nhiệt bức xạ trung bình đ−ợc các dàn ống sinh hơi hấp thu là 4 3Tq c a 10 100 l bx 0 bl d −⎛ ⎞= ψ ⎜ ⎟⎝ ⎠ , kW/m 2 (5-7) trong đó: lT là nhiệt độ hiệu quả trung bình của môi tr−ờng khí trong buồng lửa, K; dψ là hệ số hiệu quả nhiệt của dàn ống đ−ợc xác định nh− sau: xdψ = ξ , (5-8) với x là hệ số góc và ξ là hệ số bám bẩn quy −ớc. 5.2 Tính trao đổi nhiệt bức xạ trong buồng lửa Sự truyền nhiệt từ ngọn lửa đến các dàn ống sinh hơi đặt trên t−ờng buồng lửa là một quá trình rất phức tạp, ở đây quá trình trao đổi nhiệt xảy ra đồng thời với quá trình cháy nhiên liệu. chính sự cháy nhiên liệu đã tạo ra nguồn nhiệt bên trong môi tr−ờng bức xạ. Ph−ơng pháp tính trao đổi nhiệt trong buồng lửa dựa trên việc sử dụng đồng thời các kết quả nghiên cứu giải tích và thực nghiệm. Ph−ơng pháp này xuất phát từ khả năng ứng dụng lý thuyết đồng dạng để phân tích các quá trình xảy ra trong buồng lửa. Công thức bán thực nghiệm của A. M. Gurvich đ−ợc viết d−ới dạng không thứ nguyên sau đây đ−ợc dùng làm cơ sở để tính trao đổi nhiệt trong buồng lửa: 0,6 " 0,6 Bo Bo Mabl 0,6bl θ = + , (5-9) Công thức này thể hiện sự liên hệ giữa nhiệt độ không thứ nguyên của khói ở cửa ra buồng lửa bl''θ và tiêu chuẩn Boltzmann (Bo), tiêu chuẩn này đặc tr−ng cho tỷ lệ giữa l−ợng nhiệt sinh ra khi cháy nhiên liệu so với c−ờng độ tỏa nhiệt tối đa đến các bề mặt dàn ống đặt trên t−ờng. Đặc tính của tr−ờng nhiệt độ trong thể tích buồng lửa cũng đ−ợc kể đến qua hệ số M . Nhiệt độ không thứ nguyên của khói bl''θ là tỷ số giữa nhiệt độ khói ở cửa ra buồng lửa bl''T (K) và nhiệt độ đoạn nhiệt (nhiệt độ cháy lý thuyết) aT (K): T T bl bl a '' ''θ = , (5-10) Chúng ta luôn luôn có 1bl''θ < và nó đặc tr−ng cho mức độ giảm nhiệt độ của khói trong thể tích buồng lửa do có trao đổi nhiệt. Số Bo đ−ợc xác định theo các công thức sau: Ver. 1.0 69 B V c Bo c F T tt g g 3 0 d v a ϕ= ψ , (5-11) và 4 B Q 1Bo c F T 1 tt bx 0 d v a bl'' = ψ −θ . (5-12) Đặc tính nhiệt chủ yếu của buồng lửa là l−ợng nhiệt sinh ra hữu ích trong buồng lửa blQ và entanpi của khói ở chỗ ra khỏi buồng lửa (ở cửa ra buồng lửa) bl''I . Nhiệt l−ợng sinh ra hữu ích trong buồng lửa blQ đ−ợc xác định theo công thức sau: 3 4 6 4 100 q q qQ Q Q Q Q 100 q lv bl tr kk kkng tth − − −= + − +− , (5-13) trong đó: Q lvtr là nhiệt l−ợng tàng trữ trong nhiên liệu dùng để đốt; kkQ là nhiệt l−ợng do không khí nóng và không khí lạnh mang vào buồng lửa; kkngQ là nhiệt l−ợng không khí thu đ−ợc do nó đ−ợc sấy sơ bộ ở phía tr−ớc bộ sấy không khí chính của lò hơi; tthQ là nhiệt l−ợng do khói tái tuần