Boiler doc 02 principles & heat transfer

188
The Steam and Condensate Loop 2.1.1 Block 2 Steam Engineering Principles and Heat Transfer Engineering Units Module 2.1 Module 2.1 Engineering Units SC-GCM-05 CM Issue 4 © Copyright 2007 Spirax-Sarco Limited

Transcript of Boiler doc 02 principles & heat transfer

Page 1: Boiler doc 02   principles & heat transfer

��������������� �������� �����

������� ������ �������� ��� ����� ���� ����� �������� �������� ���� ������� �

�����������������������

������

����������� ���

���

��

����

����

����

����

����

���

����

Page 2: Boiler doc 02   principles & heat transfer

��������������� �������������

������� ������ �������� ��� ����� ���� ����� �������� �������� ���� ������� �

���������������

����������������������� ��� �������������������� ������� ������������ ����� �������������������������������� �

��������� ���� ���� ��������������������������������������� � ��������� ���������� �� �� ���� ��������������� !�� �� ������ � ��� ������� ��"��#������� ��� ������"����������� ���������������� ������������������ �"������� ��������������� ������������

�������� ���� ������������������ !���� ����$������� !��������� ��� !���������������$���!�������� �� ����"������������������������%���������"������� ������"������� �� �������������������

������������� ���� ������������������������ !����������� �� ���������� !��������� ��� ������������!���� ����������������������� �"���������$��������������� ����� ���������� �� �� �������������������������������� �������������������� ������������������ ���������

�����&�'�'� ��" � ������������ � ����� ��� ������ ��� ��� � ��(���� �������"����� ���������������������� �"���������������������$��������� �)������ ������������ ��� �������� ����������� ����� ����������������� �������������

����������������� �����������������������������

�������� ��� ������ ������������ ������������

���� ����������� � �� �

������ ����������� � �� �

�������� ��������������� � � � �

������������ ���������������������� � � �� �

���� ������ � � �� �� ! ��

!���"� "��#� ! � ��� � � ���

#����������������� ����# $� � ���� ����

#�$�� ���� % � ��� � � ! �

����������������)������ ���������������������������� ���� ��"�����"������ ������ ������������������������� ������������� �������������������&�'�&�

�������������%�&��� �����������������������������

�������� ������������ ������������

'����������� � ��� � ���

�(���)����������*��+ �� �� �� ��

�(���)������&��(��*&+ �� �� ! ��

�(���)���&������(������*��+ �� ���& ! �� �&

�(���)��������(� �� ���& ! �� �&

,����)��$���� ���� �� ! �����%

����������������� � ��� �� ���

Page 3: Boiler doc 02   principles & heat transfer

��������������� �������� �����

������� ������ �������� ��� ����� ���� ����� �������� �������� ���� ������� �

�� �������������� ������ ������� ��"�� �'�$���'***������'*����

���������-��'����(����������������(���������$��&���������

'����(��� ��������(���

����� #��)�. ������� ����� #��)�. ������

'��� ���� ( '��� ��##� �

'�� � � � '��� ����� �

'�� �� � � '��� ���� �

'�� ��#� � '���� ���� $

��������������� ������������������� ������������������ ��+����� ���������� � ����������������������,�-'./�� ��� � �0��'*1&!�"�������� ������"�������� ���������"������������� ��������&�'�1�

���������/������������������)��$�������"��((���������

������ ��)������� 0���

� ���)#������ � ������ �*

� ��#����)#������ ���

+� ,������)#������ ����

+� ���)#�����������($ ����

+ ���)#������������# ����

+� -���.�#����������)#������ ����

/� /����0��)� ������($ � ���

/ /����0��)� �������# � ���

$� ����������������1'2�'3������4 �����

$ �����#�)#��������� �����

(� �������������������� 1�

( �����#�)#�������������� 1�

������������������������������������ ������� �������������� ������� ������������������ �������������� ���������������� ������2���������������"�����*�3����&/4�'-�5����� ��������� ���� ����� ���%�������������������������� ������6�!�/.*��������������� �����/.*����6������ ��� ���� ��� �������������� �������� �)�������'�*'4&-�%�'*���� ��� )��������������������%�������'1�/������� )������������� ������� ���������!������� �� �� �������������� ��� �����������7��7������ ��������������� ���������7����� ���� ���� ����� ������� 8� � ������ ��� ���� � ������� ��� ����������������%���������������������� ������7�

� ��� ���� ���� ��������� �� �����������������������������������������������%�����

��9�:� ������$�!��9�:� ����"�����������������$� ;�!�9�:� ����"���

������������������������������&�'�4���� �����������% ���������� ������������������������ ���� ��������� ��������� ����������"����������������� ����������������� ��������������<�����%������� ������������������������������������%� ������������ ��������������� ����������������

Page 4: Boiler doc 02   principles & heat transfer

��������������� �������������

������� ������ �������� ��� ����� ���� ����� �������� �������� ���� ������� �

������ ��)������� 0���

� �����������#�������)����������5�)����*���������� ���������� ���������

�� �����)���*�����������0������������������ �! �� �1������! � � �&

�� �����)���*�����������0������������.�#��� �! ����1������! ����&

/ /���������)��*�������#���������������)���������� �������

� 6��)������������ �������

����#��������������� ��.��0 728'����

9: (*��������)�)�������0�1��������)��0�#�����������4 9:�����9:

! !��#�5��*��������)����� 0 !�����!

, ,�� �* �

� ��#�������)���)#��� � ���#

� ������5��*��������)�)���� �������

$� ;�����)��������1$���#4 $������$�

� ���������������)���)#��� ��������$�

�� /�))�������#������� ��������$�

� <���������#�������)�#�� �*�1�����4 �

� �� �

� ���)#������ � ������ �*

�� ���������)#������ � ������ �*

+ +������0��)�*��� �!

� 9��������)������� �! � �1�%4

= =���� �������

=�� =�0��#�����������)������������������/ /�������#�

<���������#�������)������1�����4

�� �����*�#������� /�������#�

� ���� ����

(� ����������������� &����1�

(� ,������1����������4������������ &����1�

�( (�������������))�����������*�� � &����1�

� (��� ����*

� ��#����0��)���)#��� � �

� /0������.�����0��)���)#��� $�������$

� &���������.�����0 ���

� /����0��)���)#��� � ���

� ��#����)#������ �� � ������ � *

% ;�����)����� 0�)#���1%���4 %�1! � 4

��1. 4 ��#����1�����)���.�#���4 ���1�� � � 4

9�1* 4 -��*�#�0�1�����)������*�#�04 �!�1�! � � 4

��1 4 -�����0�1�����)���������04 �! �&��1�! � � �&4

;�1� 4 ������#����� 0�1����)����������#����� 04 �! �1�! � � 4

��� ��

����� &�'�-� ��" � ��� ����� � ��� �������� ��� � � �� ������ ����������� ���� �����

���������2���������������������)�������������������������������� ��������

Page 5: Boiler doc 02   principles & heat transfer

��������������� �������� �����

������� ������ �������� ��� ����� ���� ����� �������� �������� ���� ������� �

�������������������� ������=��� ������������������������������� �� ����� �� � ��"����"����� ����������������� ������%�����

��� ������� 9�+����������)���� ���������%�����������)����������

��� �������� 9�3������� ������)��������� ������%�����������������������������

��� ������� 9������������%���������������������

>����������������������������������� �������� ����� � ������������

���� ��� ��� ������������������� ������ �����)������ ��������������� ��"��� ������)������ ��� �����������"���� ����� �

+���%���������������������� �������� �������� ��� 6�$?������������������ �������� ��� ��$? ; $�

�����������

������������ ����� �� ��� ����������������������)���������������� ����������"� � �� ����������"�������������"������� ��������������������)����������

��������������� ��������� �� ���� ������ ����������� �������������� ������ �����������������������!�2���������������� ������������������������"�����"����"������2�

������ ����� �!��"����� ��������� � ������ ���� �������� �� � ���3� �� � ����������� ���2������� �������������������� ���� ���������"�� ������������� ��� ������������� �� � �� ��� ��� ���������� ��������������� ��� �����2����*�5!����� �)����������#&/4�'-�3�

�"�������3��(��������)��������������"��"�����(��������

���#����������������� ������#.���1&4

(�������������#���.������*�)���:�� ��������)�������� ������#���11�4

3>3�& '��1�

?>3�& �1�

��& �?>31�

����������������������� ����$�����"������ ������� ��'��@��&/4�'-����������������������������������"��������� �������������*�*'�3!��<�%����������������������� ������:�����&�&�

:� �� ������������)����� ��)���������������������%�� ����$�����6�"��������������������� �� ��������������� ������������� ��������%�� ����������3���5����������� ��� �������� �������� �����������������������'�3��� ���� �������� ����������������������'�5�

����"�� ��� ����������������������������� � ��"���+�����&�'�'����%�� ���A)������&�'�'�

����� � ���������� ����������� ���� ��������� �

Page 6: Boiler doc 02   principles & heat transfer

��������������� �������������

������� ������ �������� ��� ����� ���� ����� �������� �������� ���� ������� �

�"��������3��(��������)��������������"��"��(��������

��� ��������

���#����������

��@����.�����

(0����#��))�������#������

�������������� ��A��'

�����

��������������� ���� ������ �����7�!�������� �'�"�������������� )���������'�> ;��!�< �7��� � ������ ������������$7���'�$���"�� ;��!����:7���'�:��"��;��!�������������������������� ����������

6�"������������� ����� ����������� ������������ ������ ����� ����� �� ���������� ������������ �� �)�������'*��> ;������������%���� ����'����� �������� ������ � ���������������� ������������

,������� ������ ���������� ;����� �!��$� ;������������6�,�������6���3��� ��������� ���������������������������� ���� �

#� ���������������� ��� �� ������ ����� ��������������������������������������������������������� ���� ������*�������

�������������� ���� ����� �� ������ ����� ���������������������������� �������� ����<����������������������� �������� ���"��������������������������������������� ������������������������������'�*'4�&-��������'����!�� ������ ������ �� ������������ ���%������������������������ ����� ������� ������

B������ ����9��<� ������� ����#��<��� �������� ��

7� �� ���������� ������"������"�� ���������� ������������ ����3��� �������������� ������ �� ��� � � ��� �� ��� ���"� ����� ��� ��� ���� ����� <� �� ��� ��� #'� ���� ����� ��� ���� ���������������������

������� ��� ����������� �� � ������������������"��"���� �� ��=�� ���������������������� ������� ����� �������� ���� ����% �C������C���������������������� �������� ������� ��� ���������� ������ ������������������ ���������

�������� ��� ������� ��"� �"�� �� �� �"���� ���� ��� ��� �����"����� �� �� �� ������ ������������� �������� ������� ����� ������ �����"���� �� ����� ������������ ���������

�����*�����������1�����@�����#0�'�������B������� 4

$��)����.�����1�������4

Page 7: Boiler doc 02   principles & heat transfer

��������������� �������� �����

������� ������ �������� ��� ����� ���� ����� �������� �������� ���� ������� �

����� � �����

����� � �����

���������������� ����� �� ��������

�����������������

� �� �����

� ���

=���� 9 D �����$� ;��!� 9 :� ��$�!E 9 E��������!�� 9 ����������������� ;$�!

��������� ����� ���� �� !����$� ;�������� ���� ������ ���� ����������������!������ ;$��

<����� ����� ��� ����� ������� ���� � � ���������������� ��� � ��� ��������� ���� �������� �� �������!�������� �����������"�������!���� ��������������������� ������7!���� ��������������� �� ������������ ������������ �������� ������*�3�������� ���� � ������������&*�3����&-�3����� ����������� ��������������������� ����>�7!�

���� �������"��������� �������� �� ������%�������'�***�$� ;����������� �� ��� "������� ����������������� ������"���������� �������������������������'��"��� � �� ��� "������� ����� �������� �"���������� ������������������� �����'�

���� ���������������� �������������"��� ��� ������ ������ ��� �������������� ������ �������� �� ��� ��� �������� ��������� ���� ������� ��� � ���������������������� ����� �� ���������������������� ��� �� ����� �$�"�� ������������ ��������� �� ����

���� ��!� "� � ���#A����� � ����� �� ������� ������������������"��$�������� ��������������� ������������������ � � ������"��$�� ��� ��� ���� ����"��$� ��� ���� � � ��� (����� ����� � � '�>���

���������������������"��$�����������������������������)����������������>"����������� �

=��$��9��+�����%��D� ������

�������� ����� ������� ��������������������������� ����������� ������������

=��$��9��<�������� ����%��D� �����������

�$%���������<���������� ������'�7������'�> ;��!��� ���� ������������'�����6�"������"��$��� ����F

=��$�����9��'�> ;����%��'����� �9��'�>�������'�?!

������� ����� ��������� ��� �����������%������� ������������ ������)������������������������������������ ���������������

���%���������� ������ ���� ?��7�� ?���� ����� �������� ���� � ���)���������"�����������������"��$!���������6�������������� ����������������"� ��)�������������� ��� ��� ��������� �� � �� �� ��������� ����"����� ������ ����"����� ������"� � �������� ��������"��$�

��� ������ ���� ��� �� � ��� � � ����� ����� ��� ������� �������� ��� $����� ����� ���������������� �� ����� �������������������� ��������������!���������������� � �������"�������������������������������������������� �"������� �� �������%�������������� �� ����� �� �������"������ ������������������������� ���� �������� �����������$���������

�� ��#� "� ���&���&� '���%����� ������ !������ �� ��������������� ��� ��� ���!���������������E!����� ���������������!�� ������������������� ����� �������������� ����� �������������������C ��������� ��������� ������������������������� ��%�������� �� ����� �A)������&�'�&!�

Page 8: Boiler doc 02   principles & heat transfer

��������������� ������������

������� ������ �������� ��� ����� ���� ����� �������� �������� ���� ������� �

,������� �� �����)���������������������0���� ��������������0������������������������� �'�������"�������'�+!�������$��������������������������������� �'�$�����"�������'�3!�3��� ��������� ������������������������������ � ���� �

(��&���&�� ���#��� �� ������������������������������������������ ���������������������������� ���� �"������� ���!���������������������������:��� ��������������� ���� ������������������������"��$������������������ ����� ���A%�����&�'�'!�

����� ������������ ������ ����(�����?!��������(������� � ������� ���������������������� �� �������� �$���(��� ��$?��9��'�***�(��� !�

��� ��������������� ����� ������������������������������ ������� ���� ����� ������$?;$��

(��&���&����&�&�#���������������������� ��������������� ��������������� ������������������������������������������������ ���������� ��������������� �����������"������������ ������ ��������� ���#�� ��������������������� ����� �����������������������������������������������

����������� ��� ���������� � ��� ���������� ������������ ������������������� ���#������������������������ ����� ������������������������������������������������������� ����������

0��� ���� ������������ ���� ���� ������)��� ����������� ������������ ������ ��� �%������������ ���"��$������������������ ����������������������� ��� ����������������� ������������������������������������ ���#���������� ���#�� ��������������� ������ ���������)����

������������ ���� ������)��� � �� � ��

<����� ����������������� ���� ������)��� �� �� ������������������� ����� ������������������ ������������������������������ ������ ���������������� ��������� ���������������������������������� ������������ �������������

����� � ����)� � ��� ����

��� ����������������������� � ������������������)����������� �'�$�����'�3��������������������� ����������������� �� ��������� ������������������������� ���� ����������������������$? ;$��5� �$? ;$�� �3!��=������ ��� ����� �������������������� �1�'G�$?;$�� �3!��������"�������� ����� ��"����� � �"��������"������� ��������� ����� ��������������� ��������

���������������������)����������� ������������������ �� ��������������������A)������&�'�1�

=���H 9 H���������������$?!� 9 :� ������� �� �����$�!�� 9 ��������������������������� �� �����$?;$���3�!�� 9 ����������� ������� �� ������3!

��� �)������ ��" ������������������ ���� �� ������������������� �� ������������������� ������ ��� ���� ��������� � ����� ����� ��� ������� ���� ��������� � � �� ���� ���� ������������� ����

������ ����������� ���� ��������������������������������� ����������� �������"�����"�����"������ ����������������"�������������� �'�? ; �����������"�

Page 9: Boiler doc 02   principles & heat transfer

��������������� �������� ����

������� ������ �������� ��� ����� ���� ����� �������� �������� ���� ������� �

<�� ���� ������ �� ���� ��� � ���� ���"���� � � �����%������� '� ***� $� ;���� < � ���� ��'�***����� ���'������������ ���������%�� ��� �'�$�����������'�$� ;�!������������� �������"����� �&�$��

��� ������������������������"�����������$�� �1�'G�$?;$���3�������"���� �������������

������� H 9 &�$���%��1�'G�$? ;$���3��%���/*��#��&*!�3��9��1'G�$?

������"����"� ��������������� ���������������������&*�3�����"������� ����� ���� ������������������������������������

$�� ����� A������ � � ���� ��� ��� ��� ���� ��� �� �����"����� �� � ���� ��� ������ ��� ���� ���� ���������������������������������� �������������$?;$��5��$? ;$���3!�

���� ��������������� ������ �� ������������� �� ������������ ���������< ���� �� ������� �������� ���������� ��)�����������������)����������� �� ����������������������� ���� ������� ������ � � ���� ���� ����������� ������ +��� ��� ���� �� ���� ��������������� ���� �� ������������������������)������� ���������������������)������ �� �������������� �������� �

,���������� ��������������������� ������ ����� �� ������������������"��� ��� ������)�������������� � ����� � �� ��� ���� ��"���� ����������� ��"����� ��� � ����� ���������� �������������������"����������

<���������������������� � ���� ���� ���������������� �����������"�������������������� �)���������������������������������������� ���������������A)������&�'�-�

����� � ����*������������������ �

������������������ ��������������������������������� ��

��

=�������� ����������� ������������ ����� ������������������������"���������"��� ��A)������&�'�.�

����� � ����+�

��

��������������������� ��� �������������������������� �����

������������ ���������������� ��

������$������� ������������������� ������������"���%���� �

�$%���������<����� ���� �'�$�����"���������*����'**�3��&/4����4/4�5!��������� ������������� �

������������������*�3����! 9 *�$? ;$��������� �������� !

������������������"�������'**�3����! 9 1'G�$? ;$�������� �������� !

,�&�������&� ���� ����&���&�� ���#

������� � � �������� �� ����������������"����� ��� ������ C �� ��A)������&�'�.���$ ��� ����%�C����������� ��

� �

��������������������� ��� ���� � ��� � ������������������������� � � � �

������������ ���������������� ��

������������������� � � !"��#��"!"

���� �" "

��

�� � ������� �����

�$%���������3� ������)����������"����"���������������&����� ����� ���������������������&*�3����/*�3�

Page 10: Boiler doc 02   principles & heat transfer

��������������� ��������������

������� ������ �������� ��� ����� ���� ����� �������� �������� ���� ������� �

�$%��������)<����� ����� �'�$�����"�������'**�3��4/4�5!���� �������� �������'**�3��4/4�5!�������� ������������� �

,�&�������&� ���� ����&���&�� ���#�����'�����

������� �� ������������������������������ �������� ������C ����A)������&�'�.����$ ��� ����%�C������������ ���

������������������������������ �������'**�3��4/4�5!�����! 9�&�&-I�$? ;$�������� �������� !

������������������������������"�������'**�3��4/4�5!�����! 9�*�$? ;$ ������� �������� !

� �

��

��

��

��

��

����������

������� ����������������� ��������� �������������� � � �

��������� ������������������� ��

����������

���������������� �������������� � ! �"� !

����� !

�� � �������� ����

��� ������ ����� �� ������� ������ �����"���� ��� *�3� ��� �������� ���� ��� '**�3� � � �� ���������������� ��������������������"�������� ������������ ������������������� ����������$ ���� ����%�C��������������������������� ������������� ��

������������

������� ���������������� � � �����

� ������������������������������ �!"#�������$�%��

� � ��

�� � �������� ���

� � �

Page 11: Boiler doc 02   principles & heat transfer

��������������� �������� ������

������� ������ �������� ��� ����� ���� ����� �������� �������� ���� ������� �

< ������������� ��������"����� ��� ��������������������*�*'�3��������������"������*�3������������������������ ������$�� �2�������������������� ������������������ %������ ��� �������������"����������������*�3��������������������� �������� ����������������� ���� ���� ���������������� ���������"��������� ������ ������� ����������������������� ����������� �������� ������'-*�3�

A������� ��� �� ������������������:�����&�'-��A������#�<�0� ������ �����������:�����&�'.��A������#��� �7���������� �

� ��

������������������� ���� �� � �������� �����

������������� � �������� �� ����

����� ��������� � �������� �� � � ��������������������������������� ��

��� �������������� � ���

���������������������������� �� � �������� ����

���� � ��� �!" !� #����$%&�$�������'����� (!" !� #

������������������ �������������������������������

�������� ������������ � � ������� �! �������������"���

������������������ �������������������������������

�������� ���#��������� � �����

� �� �! �������������"���

�����$��#��%&��!��"���������������� ��

������������������� ������ �� � ������ ��

������������� �� ����� ��� � � !�"

����� � ����+�

��

��������������������� ��� �������������������������� �����

������������ ���������������� ��

�$%��������*<����� � ������ �'�$����� �������� ����������� �������� ������'-*�3��1&4�5!��D��������������������

Page 12: Boiler doc 02   principles & heat transfer

��������������� ��������������

������� ������ �������� ��� ����� ���� ����� �������� �������� ���� ������� �

����� �

�� ��'� � ����������&���&����&�&�#����)��-�!. /!���,�� ���� �#�����������������"�����������%������������*00������ ������%��0�,���10�,2

�J /44�&-*�$? �

�J '/-�***�$? �

�J '/-�$? �

�J 1'�/..�$? �

�� 3��������������0����������� ������&����"��4�� ����������'�� ����������� ������ ��2

�J I������ �

�J ''������ �

�J G������ �

�J '&������ �

�� 3�'�'����� ������%�������������1����������� "��"� ���%������������*�������4�����������������"������ ���&��������'�'�2

�J 4���� �

�J 1���� �

�J /���� �

�J &���� �

)� 4���� �#������������'� ���� �� ���000������ ������&����"����%�*0�,����0�,2

�J '&-�/**�$? �

�J 4*�***�5? �

�J 4*�***�$? ;$� �

�J '&-�/**�$? ;$� �

*� *00��������������������������"����%��*�,���+*�,��5���������������'��"� ��#����0�1+ "�����&���&����&�&�#������11�!. /!��,���� �%�&����� ��������������"2

�J '/�&**�$? �

�J 4/�.**�$? �

�J 4&�44.�$? �

�J /&�*.I�$? �

+� 3����%�%������"���+0�,��4������������'�� ��%�������� �62

�J 144�5 �

�J 'G&�5 �

�J ''4�5 �

�J &.*�5 �

�������������������������������� �����

Page 13: Boiler doc 02   principles & heat transfer

������������� �������� � �����

������� ������������� ������������������������ �������������� �������

�������������������

����

����

��

��

��

��

��

�� �

����

����

� ��

����

����

� �

���

Page 14: Boiler doc 02   principles & heat transfer

������������� �������� ������

������� ������������� ������������������������ �������������� �������

������������

��������������� ���������������� ���������������������� ������������� ���������������������������� ������������������������������ ���� ������������� ������������������

����������� ������������������������������������������������������� ���������� ������������� ����������� ���������������������� �������� ������������������������������������������������������ �������������������� ����� ��������� ���������������������������������

�������� � ������ �� ���������������� �������������� ���������������������������������� ����������������������� ������������ ������� ������������������������������������������������������������

���������������� ��������� ���������������� ���������������������������������������������������������� ������ �������!����� �������������������� � � ������������� ���������������� ��������� ���������

������ �������������������� ��� ��������������� �����������"��� ��� #� ���������$��� ����������������������������%������������� �������������� ��������������������������������������������������������� �����

��������������������������� ������������������� ���� ������������������������� �� ������ �������� ��� ��������������������������������������� ������������ "�������������� ������������$������������������ ��� ����� ������������������� ��� �������� ���� ������ "��������$����������������

����������

������������������������������ �������������������������� ��� ��#� � �� ������������� ���������������������������� �� ��������� ����� ������ ��

������ ������ ����� ������������������������������ ���������������������� ��#� � �� ������������������������������&'(�)*�+��������������������������,�,,*�))&�������� ����������� ���������������������������������%��������������� ��������������������� ������������������� ���� ����������� ������� ������ ������� ���������

� �

%� ������������������������������������� �������������� ���������������������������� ������%�������� ��������������������������������� ��������� ��� ����� ���� �������������������� � ������������������������������������������������ �������������

������� ���� � ����������������� ����� ���� �� ��� ������� ��� ������������� ����� ��������������� �������������������������������� ��� ������������������ ���������������������� #� ������������������� ���������������� ������������,�!��!������ ��������������������� ��������������������� ������������������������������� ��������������,�!����������������������� ��� ��� �������� ���������������������������� ���� ����� ������������,�,,'&�!����������� � ���������������������������-��������������������������)(�.����������������������������������� �����������������,�)�!�

������������������������ ����������������������������������� ������ ����� ������������������������ ���� ������������������������������� ���������������� ����� ��������������������� �� ������ �������� ����/ ���������� ��� ���� ��������������������� �� ������������� ��� ��������� ���

-�������� ����������� ������ ��� ��������� ��� �� ������� ����� ���� ��� � ��� ���� � #� ������� �������� ��� ���������� ������� ���������� ����� ��� ���������������� ����� ��� ������ �����������������

Page 15: Boiler doc 02   principles & heat transfer

������������� �������� � �����

������� ������������� ������������������������ �������������� �������

������������

���

��

����

���

�� � � � � � � � � � �� �� �� �� ��

�����

���������

�������������� ���������������

������������� ����

�����

%������ #� �������������������������������������������������� ������������������������� �������������������������������� ��������� � ������������#����������������� ������������������� ��� �������� � ����� � �������������������������� #� ������� ����� � ��������������

��������� �������������������������������������� ������ �� �������������������#� �������� ������������������������������������������ �����,�!��� ����������������������

����� ��������������������,�!���������������������������������� ���� ����������/���������������������������������������������� �� � �������� �������� ����� ��������� �������������������

0�� ������������������������������������������������������������������������������� ������������� ����������������������������������������� #� �����������������������������

������������ �����������",������$���������� ������),,�!����1).��2����������������#� ����������)������������������,�!���� ����� � �����������������),,�!��%�� �������������� �������������������������������� � ������������ ������������"!�$����1�).��2 3����!� ���� �������������������� ���������,�!���),,�!�

�����

������������������� ������������������������������� ����� � ���� � ��������������������� �������� �� ���������������������� � ����������������������������� ������������������� #� � ������������������������������������������� ������� �������� #� �

-����������� �������������������� ��� ���������������������������� ���������������������������� #� � ���������������������� ����������� ����� � ���� �������������������������� �� ����� ��������������������������������

!�� �� ������������������������������ #� ������������� �� ����� ��������������� ������������ ����������������������������������������������������������������������������������������������������� ��� �������������������������������������������� ����� ����������������������������

4��� ���� ������ ������������� ���� �� ���� � #� � �������� ������� ���� ������ ��5���� ������������������������������������ ���� �� ��������������� � ���� ����� ���������� ����������������� �� ������������ ��������������

%������������������� ����������� ��������������������������������������������� ����������������������������������������������������������������������������������� � ������������������������� �� ����������������� ������������������������������������ ������� �������������� �����������

������������ ���������������������� �������������� ��),,�!�� �������� ��������������� �� ��������� ��� �������������� � ������������������� ������� �������������� �����������������������

����������� ����� ��������������������� ����� ������������������������������������������������ ����������������������� ��� �������������������� ����������������������������� ������������������������� ��������"����- �����&�&�)$�

Page 16: Boiler doc 02   principles & heat transfer

������������� �������� ������

������� ������������� ������������������������ �������������� �������

�������� � �� � ������=� � ��

4�������������������� ���������������������� ���������������� ���������������� ��������������0������������ � ������������������� �������� �������������������������6

� ������������������������� �������������� ��������������������������������������������

� 4������������ � ������������������ �����������5���������������

%������������ �������������������������� �������������������������� �� ��������������� � ������������������ ����� �������������������������� ���%������������ �������� ����������� ������� ���������������� ��������� ���� �� ����������������� �� ��������� ����� ������������������������������� ��������� ����������������� ������������������ ���������� ������������� ����������������� ������������������������������������������������������� ������������

��������������������������������������� �� ����������������������#� ���������������������������������� ����� � ��������������� ���������%�� ��������������� �����������������������������3������� ����������������������� ������������������������������ #� �"�����$�����������"��������������$�

����������������������� �������������������������������������������������������������� �������������� ������������������������� ������������������������ ��

7 ������������������������ ������������������������������������ �� ������������� ������������������������������������������������� ������������������ ��������� ����� �������� ����������������������������������������������������

�� ������������ ���������������������� ���������� ������������������� ��������������� �� ���������� �������������������� ���������������� ����������������������������������������������

����������������������������������������������������� �� ������������������ ������������������� ��� ������������������������������������������������������������� ��

4����6�� 8 ��������������������������������"����������$�"�23��$�� 8 7 #� ���������"0�� ��������$�"�2 3��$��� 8 9������������������ ��"7���������$�"�2 3��$

������������"��������������� ��$������������������������� ����������������� ����������������������������� ��������� ��������������������������

��������������������������

������������������ �������������� ������������������� ����������������������������������������������������� ���������������������&�&�)������������������ ������������������������������������ ����������5�,�������

������������������������������������� ���� �����������������

������� ��������������� ����!" #!� $��� ���������������� � ������� %��� ���������� �� ������������

����� &' �� ��� �� � ( #!�� ��� ��� ���� ���� �����

��������� � ������������� �����������",������$���������� ������),,�!����1).��2����������������#� ����������)������������������,�!���� ���������� �����������������),,�!�������������������� � ���������������������,���������),,�!� ��1).��2 3������������ ������������������"����������&�&�&$�

�������&�&:'��2����������������#� ����������������)����������������),,�!� ���)���������������),,�!���������������,��������������� � ��������������������� �� ��&�&:'��2 3������������ �����������������"����������&�&�&$�

Page 17: Boiler doc 02   principles & heat transfer

������������� �������� � �����

������� ������������� ������������������������ �������������� �������

� � � � � � � � � � �� �� �� �� ��

� ��

�����

�� �

���

��!