hoàn từ “đuôi lò” về buồng lửa. Nhiệt l−ợng do không khí mang vào buồng lửa kkQ bao gồm nhiệt l−ợng trong không khí nóng và nhiệt l−ợng do không khí lạnh lọt vào buồng lửa, tức là: Qkk = Qkkn + Qkkl (5-14) = ( ) ( ) ( ) ( )kkl0kkngblkkl0kkngblbl CtVCtV α∆+α∆+α∆−α∆−α ,(5-14) trong đó: blα∆ là hệ số lọt không khí lạnh vào buồng lửa; ngα∆ là hệ số lọt không khí lạnh vào hệ thống nghiền than. Entanpi của khói ở cửa ra buồng lửa bl''I đ−ợc xác định theo bảng I θ− ứng với giá trị nhiệt độ khói ở cửa ra buồng lửa bl''θ đã chọn tr−ớc đây. Nếu nh− toàn bộ nhiệt l−ợng sinh ra hữu ích trong buồng lửa blQ đ−ợc truyền hoàn toàn cho sản phẩm cháy thì ta có nhiệt độ cháy lý thuyết (cực đại) và th−ờng gọi là nhiệt độ cháy đoạn nhiệt của nhiên liệu: ( ) Q Vc bl a tb θ = , (5-15) trong đó ( ) tb Vc là tổng nhiệt dung riêng trung bình của sản phẩm cháy 1 kg nhiên liệu trong khoảng nhiệt độ 0 aθữ (kJ/kgK). Nhiệt độ cháy đoạn nhiệt phụ thuộc vào dạng nhiên liệu và vào hệ số không khí thừa và có giá trị nh− sau: 1700 1850aθ = ữ oC đối với than nâu và than bùn; 1850 2100aθ = ữ oC đối với than đá, antraxit, FO và khí thiên nhiên. Ver. 1.0 70 Việc tính toán trao đổi nhiệt trong buồng lửa dựa trên hai ph−ơng trình chủ yếu sau: - Ph−ơng trình cân bằng nhiệt: ( ) ( ) ( )Q Q I Vcbx bl bl a blg'' ''= ϕ − = ϕ θ −θ , (5-16) - Ph−ơng trình trao đổi nhiệt bức xạ: ( ) 11B Q c a xF T T 104 4tt bx 0 bl v l tr −= − , (5-17) ở đây ϕ là hệ số giữ nhiệt; ( ) g Vc là nhiệt dung trung bình của các chất khí trong khoảng nhiệt độ a bl''θ ữθ (kJ/kgoK). Ph−ơng trình (5-17) có thể đ−ợc viết d−ới dạng khác: 11 TB Q c a xF T 1 .10 T 4 4 tr tt bx 0 bl v l 4 l −⎛ ⎞= −⎜ ⎟⎝ ⎠ . (5-18) Khi thay T1 T 4 tr 4 l ξ = − và xdψ = ξ ta đ−ợc: 11B Q c a F T 104tt bx 0 bl d v l −= ψ . (5-19) Từ (5-19) ta tìm đ−ợc diện tích của t−ờng buồng lửa: 11 B QF 10 c a T tt bx v 4 0 bl d l = ψ , m 2 (5-20) Hệ số M kể đến đặc tính của tr−ờng nhiệt độ trong buồng lửa cần đ−ợc đ−a vào công thức (5-20), hệ số này đ−ợc xác định tùy thuộc vào vị trí t−ơng đối của điểm có nhiệt độ cực đại trong buồng lửa X: M = A- B.x, (5-21) trong đó A và B là các hệ số thực nghiệm, các hệ số này có giá trị khác nhau khi đốt các dạng nhiên liệu khác nhau. Đối với buồng lửa một buồng: - Đốt FO và nhiên liệu khí: M 0,54 0,2X= − ; - Đốt nhiên liệu rắn có khả năng phản ứng cao trong buồng lửa phun và trong buồng lửa ghi: M = 0,59 – 0,5M; - Đốt nhiên liệu rắn kém phản ứng (antraxit và than gầy) trong buồng lửa phun và các loại than có độ tro cao: M = 0,59 – 0,5M; Đối với buồng lửa phun giá