"

�#�

�#��#��#�

�#��#��#��#�

������������

�#�

�������������� ��������� #������������� �������������

���������� ������� ���������������� � ���������������

�� � ������������� �����

�������������������������� ����������� �������� � �������� ����������� �� ���������� �������������������� ����������������������������� ������������ ���������

�����;�����������������������3������������ ��� ������������"������� �������������������� � ������$� �� ������������������ ������� ������������������������������'������������������ �������������� �������������������������������� ��� ��� ��� ������������������������������� /��

���������������������� ��������������� ����������������� �������� ������������������� � �������� �� ������������������������ ������������ � ���������� ������������ ��� ����� �����������

- �����&�&�&���������������� ��� ��������� � ������������������������ ��� ��� ���������������������������� ����� � ���������������������������������������������������� ���������������������������������� ������������������ ����� � ���������

��������������������������������������� �������&�&�&����������� � ����������������������������������������������

���'������������������� ����������������������� ��)',�!������������������ ����#� �������� ��� ������������������������ ���� �����'����������������������� ����������������������������� ���������������������� ���������������'&)��2������ ���)������������������,�!���� ���������� ����������������)',�!�

���������������"������������������� �$���������������������'���������������� �� �������� �������������������������������������#� ��������������� �������������� �� ������������������ � �������������������� ��������������������������������� ��������

����������� �������� � ������������������������ ��� ����� ������������ ��������������������������������� �������������������������� ��������� ������������������

��������������)������� ��������������� ������

������� ��������!" #!� $��� ���������������� � ������� %��� ���������� �� ������������

����� &' �� ��� �� � (#!�� ��� ��� ���� ���� ������ ��� ��� ���� ���� ������ ��� ��� ���� ���� ������ ��� ��� ���� ���� ������ ��� ��� ���� ���� ������ ��� ��� ���� ���� ������ ��� ��� ���� ���� ������ ��� ��� ���� ���� �����

Page 18: Boiler doc 02   principles & heat transfer

������������� �������� ������

������� ������������� ������������������������ �������������� �������

�������� � �= ���������������� ������ ���� χ

�������� � �= � �������������������� � ������ χ

�������� � �= ��������������� ���� χ

������������������ � �������� �� ���������������� �� ����������

����������� ���!���" � ������" �� ���������

� �������� �

� � ������� �

���������� ��

0������ ������������������#������������� � ���� ������������������� ��������������������������� ������������������),,<���������� ��� ���� ����� ������ ��������������������������� ������������� ������������������ ��������������� ������������������

%������ ��������������������������������� ��������������������������������������������������������������������������� ����� �������������������������������

0������������ ���������5������� ����"����;�����($����������������� ������� �������������������������� �������������� �� ��������� ��� ���������� ������������� ��� ���������� �����:<���������������

%������������������������������� ��:<������������������������ ���� �������.:<���������������������� �����,�.:�

������������������������������ ��������������� ������������������������������� ��"χ$���������� � ����������"���$������������������������4���������� �����������������������������������������������������

���������6

;���������������� ������������������ ���������������������� ������������������������������������������������� ������������ ������������� � ����������������������������� � ���������������������� �����������������������6

4�������� ���������� � ������������������������������

��������� � �0����������������������*���������� ��������������� �����,�.1�� ����������� �.1<�������������������������� ��������������������������*������������������ ���������� �������� ����������������������6

Page 19: Boiler doc 02   principles & heat transfer

������������� �������� � ����

������� ������������� ������������������������ �������������� �������

���������*���� ����������������������������

���

��

����

$�

%&�$ '$��

� ��

���(������)*���

�� ��$������

������ � ��&�+�&�������&��&� �������

������)������)

,�'����

-.�������/�*�� $�������&*���

����������������������������������� �� �������������������������������������� �������� ����������- �����&�&�( �������������������� ��� ��������������������������������������������� ��������������������������=��� �� ����������������� ������

��������� �������������,�!���� ���������� ��������������� ����� � ����������������������������� ���� �� ���������� ���������� ���� #� ��������������"��5��$�

%������������������ ������������������������������������������������3��������� ���������� ������� ������� ����������� ������� ������������ ��������������������"��5� $�

�������������3��������� ������ �������� �������� ����� � ��������������������������� #� � �������������������������� �������������������� ��������������������������������������������������������� ��"�$� ��,�:��0 � ����������������������������� ������������� ��),,<����

���� ���������� ���������� ���������������������� ��� ������������������������������ ���%�� ���� ������������������������ ���� ������������������� ������������������������������������������ ������ ����� ���������������� �� �������" �5�!$�

������������������������������������� ��������������� �� ��� �����������3��������� ������� ����5������������%�������� ������������������������������������� �������������� ������� ������� ���������� ��������������������������� ������������������������� ����

������ ������� ���������������������������������������� �������� ��������������� � ����� ������������������� ��������������������� � ������ ������������������������� ������������� �� ����������/������������� � ������ ����� ����������������������������� ������� �������������������������� � ������ ��

������������ � ������ ���������������������� �������������������������������� ���������� ������������ ��� ������������������������������������� ������� ���������������� �������� ������� � ������������������ ��������

������ � ������ �� ������� ����������������������� �������������� ��������������� ����������������������������������� � ������ ��� ���������������������������

!������� ������������������������������������ � ������ ������������ ���������� �� #������ ������������������ �������������������������������� �� �������������������� ��

������ � ������ ������������('1�):�!���&&)�&�������������������������� ��������������������� �������������� � ������������5�� ���� � ���� ������ ���

Page 20: Boiler doc 02   principles & heat transfer

������������� �������� �����

������� ������������� ������������������������ �������������� �������

�������� � "�� ����� �������� ����� �

���� ��������������� �����

= � � � �

�� �

�����������

���������>�����������?� ����� � ����������������� ��������� ��� ������������������� �������������5����������� ��������� ��������������������� �������������������������������� ������� ������@

-������������������������������������ ������������"����������������� �������������������� �����������������������5���������� #� $� �������������������������������������!���������� �������������������� ����� ��5��������������� �� ��������������������� ����������������� ����������������������������������������������%������������������������� ����������������������� �� ������������������������������������������������� ��� �����������������������������0���- �����&�&�1�

���������+����������� ���� ��������������,���

!�� ������ ���������������������:������������������ �����������������):.�!����� ���������������������������������������������,��������������������������� ����� ��������������������������� �����������������:������� ��*')��2��%����������� �������� ������������������� ��������������������������� �� �������� ����������5���������� �������������� ���������� �#���� ����� �� ���� � ��5��������� � ��� �� ���� ������ ���� �� � ���� ���������� �����������

!���#������� ���� ����� ���� �� � ��� � ������� ��� ���5��������� ��� � �� ����� *')� �2� �����������������,������� ������������������ �1).��2���������������#��������������������������� �������������������������5���������� �����*')�A�1).�8�&:&��2���� ���� ������������������������������� �������������������

�� ���������������� ����������������������� �������� ����������������������������� � ��������� ������������� ���������������������� �������������������� ����� ����������� ���������� #� �������������� ������������� �������������������������������� ����������������������������������5���������� ��

���� ������ ��� ������ ������ ������� ��� ���� � ��� ��������� "B�$� ��� ��� ����� �� �� �9#��� ��&�&�:6

4����6B� 8 % � �����������B� 8 - ������������� 8 7 #� ���������"�2 3��$��� 8 9������������������ ��"�2 3��$

����������� �� �������

������

������� ��������������������

�� �� ������ ������� ��������� �� ��� �

������� ���������������������

Page 21: Boiler doc 02   principles & heat transfer

������������� �������� � �����

������� ������������� ������������������������ �������������� �������

�������������� � � ������������ ����

�����=

��������������� � ������������ ������������������

��������� � �������#����$�����������������������#�������������������������������������$������������������������������ !�� �����#��� �����������������������������:������������ ��*')��23�������������������� ��������� �����������������):.�!��%�������������������������������������������� ����������",� ���� �$�� ���� ������ ����� ���� �� ��� ��� ),,�!� �� ���� � 1).� �23��� ��� ����� �������� �� �����������*')�5�1).��8��&:&��23���������������������������������������������������������� �����������

���������-��.����������� ���� ��������������/���

����������� �� �������

������

�����������������

����������

�� �� ��������������

������� ���������������������

���������0����������������������������������������1����1��������������

-������

������� �� ����

�����

� ����� �!"���#

2������

�$��%���������������

�$&&&������ �� ����

��������������������������������.,�!� ��,�'���������������0��������������������������������������������������� ������������������������������������

�������������������������������������������� ���� �������������������� � �������������������� ����������������������������������������������������������������������� ������� ���� ��

!�� ��������� � ��� �9�������&�&�(�

)������������������:���������):.�!���������,�))&������������������������������� ������������� �������� ���������� ������� ������ �- �����&�&�:������ �������������� ������������������� �����)����

����������� ��������������������������������������������������� ����������������������������������������������� ���������� ������������

��������� � �������#����$�����������������������#�����������������������$�����������$������������������������������ !�� �������������� � ������ �9�������&�&�(��� ������������� ������������ ��5���������������� ������������ �� ��� .,�!�� ����� ��� ���5������ ������ ���� ��������� �� ������� ������������� ��� ),,�!��C���6� %�� �� ��� �������� ����� ���� ���� ����� �� ���������� � ������������������������ ���������� ��������������" ��� �������):.�!����.,�!$=� �� ��� ������� �������� ���������������� ������������������������� ������������������� �����������

%��� ���������������5���������������������� ������������������ #� ���������������� ��������������������:����� ����.,�!� ��(''��2����� �� �� �������� �� ����� ���� ������������������ ������������������������������������� �����������"1).��2$�������� ������������������� ����������������������������������������� ����������������������������������� �� ���� #� ����������������������������������������������������������� ����������� ��� ��������0���- �����&�&�:�

Page 22: Boiler doc 02   principles & heat transfer

������������� �������� �������

������� ������������� ������������������������ �������������� �������

������ � ��������������������� ������������������������������ ����������5��������������������#�������������������� ������ ����5��������������������������������������������� ��������������������������������#��������� ����� � ��������������*')��2�

%�������&������'������(��$����(�������������������������������������������������� �����������"��$ 8 1).��23��

�������������� ���������������������������� �����������"��$ 8�&�*':��23��

������������������������������������������,�������

�������������� �����������8�,�DDD��������1).��2�3��� 8 ('&��2�"�$

�������������� �����������8�,�))&�������&�*':��2�3��� 8 &..��2�";$

�������������� ���������������������������������������8����E�; 8�*')��2

���������������� ������������������������������������������� ����������5��������������� ������������������ ������ ����5������������������������� �������� � ��������������� �����������

Page 23: Boiler doc 02   principles & heat transfer

������������� �������� � ������

������� ������������� ������������������������ �������������� �������

�������

� )(����������"�&����&��������������*����(��#���(�+ ,-�$����$����&���������#�(�#�������*(��'������.

�F &�,,&��23�� �

�F &�),D��23�� �

�F &�).:��23�� �

F &�,&(��23�� �

� /�����������'�����(����������0�&�������'�������*����(��#���(�+ ,".

�F ,�&:&��1 3�� �

�F ,�&&D��1 3�� �

�F ,�&1,��1 3�� �

F ,�&'&��1 3�� �

� "++�2�3��(�#����������0�&�������������������������������������������#��������� 4$���#��(�����������$����&����������.

�F &:&�:1��� 3� �

�F :*�1&��� 3� �

�F '(�'(��� 3� �

F **�.��� 3� �

� 5�(��������6�������7��$���#��#�������$����&���'����&�����������������&����(�����2.

�F 1((��� 3� �

�F :,,��� 3� �

�F 1&*�&'��� 3� �

F 11(�:D��� 3� �

" 5�(��������6��������$����$����&������������������(�����#����������(���������.