trị tối đa của M lấy không lớn hơn 0,5 không phụ thuộc vào X . Vị trí t−ơng đối của điểm có nhiệt độ cực đại trong buồng lửa X đ−ợc xác định bằng tỷ số giữa khoảng cách từ đáy buồng lửa hay từ giữa phễu tro lạnh đến mặt phẳng có nhiệt độ cực đại của khói (th−ờng ở độ cao của trục vòi phun) hvf và khoảng cách đến giữa cửa ra buồng lửa Hbl (xem hình vẽ 5.2): hX H = vf bl , (5-22) Ver. 1.0 71 Hình 5.2. Vị trí t−ơng đối củađiểm có nhiệt độ cực đại trong buồng lửa Khi tính nhiệt thiết kế buồng lửa, công thức để xác định diện tích bề mặt t−ờng buồng lửa có dạng sau: 2 11 3 " " B Q T1F 10 1 5,67.a M T T M T tt bx a v 3 2 bl d bl a bl ⎛ ⎞= −⎜ ⎟ψ ⎝ ⎠ , m2 (5-23) Khi tính nhiệt kiểm tra buồng lửa phải xác định nhiệt độ khói ở cửa ra buồng lửa theo công thức sau: " T 273 a1 M Bo a bl 0,6 bl θ = −⎛ ⎞+ ⎜ ⎟⎝ ⎠ , oC (5-24) hay cụ thể hơn là công thức: ( ) " 11 T 273 5,67 F a TM 10 1 B Vc a bl 0,6 3 dtb v bl a tt tb − θ = −⎛ ⎞ψ +⎜ ⎟⎜ ⎟ϕ⎝ ⎠ , oC (5-25) trong đó: dtbψ là hệ số hiệu quả nhiệt trung bình của dàn ống đặt trên t−ờng; ( )tbVc là tổng nhiệt dung trung bình của sản phẩm cháy. 5.3. Tính toán trao đổi nhiệt trong đ−ờng khói phía sau buồng lửa 5.3.1. Trao đổi nhiệt bức xạ trong đ−ờng khói của lò hơi L−ợng nhiệt hấp thu bằng bức xạ của một đơn vị bề mặt truyền nhiệt đối l−u ở phần đuôi lò đ−ợc xác định bởi ph−ơng trình sau ( )a 1q a T T2 4 4trbx 0 tr+= σ − , W/m2 (5-26) ở đây: a là độ đen của khói có kể đến các hạt tro chứa trong khói; tra là độ đen của bề mặt hấp thu nhiệt bằng bức xạ (để tính tỏa nhiệt bức xạ cho bề mặt truyền nhiệt đối l−u ta lấy 0,08tra = ), T là nhiệt độ tính toán của dòng khói th−ờng tính bằng trung bình cộng của nhiệt độ khói vào và ra khỏi bề mặt truyền nhiệt tính toán (K), trT là nhiệt độ vách ngoài của bề mặt hấp thu nhiệt bằng bức xạ có kể đến bám bẩn (K). Ver. 1.0 72 Ph−ơng trình (5-26) có thể viết d−ới dạng khác nh− sau: ( ) ( )1 T Ta 1q a T t 2 1 T T 4 tr3tr bx 0 tr tr −+= σ θ−− , W/m (5-27) hay ( )q tbx bx tr= α θ− , W/m2 (5-28) trong đó θ là nhiệt độ của khói (oC). Do đó hệ số tỏa nhiệt bức xạ của sản phẩm cháy bxα đ−ợc tính theo công thức: ( )11 T1 a 1 T5,67.10 a T T2 1 T 3 tr 3tr bx tr − ⎛ ⎞− ⎜ ⎟+ ⎝ ⎠α = − , W/m2K (5-29) Nhiệt độ vách ống có bám tro bụi trt hấp thu nhiệt bằng bức xạ lấy bằng nhiệt độ trung bình của lớp bẩn bám bên ngoài trt và tính theo ph−ơng trình: 1t t qtr 2 ⎛ ⎞= + ε +⎜ ⎟α⎝ ⎠ , oC (5-30) trong đó: t là nhiệt độ trung bình của môi tr−ờng l−u động bên trong ống, bằng trung bình cộng của nhiệt độ đầu và nhiệt độ cuối ( t (t t ) / 2' ''= + ), oC; ε là hệ số bám bẩn bề mặt truyền nhiệt đối l−u (trở lực nhiệt của lớp bẩn bám trên bề mặt ngoài của ống hoặc của lớp chất chịu lửa và lớp xỉ trên dàn ống có gai, m2K/W; 2α là hệ số tỏa nhiệt từ vách ống đến môi chất l−u động trong ống, W/m2K; q là suất nhiệt l−ợng hấp thu của bề mặt truyền nhiệt đ−ợc tính toán, kW/m2. Độ đen của môi tr−ờng khói trong tr−ờng hợp tổng quát đ−ợc biểu diễn bằng ph−ơng trình sau: kpsa 1 e−= − . (5-31) Tích số kps gọi là tổng lực hấp thu của sản phẩm cháy, kps càng lớn thì độ đen của môi tr−ờng khói càng lớn. Tổng lực hấp thu đối với dòng khói có chứa các hạt tro đ−ợc xác định theo công thức: ( )kps k r k psg n tr tr= + à , (5-32) trong đó: trk là hệ số làm yếu bức xạ trong thể tích có các hạt tro bụi; trà là nồng độ tro trong sản phẩm cháy, g/m3. Hệ số làm yếu bức xạ bởi các hạt tro rắn đ−ợc tính theo công thức: 1k 7 d Ttr 2n = , (5-33) với nd là đ−ờng kính hạt tro ( mà ). Ver. 1.0 73 Chiều dày của lớp bức xạ giữa các ống trong chùm ống đối l−u s phụ thuộc vào b−ớc ống ngang t−ơng đối 1( / )s d và b−ớc ống dọc t−ơng đối 2( / )s d , th−ờng 0,1 0,2s = ữ m. 5.3.2 Trao đổi nhiệt đối l−u Bề mặt truyền nhiệt đối l−u th−ờng có dạng chùm ống. Trong lò hơi môi chất (hơi, n−ớc, hỗn hợp hơi n−ớc) chuyển động bên trong ống và khói chuyển động bên ngoài ống. Khói có thể bọc ngang hay bọc dọc chùm ống. ở bề mặt truyền nhiệt đối l−u th−ờng dòng khói bọc ngang ống. ống đ−ợc bố trí so le hay song song. ở bộ sấy không khí kiểu ống thì khói đi trong ống và không khí đi ngang bên ngoài ống. Khi thiết kế cấu tạo các bề mặt truyền nhiệt đối l−u của lò hơi phải xác định kích th−ớc của bề mặt ấy và chọn hình dạng tối −u của chùm ống. Khi đó phải kể đến các điều kiện xác định độ tin cậy, độ kinh tế và giá thành của toàn thiết bị. Các kích th−ớc hình học của các bề mặt truyền nhiệt đối l−u đ−ợc chọn từ những điều kiện trao đổi nhiệt, bám tro, mài mòn ống và tiêu thụ điện năng để khắc phục trở lực chuyển động của khói. 5.3.2.1. Các ph−ơng trình cơ bản Để tính toán bề mặt truyền nhiệt đối l−u ta dùng hai ph−ơng trình cơ bản là ph−ơng trình truyền nhiệt và ph−ơng trình cân bằng nhiệt. Ph−ơng trình truyền nhiệt (trao đổi nhiệt) cho phép xác định l−ợng nhiệt hấp thu của bề mặt truyền nhiệt kH tQ Btt ∆= , kJ/kg (5-34) trong đó: Q là nhiệt l−ợng do bề mặt truyền nhiệt tính toán hấp thu bằng đối l−u và bức xạ, kJ/kg; k là hệ số truyền nhiệt, W/m2K; H là bề mặt truyền nhiệt tính toán, m2; t∆ là độ chênh lệch nhiệt độ giữa môi tr−ờng nóng và môi chất đ−ợc đốt nóng, K; ttB là l−ợng nhiên liệu