�F )',�! �

�F )*:�! �

�F ),,�! �

F )':�! �

- �������������������#�����������������*3�1�8

�F G��� ���������� �

�F %������� �

�F G����� �

������������������������� ������ ������

Page 24: Boiler doc 02   principles & heat transfer

������������� �������� �������

������� ������������� ������������������������ �������������� �������

Page 25: Boiler doc 02   principles & heat transfer

��������������� �������� �����

������� ����������������� ���������������������� ����������������� ��������

�����������������������

������

����������� �������� ���������������������������

Page 26: Boiler doc 02   principles & heat transfer

��������������� �������������

������� ����������������� ���������������������� ����������������� ��������

�������������� ����������������������������

��������

�������

�� �

������������

����������� � ������

����� ���� �� ���

η = � �

��������������������

η =�

��������������� ��������������

���������������

��������������������� ���������������������� �������������������������������� ������������ ������������������������������� ���������� �����

������������������������������� �������������������������� ������������������������������������������������������������ �����

� ������������������ �������������������������������������������� ����������������������������������������� ������ ����������������������������������������� ����������������������������������������������������������������������������������������������������� ������ ��������������� ������������������������������������������������������������������������� ������������

� �������� ���������� ���� � ���������� ���� ������ ���� ������������ ��������������������������������������������������������������������������������������������� �������������������������������������������������������������� ����� ������ ����� ��� ���� ����� ������ ��������� ����� ��� ���� ���������� ��� ����������� ������ ����� ����� ��� ����������� ����������������������������������

��������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������� ������������������ ����������������������������� ������������������������������������������������������������������� ������������������� ���������������� ���� ������� ������� ���������� ��� ���� � �������� ������ �������� ���� ��������� ������ ����! ����������������������������������������������������������������

"������������ ��������������������� �������������������������������� ����������������������

����������������������������������������������������������������������������������������������������#� ����$���������������������������������� ��������������������������������������������������� �������������������� �����

� ����%������������������������������������������������������������������������������������������ �������������������������������������������

���������� "����������� ����������� �����������������&'����� !()'�$������������������'�'*������+ ����������,�����-'.���������������� ������/��0*�1�$�

������������������������������ �������������������������������������������� �����������������������

��� � ��������������������������������2���#�� / ��� ������������������� +()'�$, / 310�'�4�� / ��� �������������������� +0*�1�$, / 0'&�1�4

Page 27: Boiler doc 02   principles & heat transfer

��������������� �������� �����

������� ����������������� ���������������������� ����������������� ��������

������������ ������

���������� �� �� �� ������

� �

� �

η

��� ���������������� �����������������2���#5� / 5������������������ 5 � / 0�1)*��6 !���+����� ��������������������,5�/ 5������������������� 5� / ��������������7�������������#

�����������������'�'*������+���, / 1�(-)��6 !������������������'�'*������+��, / -)1��6 !��

"����������������-'.������������������������������������&'.������� / +'�&���1�(-),����������������������������������-'.������ / +'�-���-)1,

5� / +'�&�����1�(-),��7��+'�-�����-)1,

5� / 1�-88�3��6 !��

�� / ��������������������������� �� / -)1��6 !���+����������������,

������������������!���"�������������������"��#�����"�����������$���!������������

� ������� ���������������������������������������������������� ����������������������������� ������������ ����������� ���������� ��������

� ������������������������ ������������ �������������

� ������� �������������������������������������������� ���������������������������� ������������ ����������� ���������� ����������������������������������������������������������������

����"�

� �����������������������9��� ����1�0�-�-�����1�0�-�1���������������������������������������������������������������������������������

� "����������������������������� ������������������������������������������������������������������������ ��������� ������������������������������:������ ������������������������������������������������

����������������� ���

����� ������������������������ �������� � ������������������������ ������������������������������������������������������5������������� ���������������������������������������� ��������� ��� ��������� ������������������� ������� ����� ��������� ������������ �������������������������������������������� ������

������������������������������������������ ������� ��������������������������������� �����

���������������������� ��������������� ��������������������� ���� �� ��������� !"

����� �#$ �$$ �#$ �$$ %$$ #$$�����& ���� ���� ���� ���� ���� ���� �����

����������� ���� ���� ���� ���� ���� ���� ����������� ���� ���� ���� ���� ����� �� �� ���������� ���� ����� ��� � ��� � �� �� ����� ��� �

������������������������������

=�

���������������� �������������

η

Page 28: Boiler doc 02   principles & heat transfer

��������������� �������������

������� ����������������� ���������������������� ����������������� ��������

������ �� ! ��� ���� �!� ��

"�� ��������� �=

� ������������������� ������ �� ��

����������5���������������������� ������������������������ ��������(''�$������� �������-�'-0������+'�����,������������������������������������� ����;

�����������������������-�'-0����� / 1�*3*��6 !���+������������������������,

���������������-�'-0����������(''�$ / 0�138��6 !���+����� ��������������������,

9����� ���������� ����� / 0�138��6 !����<��1�*3*��6 !��

�������������"�������� % &' ( ) !

���������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������� �����

:��������������������� ������������������ �������������� ��������������������������������������� ����� ��� ���� ��� ����� ���������� �������� ��������� ��� ����� +-''�$,� ���� ���� ����������������� �����+(''�$,#

5������������������ �������������� �������������������� �������������� ���������� ������������������������������������ ������������ ���������������������������������������

������������1�'��6 !����$��������������������������������������� �������������� �������������� ����������� ������������������ �����

��������������������������� ������������ ������ �������������� �������������� ��������� �������������������������������������������������������������������� �������������� �������������������� ����������������������� ��������������������������������������

�� ��������������# 1�'��6 !����$����-1)�$�����-�'-0������+'�����,

0�)��6 !����$����(''�$�����-1'������

���"���������#"����*��"�#�������""����������!��"��#�����������!�����""�"+"����������������������������������������������� ��������������������������������� ���������������������������� ����������������������� ���������������5=���+5��������=�����������������,������� �������������� ���������������������������������������������� ��������������������������������������������� ������������������������� ��������������������������������������������������������������������������������������������� �������������������� ����� ������ �������� ������� �������� ������ ������������� �������������� ����������������������������� �����������������������������5=������������ ����������������������������������������� ���������������������������� ���������������������������������� �������������������������>���������������� �����������������������������������������������������������+����������� ����,�����������������

��������?���������������������� ����������������������������������� �����������������������������#

� ����������������������������������������� ����������������������������������������������������+������ �������� ������,�������������������������� ��������� ���������������������������������������� ������������������������������ ������������������� �������� �������

��������������������������������������� �����������������������������������?������������ ��������������������5����������������������������������������� ��������������������������������������������������������������������������������������������������������

@���������������������������� ��������� ����������������������������� ��������������������������������� ������������������������������������ ������������������������� ����������������������������������������������������� ��������������

��������������������������� ��������������������������������������������������������������������������������������������������������������?���������������������������������������������������� ����������������������������������������

Page 29: Boiler doc 02   principles & heat transfer

��������������� �������� �����

������� ����������������� ���������������������� ����������������� ��������

���������� �

���������,��������� ���

��������������������������������������� ��������������������������������������� ������������������������������#� >����� ����������������������������������������������� ������ $��������� ������������������������������������������������������������������� ������ =����������������������������������������������������� ��������� %�?��������������������������

����� ������������������������������������������������������������������� ������������������������������������������������������������������������������������������������������� � ������������������ ����������������������������� ����������������������������� ����������������������������������� ������������ ��������������������������������� ����������;����������������������A��B�������������������������������������������

��������������������� ������������������������������������������������������������������������������������������������������������9?������1�)�0�

2���#� / 5������������� �����������+2,@ / C��������������������������+�����������������������,�+2!���$," / 5���������������+��,�� / ��� ����������������������� �����������������������+�$,

9?������1�)�0������������������������������������ �����������������������������������������A@B��������������������������A"B�

:�������������� ����������������������������������������������5�������������������������������������A@B�������������������������D��������������������������������� �������������������������A@B���������� ����������������������������������� ������������������������������������������� ��������������������� ������������ ��� ������ A@B������� ���� ������������������������������ ���� ����������������������������������������������������� �������������������A@B������

�� �������� ��������������� ����������� ������������������ A@B������������������� �������)'��� -''�2!�� �$� ��� � �������� ��������� -�1''�2!�� �$� ��� �������� ������� ��� �� ��������:����1�0�1�

:�� ������ ��� ���� � ����������� ���� A@B� ������������ ��� ������������ ������ ��� �� ��� ������1'�2!�� �$����� ������������������-)'�2!�� �$������������������

����������������������������������-''�2!�� �$����� ������������������)''�2!�� �$�������������������������� ������������������������ ������������������������������������������������� �����������������������

���������������'������(�)�*������������������������������������ ����������+���

������������������

��������������������

�������������� ��

�������������

�������� �

������ �������������� ����

������ �������������� ��������������

Page 30: Boiler doc 02   principles & heat transfer

��������������� �������������

������� ����������������� ���������������������� ����������������� ��������

��������������,�����������������+�������� ������������������ �-������������������������������������*������(�)�*���������������������������������� �

"�������������� ��������� ������������������������������������������������������������ ������ ���� �������� ��� ������� ����� ��� ������������ ������ ���� ������� ������� ��� ����� ������������������������������������������������������������������������������������ �����������������������A:�����B������������������

������������ ����������������������������������������������������������������������?�����������9?������1�)�0����/�@�"��������������� ���������������������������������������� ��������������� �������������������������������

=�������������������������������������������������� ��������������������������������� ������� ��������������������������������� �������������������������������������������� ����������������� �����������������������������������������

$����������� ������������������������������������������������������������������������������������������������ �������������������������������������������������������������� ������������������ �������������������������������������

��� ���������������������������� ������������������ ������� ��������������������������������� �������������������������������������������������������������������������� ��������������������������������������������������������������������������� �����������������������������������������?������������� �������������������������������������������������������

���������������������������������������������������� ������������������������������������������� �������������������������������������������������������A@B����������������������������:����1�0�0�

������ ������������������ ��������������������������������� ���������������������������������-'�$����� ������

�������������������

�������������

������ �������������� ����

��������������������������!����������!� ��

��������������������� ���

�"������#�$�"�����%�� ���%�&�'�!��������������"���

�������������� �������(���������������!����� ���������� �

����������� �

���������������������������������������� ������������������������������������������������������������������������� ����������������������������� ��������������������������������������������������������������� �������@����������������������������� ������������������������ ������������������� ��������� ������������������������������ �������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������A@B����������������������������������������������������� ����������������

:��� �������� �� �������� ��� ���� ����� �������� ���� ������� ��� � �������� ������ ��� -. ��1�$����� ����������������+���������������,��������������������������������������� ���-'�$����� ���������������������������������� ��������������������-'�$����� ����������������������� ��������������� ���������� � ����������������������������������������������������� � ��������������������������������� �������������� ������ ����������������������������� ��������� ������

����������

Page 31: Boiler doc 02   principles & heat transfer

��������������� �������� �����

������� ����������������� ���������������������� ����������������� ��������

-�����!:�������������������� �������������� ����������������������������������������������������������E���� ��������?���������� ������������������������������������������������������������������������������� �������:������ ���������������������������5����������������������������������������������� ���������������������������������������������������������������������

F����������������������������������������������������������������������������������������� ���� ���� ������� ��� ����� ?��������� ��� ������� ����� ����� ��� ���� ����������� ������� ��������������������������������������������������������������������������������������� ����������������� ������������������������� ���������������������������������������������������������������

�����������.�/��!���*�*��#�����"���������#"����� �����������������0�����������-'�$����� ������+-)(�$,��������������������� ��������������������������������� �������������������������������������������1)'��2���������������������� ����� ����8'�$����-1'�$�+������� ���������������������������� ��� ����� +����,-''�$,��9������������������� �����������������?����

+"����������������� ����������������������������� �������������������� ������� �������������������������� �����������������������������������=�������������E�����1�)A5����������B������������������������������������������������ ���������������,�

:�����������������������������������������������������������0������+-((�$,�

����A@B�����������������������������������������������������������������������������)''�2!�� �$�

���� /������������������ �����+-((�$,�G�E���������������� ��+-''�$,/�((�$

@�����9?������1�)�0# � / @�"���

1)'�''' / )''�2!����$�����"�����((�$

" / 1)'�''')''�����((

" / --�(���

��������������������������������������������������������/�--�(���

�������������� ���������-'�$��"��������-.������������������ ��1�$����� ���������������������������� /�-'.

������1

/�).�����������������

5���������� /�--�(�����7�).

/�--�(��7��'�*

/�-1���

"����������������).��������������#

/�-1��7��).

/�-1�)(��7��'�*

/�-1�*���

Page 32: Boiler doc 02   principles & heat transfer

��������������� ������������

������� ����������������� ���������������������� ����������������� ��������

0���������������"�"��!"���������#"����"�������������� �������������������������������������������������� �������������������������������������������������������������� ����������� �������������������

��������� ����������� ��� ����������������������� � ������������ ������������������������������������������������������������� ���������������������������5�����������������������������������������?�������� �������� ������������������������������������������������������������������������������������������������������������������ ������������������������� ��������� ����������������������A���B��������������� ����������������������������������������������������

��������������������������� ����������� ��������������������������� ������������� ������������������������������������ ��������������C������� ����������������������������������� ������������ ����������������������������������� �������� ��������������������������� ��������� +����,� ��� ��� ������������5��� ���������� ������������������������������������ ���������� �������� ���������������������<��������������������� ��������������������

1��������"����#����!"�������""��������������������������������������������������������+������������������A� ������B,��� ������������������� ���������������������������������� �������������� ����������� ��������������������������� ��������������������������������������������� �������������������� �������������������������������� ��+� ���������������������������������������� ���������������������,�������� ����������� ������������5�������������� ���������������������������������������������������������������� ���������

��������������������������������������� ���� ��#� ���� ������������� ���������� ������������������ ���������� ���� ������� ������������������������

:��� ���������������0'������������������������������������� ���� ���������� ����� �������������������������������������������� ������������� �������������������� ������������

:�� � ��� ������ ������ 0'� ��� �� ��� ���� ��� �������� ������� ���� ��������� ������������ ��� ��������� ��� ��������� �� ����� ����� �� ������� ��� ���� ������ ��� ����� �� �:������ ������� �����������������*'���������������� ������ ������ ���� ���������-'�)� ��� �� ��� ����� ��� �������� �������"��� ����� ��� �� ����� �� ������ ������������������������������� ������� ������ ������ ��������������

9?������ ������������� ����� ���������������� ���������� ���������������������� �������������������:������ ������������������� ��������-'����������'�&)����������������������������������������'�-0)��������� �����������������������"������������� ������� ����� ������������������������������� ������� ������� �������������������������

����������23�����"��!���#����""��4��"����4�����������$��$�����������������������������+χ,����'�&)��������������*���������-�������������� �����������������

H�������������������������������������� ������������������

#��$�%�$��&'%( )���&������ � �������� ��

� � ���������� ��

)���&������ � �������� ��

� � ���������� ��

�������� *�'���'����'!������&�����+,�',���'-.