tiêu hao tính toán, kg/s. Trong các chùm ống đối l−u H (m2) đ−ợc lấy bằng toàn bộ bề mặt ngoài của ống (về phía khói). Bề mặt truyền nhiệt của bộ sấy không khí kiểu ống đ−ợc tính theo đ−ờng kính trung bình của ống. Ph−ơng trình cân bằng nhiệt dùng để tính nhiệt l−ợng do khói truyền đi bằng nhiệt l−ợng do hơi, n−ớc hay không khí hấp thu: ( )Q I I I0g g kklọt' ''= ϕ − + ∆α , kJ/kg (5-35) ở đây: g'I và g''I là entanpi của khói vào và ra khỏi bề mặt truyền nhiệt tính toán, kJ/kg; 0kklọtIα∆ là nhiệt l−ợng do không khí lạnh lọt mang vào. Nhiệt l−ợng do môi chất (hơi, n−ớc, không khí) hấp thu đ−ợc tính theo các công thức sau: - Đối với bộ quá nhiệt đối l−u và bộ quá nhiệt kiểu băng ống: Ver. 1.0 74 ( )DQ i i i QB qxg.ô bxtt '' '= − + ∆ − , kJ/kg (5-36) - Đối với bộ hâm n−ớc và vùng quá độ của lò hơi trực l−u: ( )DQ i i Btt '' '= − , kJ/kg (5-37) trong đó: D là l−u l−ợng hơi n−ớc đi qua bề mặt truyền nhiệt tính toán, kg/s; ''i và 'i lần l−ợt là entanpi của hơi (n−ớc) ở chỗ ra và chỗ vào bề mặt tính toán, kJ/kg; g.ôi∆ là l−ợng nhiệt do 1 kg hơi truyền cho n−ớc làm lạnh (ở bộ giảm ôn kiểu bề mặt), kJ/kg. - Đối với bộ sấy không khí: ( )''0Q I I2 0skkskk skk skk" '∆α⎛ ⎞= β + −⎜ ⎟⎝ ⎠ , (5-38) trong đó: skk''β là tỷ lệ giữa l−ợng không khí ở sau bộ sấy không khí và l−ợng không khí lý thuyết cần thiết ( )''skk bl bl ngβ = α −∆α −∆α ; skkα∆ là hệ số lọt không khí vào bộ sấy không khí, đ−ợc lấy bằng l−ợng rò từ phía không khí. Để xác định kích th−ớc của bề mặt truyền nhiệt hoặc l−ợng nhiệt đ−ợc truyền đi ta phải biết hệ số truyền nhiệt và độ chênh lệch nhiệt độ trung bình. 5.3.2.2. Hệ số truyền nhiệt Trong các chùm ống đối l−u sự truyền nhiệt tiến hành quá vách trụ nhiều lớp tức là qua ống có bám bẩn bên ngoài và cáu cặn bám bên trong. Khi tính nhiệt thì hệ số truyền nhiệt th−ờng đ−ợc xác định theo các công thức cho vách phẳng nhiều lớp. Điều này không gây ra sai số lớn đối với các bề mặt truyền nhiệt làm bằng các ống trơn đồng thời đơn giản rất nhiều cho việc tính toán. Hệ số truyền nhiệt đối với vách phẳng nhiều lớp đ−ợc biểu diễn bằng công thức sau: 1k 1 1tr kl c 1 tr kl c 2 = δ δ δ+ + + +α λ λ λ α , W/m2K (5-39) trong đó: 1α và 2α lần l−ợt là hệ số tỏa nhiệt từ môi tr−ờng nóng đến vách ống và từ vách ống đến môi tr−ờng đ−ợc đốt nóng, W/m2K; klδ và klλ lần l−ợt là chiều dày và hệ số dẫn nhiệt của kim loại vách ống, W/mK; tr trε = δ λ là trở lực nhiệt của lớp bẩn bám trên ống hay còn gọi là hệ số bám bẩn ống, m2K/W; c cδ λ là nhiệt trở của lớp cặn cáu bám trên bề mặt bên trong ống, m2K/W. Thông th−ờng nhiệt trở tỏa nhiệt từ khói đến vách ( )11 α và nhiệt trở đi qua lớp bám bẩn ε có trị số lớn nhất. Ver. 1.0 75 Nhiều khi trong tính toán coi rằng không có cáu cặn bám và bỏ qua nhiệt trở của vách kim loại. Nh− vậy đối với bộ quá nhiệt hệ số truyền nhiệt đ−ợc xác định theo công thức: 1 1 1 2 2 1 1 1 11 k α ε ε αα α α = = ⎛ ⎞+ + + +⎜ ⎟⎝ ⎠ , W/m2K (5-40) Công thức này đ−ợc dùng để tính bề mặt truyền nhiệt của bộ quá nhiệt. ở bộ quá nhiệt th−ờng 2 1000α ≥ W/m2K và 1 100α < W/m2K, tuy nhiên khi không kể đến nhiệt trở 21 α có thể phạm sai số trong việc xác định bề mặt đốt của bộ quá nhiệt đến 4%. ở bộ hâm n−ớc và bề mặt sinh hơi có ( ) 32 5 20 10α = ữ ì (W/m2K) nên nhiệt trở 21 α có thể bỏ qua, do đó: ( )1 1k 1= α + εα , W/m2K (5-41) ở bộ sấy không khí 1 2α ≈ α . Vì đối với bộ sấy không khí ta không có những số liệu về nhiệt trở của lớp bám bẩn ε và mức độ bọc không đều bề mặt bởi dòng khói và dòng không khí nên ảnh h−ởng đồng thời của chúng đ−ợc kể đến bằng hệ số sử dụng ξ xác định qua thực nghiệm. Do vậy hệ số truyền nhiệt đối với bộ sấy không khí đ−ợc tính theo công thức: 1 2 1 2 1 2 1k 1 1 α α= ξ = ξ α +α+α α , W/m2K (5-42) Hệ số sử dụng ξ phụ thuộc dạng nhiên liệu đốt và kiểu bộ sấy không khí. Hệ số truyền nhiệt k ở bộ sấy không khí quay (kiểu hoàn nhiệt) đ−ợc xác định theo công thức: 1 1 2 2 k 1 1 x x ξπ= +α α , W/m2K (5-43) trong đó: 1x F / Fg= là tỷ số giữa diện tích tiết diện cho khói đi và diện tích tiết diện tổng của bộ sấy không khí; 2x F / Fkk= là tỷ số giữa diện tích tiết diện cho không khí đi và diện tích tiết diện tổng của bô sấy không khí; 1α và 2α là hệ số tỏa nhiệt từ khói đến vách kim loại và từ vách kim loại cho không khí; π là hệ số kể đến ảnh h−ởng của tính không ổn định của sự trao đổi nhiệt, đ−ợc xác định phụ thuộc vào tốc độ quay của rôto nh− sau: n (vòng/phút) 0,5 1,0 1,5≥ π 0,85 0,97 1,0 Ver. 1.0 76 Hệ số tỏa nhiệt từ khói đến vách ống của chùm ống đối l−u 1α đ−ợc xác định theo công thức sau: ( )1 1 đl bxα ξ α α= + , W/m2K (5-44) trong đó 1ξ là hệ số sử dụng kể đến sự giảm l−ợng nhiệt hấp thu của bề mặt truyền nhiệt do khói bao phủ không đều. Đối với các ống đ−ợc khói bao phủ ngang ở các lò hơi hiện đại lấy hệ số 1ξ = . a. Hệ số tỏa nhiệt đối l−u đlα Hệ số tỏa nhiệt đối l−u phụ thuộc vào tốc độ và nhiệt độ dòng, kích th−ớc thẳng xác định, sự bố trí ống trong chùm, dạng bề mặt (trơn hay có cánh) và đặc điểm dòng khói bao phủ bề mặt đó (dọc, ngang hay chéo), các tính chất của môi tr−ờng chảy qua chùm ống, và trong một số tr−ờng hợp vào nhiệt độ vách ống. * Hệ số tỏ