) *�'���'����'!������&���� � ��/��+�= χ

��

��

� �� -

� �������/��+�������0������- �=

��!�"�����"������"������#�$���� ��##������ ��

Page 33: Boiler doc 02   principles & heat transfer

��������������� �������� ����

������� ����������������� ���������������������� ����������������� ��������

���������%���������������������������'������������������

��)*�+)�,- �,(

.��������� ��(�"��"�

�/� ������������

���������������� ���������� � � �������� ��

� � ���������� ��

���������� � ���������������� � � � ��!��"� #

�������� � �������!��"���������$����%�# �

��

� ��

������������������ ������������ � ���������� ��

����������,.��������������#*���������$��$��������������������������������'�&8��������������-'��������������-������������� �����������������+������������:����1�0�(,�

H���������������������� ���������������������

"��������� ���������� ���+1�0�(,������� ������������� ����������������������+��,����-��������1�3'*�3��6!���

���������������������� ��������������������������������������������� ��+��,�����������������������-�������������������������������������-''.�������������������������������� ������

������������������/��1�3(-�3��<��1�3'*�3��/��0)��6 !����������������������������������� ������������������������������������� ��������-1'�$����-0*�$�

�������������� �������������������������������������� ���������������������������������E�����������

�01 �

���'����'!�����1���%�*��1�%�$2�����&���� �������/���������=

%���"������"�����&���'��!����&�'���()����*�$���� ����#�����+��

���������� ������ �������������������������

������������ ���������� ������������� ��������!" !�

��������!" !� ��#��������!" !�$���%���� �

��������!" !�

χ =

χ

χ

� ��

� ������������������ ����� ����������

�����?���������������������������������������������������� �����������������-������

"������������������ ������������������-����������������������������� ������������������������-������������������������������ ��������������������������� � �������������������������������

���������������������� ����������� ����������������������������������������������� �������������-������������������������������

Page 34: Boiler doc 02   principles & heat transfer

��������������� ��������������

������� ����������������� ���������������������� ����������������� ��������

:����1�0�)������������ ����������������������������������E����������������E�������������� ���������������������������� ���������������� ������� ������ ������ �������������������������������� ���������?������� ��������������������������������#

� $�������������� ��������+���������,�

� $������������ ��������+�������,�

� ���������������������������������������������������������������������� �������������������������������������������"������ ������������������������������������������ ������������������� ����������������������������������������������������������������������� ������������������������������������������������� ������

� $�������� ��������������������������

� $����������� ������������������� ������������

� $�����������������������+χ,������������������������

"� �������� ��������������� ������������������������������������������������������������ � ������� ����������� � ����������� ���� ��������������� ������������������� ������ ����� ������������������������������������ ������ �����������������������������

"� ���������������� �������������� ����������� ��������������������������������������� � ������������������ ������������������������������������������������������������������ ����� ������������������������������������ ������ �����������������������������

F���������� ����������������������������� ����������������������������������������������������������������

������������ �������������:����1�0�*��������������������������������������������������������� ��������� ����� ������ �� �������� � ����������� ��� ���� ���������5������� ����� ������������������������������� ��������������������� ��������������� ��������������������

���������������

����E���������������� ������������ ������������� ������������������������ ����������� ��+��,�

�����

�����

�����

�����

�����

�����

�����

�����

�����

�����

�����

�� � �� � �� � ��

���� �� ���� �� ���� �� �� �� ��� �� ��� �� � �� �� ��

�� ��

�� ��

��� ��

��� ��

���� ��

���� ��

���������

�������

���������

���������

���������

���������

�������������

�������������

�������������

���������������

���

��� �!� ��������%�2,-�,(3

��� �!� ������%�2,- �,(�43

���������#��������'�.������'����/�������������������

Page 35: Boiler doc 02   principles & heat transfer

��������������� �������� ������

������� ����������������� ���������������������� ����������������� ��������

�����

�����

�����

�����

�����

�����

�����

�����

�����

�����

�����

�� � �� � �� � ��

���� �� ���� �� ���� �� �� �� ��� �� ��� �� � �� �� ��

�� ��

�� ��

��� ��

��� ��

���� ��

���� ��

���������

�������

���������

���������

���������

���������

�������������

�������������

�������������

���

���������������

��� �!� ��������%�2,-�,(3

��� �!� ������%�2,- �,(�43���������0��������'�.������'����/������������������� �.���� ���

����������������������� ������� � ��� � �� � � �������� ��

��� � � ��� ���� �� � �

!�����"����#����������$�������%������� � � ��%����� �� � �

� � � &��� ��� �� � �

��� � � &�%����� �� � �

��

����������&5�������"�������������"�����"�����!��4�� $������� ���� �������� ���������� �������������� ������� ���������� ���� ����� ���)'������������� ��������0''�$���������������� ��������'�'(������

"������ ����������� �������� ���������������� ������������������������������������������������������������ ��������������������������������������������������������'�'(�������������� ����������+����:����1�0�3,�

"��������������������������������� ������ ����������*�1)��6 !���$��������������������������������������������������'�'(�������������������������������������������������������������������"������ ���������� ������������� �����-�8&'��6 !������������������������������'�31�+����:����1�0�3,�

������������������������������������������������������� ���������������������

5������%

5����%

.����������.� .�

�� ��

5������% .����������

.�

.�

1�����������������������������"

1���������������������������������������*��*�"

���������2����� �����������������������������

5����%

��

��

Page 36: Boiler doc 02   principles & heat transfer

��������������� ��������������

������� ����������������� ���������������������� ����������������� ��������

����������������� ���������������������������������������������E�������������������������������������������������������������������������������� ��������������������������������������������������������������������������

� ������ � ������ � � &

� ��'�������� ��(������ � � ������ � � &

������ � � &��)����'��� � � &����������� �

��(�� � � &

������ � ������� �

������'��������� ���� �

��*

=� ��

� � ��

� ��

����������������� � ����� !

c

c

c

c

c

�� ��'++� �

������������ �����������'++����������

��

�"����������� ����� � ��#$��� ��

������ ���� ���� �� ��� ��� �������� ������ ��� '�'(� ��� �� +8�(30� � 6 !���$,� ��� ������ ����� ������� ���������� �����������������)'����� !0''�$�+*�1-1�� 6 !���$,����� ����������������������������������������������������������������������������������������� ��

"���������� �����������������������������������������#

Page 37: Boiler doc 02   principles & heat transfer

��������������� �������� ������

������� ����������������� ���������������������� ����������������� ��������

���������

� �������#4���"�������#"���������"������""���6"���������#"�����

�I $���������������������� �

�I 5����������������� �������� ������ �

�I 5������������� ������������ �

�I $����������������������� ���� �

� 7�����"�01�����������"�����"���������#"�����

�I ���������������������� ���� �

�I ������������������������� � �� �

�I ������������������������������� ���� �

�I ������������ ������������������� �

�� .���������#"����������""�����&*��!�

�I 5����������� �������������� ��������������� �

�I 5�����������������������'�&& �

�I E������������������������������������ �

�I 5�������� ����������������-*)�$ �

2� 3�"����4����#����""����������'�89�"��#���#����9*��!��*��!�"��!����""�����#����!$��$�6�������������#���������"�

�I "���� ��������-3'�)�$�������������������������'�&3 �

�I "���� ��������-*(�$�������������������������- �

�I "���� ��������-00�3�$�������������������������'�&& �

�I "���� ��������-(&�&�$�������������������������'�&8 �

,� 3�"���������#"������,'����#2*����"��#���#��*������"������!���64����"��"����������������+

�I -1'�$ �

�I -31�$ �

�I 1(3�$ �

�I 1)'�$ �

&� .������9*��!��#��2,���

�I 5���������������������������������������� ���� �

�I ���� �����������1)(�$ �

�I 5������ ������������� �����1�&)-��6 !�� �

�I 5������ ����������� �����3�'('��6 !���4 �

���������������������������� ��� �������

Page 38: Boiler doc 02   principles & heat transfer

��������������� ��������������

������� ����������������� ���������������������� ����������������� ��������

Page 39: Boiler doc 02   principles & heat transfer

��������������� �������� �����

������� ����������������� ���������������������� ������������ ��������

�������������������

������

����������� �������� ���������������������������

Page 40: Boiler doc 02   principles & heat transfer

��������������� �������������

������� ����������������� ���������������������� ������������ ��������

�������������� �������������� ������������� ������������������������

�����

��������

��������

���������������

������������������������

��������

����������������������

�����������

����������� �������� ��������������������

� ����������������������

� �������������������������������������

� �������������������������� ���������

� ������

� ����

������������� ��������������������������������������� ������������� �������������������������������������������������������� �����������������������������

���������!�������������� ������������� ������������������������������������������������������������������������������������� ���������������������������������� �������������"������������������ ��������������

���������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������!�������������� ���� �������������������������"���������� �#������������������������� ���������������������������

$ ����!��������������������������������������������������������������������!������������������������������������������� �������� ������������������������������� %����������� ���������

��������������������������������������������� ������������������������������������������������� &���'������������������ ���������� ������������������������������� ������!����������� ������������������ �!�������� ��� ����� ����� ��������������������

(������������������������������� ������������������ ��������������������������!����������������������������������������!�#� ������������������������������������������ ����������������������������������������� ����������������������������!���������������������������� ��������������������������

$ ����!������������������� ������������������������ ������)������������� ���� �������������������� ��������� ����������� ���� ��������������!���� ���������� ������������ ��� ����� �������� ���������!������������� �����������������������

Page 41: Boiler doc 02   principles & heat transfer

��������������� �������� �����

������� ����������������� ���������������������� ������������ ��������

�� �������������������

����������� ������������� �� ����������������������� �������������� ��

���� ��� ������� �������� ��������������� �� �������������

� � � � � �� � � � � �� � � � � �

�������������������������)�������������������!�������������������� �������������������������� ��� ��������)�������������������������������)�����������������������������������������������������������������������������)����

��������#� ����������*��+� ���,�������,���������������������������������������������)������ ��������������������������������������������������)����

����������������������������������������!�������������������� ���)����������� �����

���������� ���������������%������)������������������������������� ���������������������������-� �����

���������������������������������)����

��������������������������������������������������.� ��������������������������������������-� ������������)���� ���������������������������/.-��������������������)����������������������������/--���

���������������������������������������������)�������������������0 ������������������������������������� ����������������������������������������1!� ���������������������������� ���������������������������� �����������������������������������������������������������������������!������������������������������������������������������������#���� ��������

�������������������������������������������������������������������������������������� �������� ��������� ������2�#�&�� ������������������!�)��������������������!� ������������� �� ��������!�)������������ ����)����������������������������������������(�������� ���������������������� ����!������������������������� ���������������������������������������� �����������

�������������������������345��������!�6/5�)���������7�7.5���� ����)���!� ����������������$ ����!������� ��������)��������������� ������������������!� ��������� ����)����������� ������������.7��������������������)����8

����������������9���*����������������� ��������� ����� ����������������������������������� ����)��������)������ ����� ������������������������ ����������������� �#�

Page 42: Boiler doc 02   principles & heat transfer

��������������� �������������

������� ����������������� ���������������������� ������������ ��������

������������������������������

����������������������������#�����������������������������������������������������47���������)������������ ����)�������� ���� ������� ��#����������������!���������� �������������������������������������� ��������������������������

������������������������������ ����)�����������#��������������� ������������������������������������#�&�� �������������)������� ���������������������

�������������������������������������� ��������� ������������������$����*��+� ������������������������������������������ ����������� ����������������������������������������������������������������������������

����������������� ���������������������������������!��������������������������������� �� �������������������������

������������������+������������������������� ��������� ����������������������������������������������������!���������� �������������������� ������������:������������������ ��������� ���������������������������������� ���������������� ����������������)�����;���������������!� ������������� ����������������������� ������������ �#� ���������������������������������������� ��������������������������������������������������������� ���������������������������������������������������

����������������������������������������������������������������������0����� �����������6�-�61����������� ��������������������������������������!��� �����!��������������������������������������

�������� �������������������������������������������������������������(�������������� ����� ��������� �������� ����������������!������ ���� �������������������������� ��������!��� ����������������� �� ������ ����������������������������������

(���� ���������� ���� ������� ��� ������ �����!� ����� ����� �� ���������� �� ������ ������ �� ����� ����������������������������������� ������ ��������������� ������������������������ ���������)����������)��������������������������������� �

������������������������ ������������������������������������!������������������������ �����������������������+����������������������������������������

� ��������� ������������!�������������������� ���������������������� �������� �������������

� ��������� ���������������������� ���������

������������ ���������������� ����������� ��������� ������������������������ ���������������� ������������������������������������

Page 43: Boiler doc 02   principles & heat transfer

��������������� �������� �����

������� ����������������� ���������������������� ������������ ��������

����������������� ���������

��������������������������������

������������

������������

������������������

�� ���������������������������������� �������������������������������#������������������������������������ ��������� ������������������������!�������������������������������������� ������������������������������������������������������ ���������������������!��������������������������������������������

�����������������!���� ��������������������� ����!������� ������������������������� ��������� ��������� ������ ������� ���������������� �� ���� ��������!� ����� ������� ������ ����������������������

������������������������������������������������������������������� ���

��������������� ������ ���������������������� ����������������������������������������������������������!������������������������������������������������ ������������������������������

�������������� ��������������� ������ ���� ������������������ �� ���� ���������� ������� ��������������������������������!��������������������� ����������������������������������

����������������������������� �������������������������������������������������� !������������������������������������������������ ���������������

������������������ �����������6�-�.����������������������������������������������������������� ������������ �������� ����������������� ���������������������� ������������!� �������������������������������� ������� ���������������������������

������������������� ���� ������ ����������������� ���������� ��������������� ��������������������������������� ������� ���������������������������������!� �� ���������� ������������������������

������������������ �������������������������������������������!���������������������������������������������� ������������������� ������������������������ !����������������������������������������������������������� ��������� ��������������!� �������������� �����������������������#�����

Page 44: Boiler doc 02   principles & heat transfer

��������������� �������������

������� ����������������� ���������������������� ������������ ��������

�����

�����

�������������

��������

��������

��������� ��!����������������"������� ��

����� ���� �� ����� ��� ������ ���� ���������� ��!� ���� ���� ����������� ��� ����� �������!� ���� ��������� ����������#��������������

������ ������������������������������������������ ��������������������!� �������������������������������������

(���� �������!��������� ���� ���������������������!�����#�������������������� ����������������������������������������������������#������������������ ��������

���������� ������������������� ������!�������������������������� �����#����� �������� ������������������� ������������������������������������

������� ����������������������������������!� ��������� ������������������������������� �#����������������:�������������� �������� ����������� ������� ���� ��������������������������������������������!���������������������� ������������������������������������������������� �����������6�-�<�

��������������� ������������ ������������� �� �������������� ������������� �������!���#� ����� �����������

(����������������������������������������������������������������������������������������������������������� ��������������)��������������������������������� ������������������������������������!��������������"�������������

���������������������������� �#��������������������������=��#�>!������������� ����

��������������� ������"���������������"�����

�����

�����

�����

��������

����

#�������������"��������������������

#��������������������"����������

#������������������$�"����������

���� ������������������������������������������������������ �#�������������������������� �����0����� �����������6�-�-1!� ����� ���� ���������������������������������������� �#06<�&�.7��%�1�

Page 45: Boiler doc 02   principles & heat transfer

��������������� �������� �����

������� ����������������� ���������������������� ������������ ��������

���������

� ����������������� !�"#$�������%&��"!'(������)*�����*������"���"��+�*������"�,

�? /@<�� �

? /63�� �

�? /@3�� �

�? /<>�� �

� )*'���!����"+������-*����������"��������'. ��,

�? ���������������������������������������� �

? ������������������������������������������������ ������������������� ���� �

�? ����������������������������� ���� �

�? ������������������������������������������� ���� �

/� )*�����������"'�����,

�? ���������� �

? ���������� �

�? ������������ �

�? ����������� �

�� )*��$�����0���"*����",

�? ��������� ������������ �

? ������ % �������)��� �

�? ������������������������������ �

�? ������� ����������������� �

� 1�0������"����"�������'����,

�? ������;����!�������� �������������������� �

? (������#�&�� ����������� ������������# �

�? (��������������������������� ������������# �

�? ����������� �� �

�� )*'�*������"����"����������������������!�+��������*��"�����,

�? �������������� ���&���� ��������������������� �� �

? ��������������� �

�? ������������������������������� �

�? �����������)������������������������������� �

������������������������������� �����

Page 46: Boiler doc 02   principles & heat transfer

��������������� ������������

������� ����������������� ���������������������� ������������ ��������

Page 47: Boiler doc 02   principles & heat transfer

�����

������� ������������� ������������������������ ������������ ��������

������������� �������� �

�������������������

������

�������� ��

��

�� �

����

����

� ��

����

����

� �

���

Page 48: Boiler doc 02   principles & heat transfer

�����

������� ������������� ������������������������ ������������ ��������

������������� �������� �

������������ �� ���� ������� �� ���� � ������������������� �����

�������=

�� �

��������������� ������������������

��������� ���

����Δ

=��

�����������

������������������ ����� ������������������� ������������������������������������������ ��������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������� ����������������������� ���������������������������������������������������������������������������� ���������������������

�������������� ����

������������������������������� ����������������������������������������������������������������������������� ����������������������������������������������������������

������������������������������������ ���������������������������������� �������������������������������� ������������ ��� ��������� ������������������������������������� ��� �� ������ ������������� ��������������������������������������������������������������������!�������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������

�������������������� ����� ������� �������� �����������"�������� ��� �������� ������������������������ ���� ��������� �������� ���������� ��� ������������ ���� ������� ��������� ��� ����������������������������� ����������������� ��������������������������� �����������#������$�$�

��������������������� �������������������� ������������������������%������&��'������������������������������������������������������������ (���������������������������(������������������������� ��������������)

����)� * "�����������������������������+�,� * ����������������� ���������������+�-�.�����-�/,0 * "������������������+�,� * ����������������������������������������+.�����/,� * #�����������������+,

��������� ��/���������������������������������������������������������������������� ����12��-�/�������������������$3���������������������������2�4��� �2�3�����������������������532�/����������������62�/������������

7�������������������������������)

�������������������� ����������������������������������������������������������������������������$�3�5��������������������������������������� ��������������������������������������

Page 49: Boiler doc 02   principles & heat transfer

�����

������� ������������� ������������������������ ������������ ��������

������������� �������� �

���������������� �� �� � ������� ������� ����� ������� ������ � �= � � � �

�������������� ������������������������������������������������������������������� �������������� ����������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������� ��������������������������������� ��������������������������

��������� ������ �= �

������������� �������������������������

���� ������ ������������������������

������ ������� ������� �� �� �� ��!�"��� ����#���� �� �� ��$������##�#���� �� ���� �����%#��� ��� ��� ���&������� �� �� ����������� ��� ��� ���'��� ��� ��� ���$���� ��� ��� �����((� ��� ��� ���

/����������������������������������������������������������������������������������� ����������������������������������������������������������������������� ������������������������������������������0������������������� ���������������������� ������������� �������������������������������������������������

���� ���������������������������� �������������������������������������������������������������������������������������������������� ����������������������������������������������������������������������

8������������������������������������ �������������������+�����������������������,����������"����������������� ����������������������������������������������������������/����������������������� ���������������������������������������������������������������%�������������������������������������������������� ����� �������������������������������������������/�������� ������������������������������� ���� ��� ������������������������� �������������������������������������������������������������

������������������������ ��������� ��������������������������������������������� ��������������������������������������������������������

������������������������������� ��������� �9��������$�3�$������������������������8�����&�'������/������)

����)� * "������������������������������+�, * /��������������������������������������������������+�-��.�����-��/,0 * "���������������������������������+�,� * ������������������������������������������������������������+.�����/,

��������� ��/������������������������2�:��� �2�;���������������������$2�/�0������������������������������������������������������32�/����������������������������������������+,����5<22��-��/�

7�������������������������������)

Page 50: Boiler doc 02   principles & heat transfer

�����

������� ������������� ������������������������ ������������ ��������

������������� �������� �

��������� ��� ���� ��

����� ��������� �����������

�������������������������������������� ���������������������� �������������������� �������������������������������������������������������������������������� ������������������������������������������������

������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������� ���������� ���)

����)� * "�����������������������������+��+ = -�,,> * ?��������������������������������+�-��.�����-��/,0 * "������������������+�,� * �������������������������������������� ������������� �������+.�����/,���������������������������������������+��,��������������������������������������+������������,�

�� ��� ������ ��������� ���� ��� ��������������������������������������������������������������������������������������������������� �������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������

������������������������������������� ���������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������� ���������������������������������������������������������������������������������������������������� ������������������������������������������������������������������������������

������������ ��� ��� ����������� ������������������ ���������� ��� ������� ��� ��� ���� ��������������������� ���������������������������������������������������������� �������� ������������������������������

0������ �������� ������������������������������������������������������������������������������������������ ����������� ��������� ��������������������������0��������������������������������������� ��������������������� ����������������������������������������������������������������� ����������� �������

0������������������������������������������������������������������������������������������������������ �������������������������������������������������������������������������������� ���� ��� ����������� � ������ ������� ��� �������� ���� ��������� ����������������� ��� ��������� ����������������������

� �� ����� ���� � �� �����8�����&������������������������������������������������������������������������������������������������������������� ������ ���� �������������� ��������� ������������������ ���� ����������������������������� ����������������������������������������������������������������������������������������� �����������8�����&������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������ �

� ���� �� ����� ���� � �� ����������������������������������������������������������������� ����������������������� ����������������������������������������������������������� ������������� ��������� �������������������������+�������������-��(������������,���������������������������+�������������������,������������������ ��� ���� ����� +���������,������ ���������� ����� ��� ����� ��� ����� � �������������������������������������������������������������������������������������������������������� ���������������������������������������������������������������������������������������

Page 51: Boiler doc 02   principles & heat transfer

�����

������� ������������� ������������������������ ������������ ��������

������������� �������� �

W�

W� ����������� ������

���� �����

������ ������������ � ���� ���

�� ����� ���

)�%�����& ���������(� ��� �� �#������*�

��

��

���

��

������������������� ������������������(�������������������������������� ��������������������������%��� ���� �������� ������� ����������� ����������� ������ ��� ������ ��� '���������#��������������7�������������'#�7���������

0���������+�����������������,��� ������������������������������������������������������������0��������#���������������7�������������0#�7������������������������������������������������������� ��������������������������������������������������������������� ������������������� ����� �����������������������������������������������������9��������$�3�4�����0#�7������������������������������%������$�3�$�

��

��

���

��

W�

����������� ������

���� �����

������ ������������ � ���� ���

�� ����� ���

)�%�����& ���������(� ��� �� �#���!��*�

"���������������������� ������������������������������������������������������������������������������������������������������������ ����� �������������������������������������������� ������������������������������������������������������������� ������������������������������������� ������������

��� ���������� ����������� �������� ��� ��� ����� ���� �������� � ������ ��� � ������ � ��� �������%������$�3�5�

W�

Page 52: Boiler doc 02   principles & heat transfer

�����

������� ������������� ������������������������ ������������ ��������

������������� �������� �

��������� ��� ������

� ����� ��

⎛ ⎞Δ ⎜ ⎟⎝ ⎠� �

�� �

( ) ( )� ���� ����� � ����� �

� �������

� ����

Δ⎛ ⎞⎜ ⎟⎝ ⎠

� � � �

��

� �

� �

� ������ � ������� � �����

� �⎛ ⎞ ⎛ ⎞Δ ⎜ ⎟ ⎜ ⎟⎝ ⎠ ⎝ ⎠

�� �� �� ����

��������� �

� ����� �

� ������

� ����

Δ⎛ ⎞⎜ ⎟⎝ ⎠

� �

��

� �

� �

����)�� * @���������������+�/,�� * @������� ���������������������+�/,�� * @������� ����������������������+�/,

!������� ����� ��� ��� ����������� ��������� ��� ����� ������ ���0#�7������� � ��������� ������������ ����� ������������������������������������������ ������������������������������������

"���������������������������������������������������������������������������������(���������������������������������������� �������

��������������������������� �!"#�$%�

����)�� * @���������������+�/,�� * @������� ���������������������+�/,�� * @������� ����������������������+�/,�� * 0�����������������������������A���������������&

!���9���������$�3�:�����$�3�3������������������������������������������������������ �����������������������������������������������������������������������

��������� ������������������������ �� ����������������������������������������������������������� ��������� ������������� � ����� ������ �������� ��� ����������� ��� ������ ����������� ���� ����������������"����������������������������������������������������������������������������������������������������������� ������������

����� ������� �������� ����������������������� ���������� ���� ���� ������������������ �������������������������522B������������������������������ ������������������������������������������� �������� ���������������������������������������������� �������

%��������������������������������������� �������+����,������������������������������� ����������������)

������������ ��������������������� �!&#�$%�

����)��� * C���� ����������������������� * C���� ������������������������ * @������� ����������������������� * @������� ���������������������

%��������������������������������������� �������+����,������������������������������� ����������������)

Page 53: Boiler doc 02   principles & heat transfer

����

������� ������������� ������������������������ ������������ ��������

������������� �������� �

( )

���������� � � �����

�� ������ � � �� � ����� ����� �����

� ��� ����� ������ � � �� ������ ��

Δ

Δ⎛ ⎞ ⎛ ⎞⎜ ⎟ ⎜ ⎟⎝ ⎠ ⎝ ⎠

��

��

��

��

� � ����

� � �����

�������� ��������0#�7��������'#�7����������������������������������������������� ����������������������������������������������������������������������������������������������

��������� ��/�����������������������������������������������������������52�/����5$2�/��������������:�2��������������������������������������������:�2����������53$�/�

7������������������������������������������������������)

( )

��������� � �� �����

�� ������ � � �� � ����� ����� �����

� ����� ����� ����� �� � ��� ������ �

Δ

Δ⎛ ⎞ ⎛ ⎞⎜ ⎟ ⎜ ⎟⎝ ⎠ ⎝ ⎠

��

��

��

��

� � ����

� �������

!������������������ ������������������������������������������������������������������������������������������������������������� �������������������������������������������

! ����������0#�7��������������'#�7�������������������������������������������������53B������������������������

���������������� ����

�������������� �������������� ������������������������������������������������� ����������������������������������������������������������?������������������������ ��������������(��������������������������������������������������

0������������������������ �������������������������������������������������������������������������������������������������������

D����������������������������������������������� ���������������������������������������� �������������������������� ��� �������������������������� ��������� ��������������������� ��� ������������������ �������������������������������������������������������������������������������������������� ����������������������������

��������� ��@�������$��������������������������������$2�/����32�/�������������������������������������$����������54:�/�

7���������������������������������������������������������)

Page 54: Boiler doc 02   principles & heat transfer

����

������� ������������� ������������������������ ������������ ��������

������������� �������� �

)�%��+��,����� ��#-� ����� #

�� ��

�������

����

� ��� ���!"������

����

#�$%�������

#�$%���

�$!% !��� ����

& ����$'

����� ����� �����������������������������������������������������������������0���������������������������������������� ������������������������������������ ��������������������������������������� ��������� �������� ��� ����������������� ������� �������������������������� ����� �����������522�����532��������������������������������������������������������������������322���<22�������������������������������

������ ����� ����������������������������������������������������������������������������� �������������������������������������������A��������&�������������������������������������������������������������������������������������������������������� �����������������������������������������������������

0����������������������������������������������������� �������������������������������������������������������������� �������������������������������������������������������������

��������������������� ����������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������"������������������������������������������������������������������������������������������ ���������������������

����������������������������������������������������������������� ������������������������������������������������������������������%��������������������������������������������������@����������C�%9����������������������� ����������� ������������������������������������������������ ���������������������������������������������"����������������������������������� ������������������������������������������������� ������������������������������������������������������ ������������

0������ ��� ����������� ����������� �������������������������������� ������� ����������0���� �����������5�322�����4�222�����������������������������������������������6�222����5<�222������������������������������������������������������� �2�2$3�������� ��������������������������������������� �������:22�� ����E�?���������������� ���������������� ���������������������������������������������������������� ���

Page 55: Boiler doc 02   principles & heat transfer

�����

������� ������������� ������������������������ ������������ ��������

������������� �������� �

%������$�3�:������������������������������������������� ����������������������������������������������������������������������� ������������������������������������������������ ������������������ �������������������������������� ��������� ���

���������������������� ��������������������������������������������������������� ����������������������������������������������������������������������������������� ����������������������� ������

��������������� ���� ���������� ����� ��� ��� ���� ��������� ��������� ��� ������ �������� ��� �������������������������������������������������������������������������������������������������

���������������������������������������������������������������������������������������������������������� ��������������� �������������������������������������������������������������������������������������� �������������������������������������������������������� ���������������������������� ��������������������������������������

)�%��.�����(� ��� ��% ������#��� �##������� ��#-� ����� #

�� �����(��"

����

� ��� ���!"������

����

#�$%�������

#�$%���

�$!% !��� ����

�������

$�������(� ��� �

�����

//��& ��������(� ��� �

���� � ����������������� �������������� ����������

��������������������� �����������������������������������F�����������������������)5� "������������ � +�,$� ����������������� � +��-��/,4� ���������������� � +�/�-��,:� ���������������� D +���/�-��,3� ������������������ > +��-����/,

��� ���������� �� �� ��� ����#������ ���������� ��� ���� ��� �� � ���� �������� ��� ���� �����

����������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������A>&����������������� �����������������������������������������������������������������������

>���������������������������������������������������������������������������������������� ����������� � � ��������� ����� ���� ���������� � ���������� ��� ��������� ���������� ����� ����������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������(�� �����������

Page 56: Boiler doc 02   principles & heat transfer

������

������� ������������� ������������������������ ������������ ��������

������������� �������� �

��������� ���

����Δ

=��

��������� �'�

� ����

Δ=� �

�� �������� ����� �����

������"���)�%� 0!

��

�������������� ����� �����

(������)���*+ ��� �����������)���������,���0�������� �������������� ���������������������������������������������������������������������������������������������������������������

�������������� ������������������������������������� ����������������� ���������'G�����������������������������������������������������������

���������������������������������������������������������������������������������������������������� ���� ��� �������� ���� %������&�� ���� ��� ����������� ��� ����� ��� 9�������� $�3�5��������A�������&��������������������������������������������������������� �������

)�%��������������������� ��#-� ��� ��%����(�����"���

����)� * "�����������������������������+�,� * ����������������� ���������������+��-��.������-��/,0 * "������������������+�,� * ����������������������������������������+.�����/,� * !����������������+,

����������������������������9��������$�3�5������9��������$�3�<�

����)� * "�����������������������������+��,

0 * "������������������+�,

� * ����������������������������������������+�/,��� * !�����������������-���������������������������

������������������������������������ ���9��������$�3�<������������ ��������������� ������������������ � � ���� �������� ������� � ��� ������ ����������� �� @����� ��������� ��������� ���� �����������+�,���������������������������������������������������������������������������������������������� �+�,�����������������������������������������������0�����������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������G���������������������� ����������������������������������������������������� ����� ����������� ��� ���� ��� ���������� ���� ��� �������� ��� 9�������� $�3�<� �������� ��������������������������������������������������

⎛ ⎞⎜ ⎟⎝ ⎠

��

� �

Page 57: Boiler doc 02   principles & heat transfer

������

������� ������������� ������������������������ ������������ ��������

������������� �������� �

� ����������� ������ �

�����������

� � � � ��

�� � �

⎡ ⎤= ⎢ ⎥⎣ ⎦

⎡ ⎤= ⎢ ⎥⎣ ⎦

��������� �-�

� �����Δ

��������� �.�

�����

����������������������������������� ���������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������� �����������������������������(�� ������������������������������������������������������������

9��������$�3�<������������������������������������������������������)

�����������9��������$�3�1

����)� * "�����������������������������+��,0 * "������������������+�,� * ����������������������������������������+�/,D * �������������������������������+���/�-��,

����������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������� �

�����������������������&�������� ������������������������������������������������� ������������� ���������������������������������� �����������A���������������� &G� ��� ��������������������������������� ����������������9��������$�3�6�

����)� * ���������������� �+�/�-��,� * ����������������� �+��-��/,

�������� �� �!�������������������

!�

�"�� ��� �!���!������������ �#"!�����������$%$&' ��������� !

� ��� �!���!������������ ����(�!������ ��������(��� �!���!�������������

!

Page 58: Boiler doc 02   principles & heat transfer

������

������� ������������� ������������������������ ������������ ��������

������������� �������� �

��������� ��� ���� ��

��������� ������

�Δ

Δ

��������� �/�

�����

��� � ����� ����� ��������������� �������������������������������������������������������

����)D� * D�����������������������D� * D������������������������������D * D�����������������������������������������D * D�������������������������������D� * D������������������������������������������D� * D���������������������������

��������� ��0� � �

�����

� ��� ���� ���� ��� ���� � � � � �

1����������2�������)�)�� �������2�����32��������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������9��������$�3�4�

����)>�*�������������������������������+��-�� �/,

! ����������9���������$�3�4�����$�3�1��������������������)

�������������

����������>�������+������������������,�����������������������������

� ���������������������� ��! ��"��� �0����������%������$�3�:���������������������������������������������������������� ��������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������� ���������������� ��������������� ���F���������������������������

�����������������������������A�������&������������������������������������������������� ��������������������������������� ������ ��������������������A���������������&�

0�����������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������

��������)

Page 59: Boiler doc 02   principles & heat transfer

������

������� ������������� ������������������������ ������������ ��������

������������� �������� �

0�� ����������� ������� ��� ����� ��� 9�������� $�3�<�� ���� 9�������� $�3�52� ���� ��� ���������� ��9��������$�3�55)

��������� ����

������� ��� ��� � � � �� � � � � �+ +� � � � ��

� � � � ��

� � � � � �

���

��� ������������������ ������� ���� �������������

��� �������� �������������� ������� ���� ���������� �������

��� ��������� ��������������������� ������� ���� ����������� ��

� ��� ������������������������� ���� ��������������

��� ��������� ��������������������� ������� ���� ����������� ��

��� ������������������� ������� ���� ��������������

������������(�������� �����������������#��-��� ���#����� ���#���� ��� ��� ��������������������������� ������$!% !��� ������� ����$�)�� � ����� � ���$** � ���

��� ������ �������������������� ������ ���������� ��� ��� ������������ +���� ����������,�� %��������������������� �������� �������������������������������������������������%�������������������� ��������� ����� ��������� ��� ���������� ���� ��� ���������� �������� ��� ������� ������� ��������������������������������������������������?��������������������������������������������������������������

�������������������������������������� ����������������������������������������������������������������� ������ �������������������!�������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������� �������

�������������������������������������������������� ����������������������������������������������������G�������������������������������������������������������������������9 �����$�3�3�

0����������������������������������������������������� ������������������������������� �� ���������������������������������������������������������� �������������������������@���������������������������������������������� ����������������������������������

@����������������������������������������������������������������������������������������� ����������������������������������������������0�������� ���������������������������������� ������������������������������G���������������������������������������������� ������������������������������������������ ��������������������������������������

Page 60: Boiler doc 02   principles & heat transfer

������

������� ������������� ������������������������ ������������ ��������

������������� �������� �

��������� ���

�� �

��� ����

��� ������

��� ������

��� �������

��� �������

��� ������

�� � ��

� ������� ��������� ��������� ���������� ���������� ���� ��

� � �� ����

� � �

���

�� ����� �

�����

��� ��� ��� � � � �� � � � � �+ +� � � � ��

� � � � ��

� � � � � �

��������� � /����������������������������� �������������������������������������������������������������������2�$������G�����������������������������������������������2�23������2�5����������������� �

�������������������������������������������������<��

�������+������ �#�#�������-������� �� #���������%�#���������

���� ��� ����1��##�2�3��� �������������213 4�#�#������45��1������� ���������

��� ��� ����� ������$!% !��� ��� ��� ���������� �� ����% ��� ��� �������� ���( ��� ���� �������)�� � ���� ��� ����������� '�� ���% ��� ��� ������

%���9��������$�3�<)

��4�� ���������2�����32����!3�%������� ������))��,���*���� ��

Page 61: Boiler doc 02   principles & heat transfer

������

������� ������������� ������������������������ ������������ ��������

������������� �������� �

�� ��

��������������������������������� �

� ��������

��� � ������� �

�� ��

����������������

� �������

��� �� ������� �

�� �

�������������������������������������������������� ��

� ����� �

��� � ������� �

��1���2������������ ���)����������)����)����+8������������������������ ��������������������������������������������������� ���������������������������� �

4�� �����3�

�������������������>������� ������������������������������������� ������������� ����������������������������������������������������������������������������������������������������������55������������������������������������

��1���2����) �������)������,����)���)8����������������������������������������������� ���������������������������������������������������������������������������� ������������������������������������

4�� �����3

����������������������������������������� ���������� ����������������������������������� �������������������������������������������������������������� ���������������������������������������������������������������������

���������������������������������������������������� ����������������������

�� 1�2��������������� ������)*�� ��������)������*��� �������*������)������ 5�))�

�������.������ �#�#�������-������� �� #���������%���((� �����

���� ��� ����1��##�2�3��� �������������213 4�#�#������45��1������� ��� �����

��� ��� ����� ������$!% !��� ��� ��� ���������� �� ����% ��� ��� �������$** ���( ��� ����� ��������)�� � ���� ��� ����������� '�� ���% ��� ��� ������

4�� �����3

Page 62: Boiler doc 02   principles & heat transfer

������

������� ������������� ������������������������ ������������ ��������

������������� �������� �

C��������������������������������������������������������������������>����������������������������������������������������������������������� ���������������������������������������������������������� ��������������������������

0������������������ ��������������������������������������������������������� �������������������������������������������������������������������� ������������������������������������� ���������������������������������������������������������"���������� ������������������������������������� ����������������� ���������������������������������� ���������������������������������������������������������������������������������������������

D���������������������������������������������������������������������������� ������������������>����������������������� ������������ ��������������������������������������������������������������������������������#������$�52��A"���������������������F������&�

>����������������� ����������� ������������ ������������������������������+A�������������&���A��������������&�������������,����������������������������������� �������������������������������������������������

Page 63: Boiler doc 02   principles & heat transfer

�����

������� ������������� ������������������������ ������������ ��������

������������� �������� �

������� �

�� 6����)��� ��� ��2��������)������������������ ��))� �����,��� ����� 57�������������������)����)�00�4��������������������������)�0�48

�H $5�222��-� �

�H 5$2��� �

�H :�622���-� �

�H 44�4��-� �

�� ��������� �2� ��2��������)������������)���� �,������������ �����������������)�056�9����)���� �������������)� �4����������������������)�0�47,����)��� �2� ��2��������)��� ����� ���8

�H 5�2<1��-���/ �

�H <<1�����/ -� �

�H 5�322�������/ �

�H $�:22���-���/ �

�� & �����������������)����������7����������)�������2����),����

�H �������������������������� ������ �

�H ����������������������� �

�H ��������������������������������� ������ �

�H �������������������������������������������������� �

�� :������ � *�� � �) �)�� �� ����,���� �����0�4 �� .0�4� 6��� �) ���������� �*��,�����&#�$�����"#�$����) �)�8

�H 12�/ �

�H :�4�/ �

�H ;;�/ �

�H 52�/ �

� ���������������������� ��))��������)�����+���)���� �������

�H ��������������������������������� �� �

�H ���������������� �

�H �������������������� ���������������������� �� �

�H �������������������������������������������������� �

'� ;�)����������)���� ��)��� �4�&�������-0�4���,)� ��))��������)���� ����� �2� ��2��������)��� ����� ����)�'006<����4�6���)���� ������)�������������)���'.568

�H 2�;::�� �

�H 2�::1�� �

�H 2�6;:�� �

�H 5�666�� �

���������������������� ��������� � �����

Page 64: Boiler doc 02   principles & heat transfer

�����

������� ������������� ������������������������ ������������ ��������

������������� �������� �

Page 65: Boiler doc 02   principles & heat transfer

������������� �������� � �����

������� ������������� ������������������������ ����������������������������������������������

�������������������� ��������� ����� �����

����

����

��

��

��

��

��

�� �

����

����

� ��

����

����

� �

���

Page 66: Boiler doc 02   principles & heat transfer

��������������� �������������

������� ����������������� ���������������������� ����������������������������������������������

�������������� ������� �������������

������������� ��������������������������� ������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������ ����������������������������������������������������������������������������� ����������������������������

� ������������������������ ������������������������������������� �������������������������������������������������������������������������������������������� ���������������������� ��� � ���� �������� ���� ��������� ������� �!����� ����������� ��� ��� ��������� ��� ��������������� �������������������������������������������������������������� �������������������������������� ������������������

� ���� ����� �� "���� ������������� ��� ���������� ��� ����������������� ��� ���������� ��������������������������������������������������������������������������������� ����� ��������#���������������������������������������������� ����� ����������������������� �����������������������������

� ��� ���� ����������������������� �$������� ������� %������������������������������������������������������������������������������������������������������������ ��������� ����������������������������������!&�����������������������������������! '�������������������������������������������

������ ��������������������������������������������������������������������������������$���� �%������ ������������������������$��������������������%����������������������������������(������� ������������������������������������������������������������������������������������������������������

����������)������������������������������������������������������� ��

� ������������������������������������������������������������� ���*������ ��(����������

� ��� �������������������������������������� ������������������������������� ������������������ ���*���������(����������

)������������ ��������������*������ ��(������������������������������������������������������������������������������������������������������� �����������������������������#�����������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������!�

����������������������������������������������������������������

������������������������������������������������������������������������������������������$+�������,�-�.�����������-%������������������������������������ �����������������������������

�������������� ���� � ∆�

&�����/ 0 /�������������� ��$!1% 0 2��������������������$! %�� 0 "��������������������������������������$!1 '! ��3�%�� 0 �������������������������������$�3%

Page 67: Boiler doc 02   principles & heat transfer

��������������� �������� �����

������� ����������������� ���������������������� ����������������������������������������������

��������������� ������� ����� �������� ����� ���

�����

�������������

������

���������� ������

�������������������

����������

���������������� ���������

)��������� ���������������������������������������������������������������������� �������������������������#�����������������������������������������!����������������������������������������������������� ������������������ ���������� ����������� ��������������� ���� ����������������������������������������������� ������

� 4������������������������������������������������� ��������������� ���������������� ����������������������������������������

� 5�������������������������������������������������������������������������������������������

������������ ����� ����

)�������������������������������������������������������������� ��������������������������������������������������������������������������������������6��!������������������������������������������� ������������������ ���������������������������� ��������������������������5� ���,�7�-������������� �����!������������� �������������������!������������������������������������ ���������������������������

"�������������������������������������� �������8���������� ����������������������������������������������������������������

)��������������������������������������������������������������������������� �������#������������������ ��!�� ���!������������������ ������������������ ������������ ������� ��� �������������������

Page 68: Boiler doc 02   principles & heat transfer

��������������� �������������

������� ����������������� ���������������������� ����������������������������������������������

������������������ � � �������������

� � ���� �� �

��������� ������������ �� � ���� �� �

�������������������������� �� ����������

� �������

���������������� �� �� �������� ���!����" ��

#�����$��

� �

� ������

ρ

ρ

ρ

ρ

���

� ������ ������������

�������������� � ��= � ��

���������������� �

�� ∆

= ��

3��������������������������� ������������������ �������������������������� ����������������� �������������������������������������������������������������������������������������������������������������������

��������������������� ��������� ����������������������������������������������� �+������,�-�.����+�������,�7�-�

&������ 0 2�����������������������$!&�$!1 '�%% 0 2����������������$! %�� 0 "����������������������������������$!1 '! ��3%�� 0 )��������������������������$�3%� 0 ������������������ ���������$�������%

��� ���������3�������� ������������������������������������������������������

�� �������� ��� ���� ��� ������� ���� �� ���������� ��� 9:�3� ��� -,;�3� ����� �� ������� ��-;�������$7;;��������%���������������������� ���9:��������� ������������� ����������;�<����������������������������������-�<�!1 '! ��3������������������������ ��

=������������������������������������������

���������������������������"����������������������>�������$"�>%����-�;;;�! '�

+�������,�7�-����������������������������������������� ��������������������������������� ���#�������� ��������������!����������������������������������� �������������������� ��������� ����������

��������������������������������������������� �����������������������������+�������,�7�,�

&�����/ 0 /���������������$!1%� 0 2������������$! %��� 0 "����������������������������������������$!1 '! %

Page 69: Boiler doc 02   principles & heat transfer

��������������� �������� �����

������� ����������������� ���������������������� ����������������������������������������������

���������������� �

��� ∆

= = �� ��� �

��������������� � �� � ������������� �� � �

������������

���� ����������� � ��

�� ��� � � ��

����������� �� �

� �

� ����� �

��������

�������������� ��= � ��� �

)�����������������������������������������������������������������������������������������������������������+�������,�7�9�

&������ 0 2�����������������������$!&����!1 '�%�� 0 2�������������������$! '�%��� 0 "����������������������������������������$!1 '! %

)������������������������� ����������������������������-;;?������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������� ���������������������������������

>������������0�����0��"�������������

&������� 0 2������������������������$! '�%��� 0 "����������������������������������������$!1 '! %� 0 2�����������������������$!&�$!1 '�%% 0 2��������������������������$! %�� 0 "��������������������������������������������$!1 '! ��3%�� 0 �������������������������������������$�3%� 0 ������������������ ���������$�������%

��� ����������� ���!� ��������� �.;;�! ���� !�������� ��� ������������� ����-;�3� ���.;�3� ���,;������$-�,;;��������%����� �.����� �����������!����������������������������������������,�;�!1 '! ��3����������������������� ����������.�;����� ����,�-;@�-�!1 '! ���������!��������������������������������������� �� �����

=�������������������������

)����������������������������������������� ������������������������������������������������������ �� ��� ��� ���� � �� ������� ��� ������������ ���������� ������ ���� ������������� ��������������������������������������������������������

Page 70: Boiler doc 02   principles & heat transfer

��������������� �������������

������� ����������������� ���������������������� ����������������������������������������������

����������������� �������� ��������������� ��� ������ ����

���������������� �

�� ∆

= ��

�� ��������� ��� ������

� � ����������� ������

����������

=

=�

�∝ ∆�

����������������� ���� �������

����������� ������

�����

����������

������������

����������

�������������

�������������������������

������������������� �����

�����

���

���

����

����� �

��

��

��

��������������������������� �����

�������� ����� ����

��������� ��������������������������������� ���� ���������5� ���,�7�,�$���������������������������� �������������%����������������� ���� ������������� ����������� ��������� ���������������������������������������� ���������������������������������������������� ��������������������������������������������������� ����� ��

5� ���,�7�9������������������������������������������������� ���� �������������������������������������������������������� �����������$��%��������������������� �������������� ���� �������������������������������������������������������������������������������� ���� ���

5������� ���������������������������������������������$�%���������������������������������������������$��%��A��� �+�������,�7�-�

Page 71: Boiler doc 02   principles & heat transfer

��������������� �������� �����

������� ����������������� ���������������������� ����������������������������������������������

�������������� �� � �∆�� �

��������������� � ����� � �∆� �� ��� � ��

�����������������������������������������������������������������������������������,�7�-�����

������������������������������������������������������������������������! '��������������������������,�7�:�

� 0 2�����������������������$!&%� 0 2����������������������������$! '�%�� 0 "��������������������������������������������$!1 ' ! �B%����$!1 '! ��3%�� 0 �������������������������������������$B�����3%

����������������������������������������������������������������������������������������������������������

>������������0�����0��"�������������

&������� 0 2������������������������$! '�%��� 0 "����������������������������������������$!1 '! %� 0 2�����������������������$!&�$!1 '�%%� 0 2�����������������������������������$! '�%�� 0 "��������������������������������������������$!1 '! ��3%�� 0 �������������������������������������$�3%

����������������������������������������������������������������������!������������������ ���� ������������ ��������������������������������+�������,�7�7��������������+�������,�7�C�

�������������

&������� 0 2������������������������$! '�%� 0 2�����������������������������������$! '�%�� 0 "��������������������������������������������$!1 '! ��3%�� 0 �������������������������������������$�3%��� 0 "����������������������������������������$!1 '! %

+������� �������� ��������������� ����������������� ����+�������,�7�7� ��� ������ ��+�������,�7�@�

����������������

��

��

���������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������+�������,�7�C�

� ���

∆��

��

���

Page 72: Boiler doc 02   principles & heat transfer

��������������� ������������

������� ����������������� ���������������������� ����������������������������������������������

������������ ���������� ���

����������

��� ���������=��������������������9����� ���������������������������� �����������������������-�:�� '�����-;�3����7;�3�

�������9����� ����,�-99�.�!1 '! ������������������������������������.�-<�!1 '! ��3

=������������������������������+�������,�7�C�

���-�����������������������������-�! ��������������������0��-�:�! '�

�������������������������������������������������������������������������� ���������������������� ������������ ����� ����������������)����������������������������������������������������� ���� �����������������������������������������������������������#������������������������������ ����������������������� ����������������������������������������������������������������!���������������� �������������������������������������������� ���� ��������� �������������������������������������������� �����������������

)������������������������������������������������������������������������������������������������ ����������� ���� ���� ������ � �������#�������� ��� ����� ������� ���� ��� ��� ������������� ����$�����������������������������!%�������������������������������� ����������� �������������

�� ��������������������������)������������ ������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������� ��������������#�����������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������!������������������������������������������������������������������

)������������ ������������������������������������������������������������������������������������������ ������������������������������������������������������� ��������������������������� �������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������

"��������������������� ����!���������� �����!������� ��������������!���������������������������� �������������������������������������� ���������������������������������������������� ���� ���� ���!� ������������������������������������ ����������������� ������������������������������������5� ���,�7�.�

�������������

�������������������

������� ����������

�� �������

� ���

∆��

��

���

Page 73: Boiler doc 02   principles & heat transfer

��������������� �������� ����

������� ����������������� ���������������������� ����������������������������������������������

#����� ��������������������������������������������� �������������!��������� ����������������������������������������������������������������������������������� ������������#���������������������������������������������������������������������!������������������������ �� ���������������������������������������������������������������������������������������������!�������������� ����������������������� ������

����� ������������������������������������!���������������� ����������������������������������������������������������������������������������������������������!������������������������������������������������������ ����������� �������������

&���������������������������������������������������������������������� ��������������������������������������������������������������������5�����������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������6��������������

Page 74: Boiler doc 02   principles & heat transfer

��������������� ��������������

������� ����������������� ���������������������� ����������������������������������������������

��������

�� ���� ��!�"������#����$������%�$&���#��� ������!�� �����������������'� ����#�(���� � ��#���#�'��� ���'��� ����� ����(��"������#�'��� �%����(��#����!��������������&��!�����"������#����)� * + �����,��� ��#�#������%�����������������$�����-�� ������.���!�� �����"���"����$���������#��������#��� �!��"������������%/0-�����#����#����������������##�#�!�� ���������%�#��!�����%��� �#�%�#1

�D C@�! '� �

�D :.�! '� �

�D <-�! '� �

�D .:�! '� �

�� 2�!���������3��#�����4�"���"����$������!!����������������%�#��� �!��"������!����� ��#�����%�����/

�D �������������������������������� �

�D �������������������������������� �

�D ������������������������������������ �

�D �������������������������������������������������� �

�� 5�3��#���������������&�������� ��#�#���%�$���� �������������!����� ������������!����#��� �%� �%��6����!����!����"���"���%��������!������������#������������ ��/

�D E�����������������!������ �

�D E��������������� ��������!�������� �

�D E������������������������������! �

�D E�������������������������� �

�� �� ���� ������ $�����&� �#� �� ������ �!� �'� 6�"�� #������%�"��� #��� ���� �� $��7��6���"����$����#�#��� ���#� ����/

�D @@�! '� �

�D <7�! '� �

�D .9�! '� �

�D C,�! '� �

�� 5!��������������$�����&���3��#�������#��������&�#������%�"���#��� ������$�����"��"����$������!!��������#�����������/

�D ��������� ������������������ �

�D ����������������������� �

�D ��������� ��������������� �

�D 3��������������������������������� �

Page 75: Boiler doc 02   principles & heat transfer

��������������� �������� ������

������� ����������������� ���������������������� ����������������������������������������������

�������������������������������� �������

�� 8��� ��##��� ������ �� ������ �#� ����%� !�� � ����� ��� ������ �%� !��"#� ��� ��� �����!���'�� +�,��� ��#�#������%������������������$�����(�������#���#����!��������������&��!���)� *+ ����4��%���%�#��&��!���'� � + ��6���"����$�����#��� �!��"����/

�D ,:�! '� �

�D .;�! '� �

�D 9:�! '� �

�D <C�! '� �

Page 76: Boiler doc 02   principles & heat transfer

��������������� ��������������

������� ����������������� ���������������������� ����������������������������������������������

Page 77: Boiler doc 02   principles & heat transfer

������������� �������� � �����

������� ������������� ��������� �������� ������� ����������� ��� ���������������� � ������� �

������������������� �������������

����

����

����

��

���

����

��

�� �

����

����

� ��

����

����

� �

���

Page 78: Boiler doc 02   principles & heat transfer

��������������� �������������

������� ����������������� ���������������������� ������������ ��� ����������������� �������� �

����������������� ������� � ����������������� ����� �

���������������������� ������� � ������������

�����������

���� �������

������������ �������������

�����������������

������������������� ���������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������� �������������������������������������� ���������������������������������������������������������������������������������������������

������������������������������������������������������������ ���������������������� ������������������������������������������������������������������������������������������������������

������� ����������������������������������������

��������������������

������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������!�����������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������

���������

����������� � ��

������� �����

�������������� �������� �� �������

Page 79: Boiler doc 02   principles & heat transfer

��������������� �������� �����

������� ����������������� ����� ��������� �������� ������������ ��� ����������������� � ������� �

������������������ ������� ��� � ������ �����������

����

����������

��������

���������

���� ��

���� ������������ ��

��������������

�������������� ���������������������� ����������� ������������ ���� ����� ������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������ ������������������������������������

��������������������������

���� ����������� ��� ���� ��� ���������� ��������� ������������ ������� ��� ����������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������" ������������������������#��������������� ���������������$��� ������� ����������������%� ������������������������������������� ���� ��&������ ����������� ������������� ��� ����������� ����������� ����� �� ��� ��������������������������������

'������(�)�*���� ��������������������������&���������������������������������������������������������� ����������������������������&��������������������������������������������������������+���������������������������������������������������������

����������������� ������� ��������������+������������� ����������������������������������������������������������������� ���� ������������������������������������������������������� ��� �������� ��� ���������� ����� ������� �������������������������������

���������������������������������������������������������� ������������������������� ������� ��������������� ��� ���� �������������������������������������������������� ���������������� ���������������������������������������� ������������������������������������+���������������������������������������������� ����� ��������� ����������� ���� �� ���������� ������� ��� ��� ��� ��� ������ ����� �� +����������������������������� ��������� ��������������������������������������������������������������,��������������������������

��������������������������������������������������������������������������������������������������������������� ����� �������� ��������������&����������������������������������������������������� �����������������&��������������������������������������������������� ��������

������������������������������������������������������������������������������������������������ ������������������������������������������������������������������������������ ��� � �������� �� ����-��������� ������� �� ��� ��������������� ����� ��������� ���� ���������������������������

��������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������

Page 80: Boiler doc 02   principles & heat transfer

��������������� �������������

������� ����������������� ���������������������� ������������ ��� ����������������� �������� �

���������

.������+������������������&��� ������������������������/����'�� �������/�

Page 81: Boiler doc 02   principles & heat transfer

The Steam and Condensate Loop 2.8.1

Block 2 Steam Engineering Principles and Heat Transfer Thermal Rating Module 2.8

Module 2.8Thermal Rating

SC-G

CM-1

2 C

M Is

sue

2 ©

Cop

yrig

ht 2

007

Spira

x-Sa

rco

Lim

ited

Page 82: Boiler doc 02   principles & heat transfer

The Steam and Condensate Loop2.8.2

Block 2 Steam Engineering Principles and Heat Transfer Thermal Rating Module 2.8

Thermal Rating

Some items of manufactured plant are supplied with information on thermal output. Thesedesign ratings can be both helpful and misleading. Ratings will usually involve raising a statedamount of air, water or other fluid through a given temperature rise, using steam at a specifiedpressure. They are generally published in good faith with a reasonable allowance for fouling ofthe heat transfer surface.

It must be clear that changing any factor at all will alter the predicted heat output and therebythe steam consumption. A secondary fluid which is colder than specified will increase the demand,while steam at less than the specified pressure will reduce the ability to transfer heat.

Temperature and pressure can often be measured easily so that corrections can be applied.However, flowrates of air, water and other fluids may be far more difficult to measure. Undetectedfanbelt slip or pump impeller wear can also lead to discrepancies, while lower than expectedresistances applied to pumps and fans can cause flowrates to be higher than the design values.

A more common source of error arises from the assumption that the manufacturer’s rating equatesto actual load. A heat exchanger may be capable of meeting or exceeding a given duty, but theconnected load may often only be a fraction of this. Clearly it is useful to have information on thethermal rating of plant, but care must be taken when relating this to an actual heat load.

If the load is quoted in kW, and the steam pressure is given, then steam flowrate may be determinedas shown in Equation 2.8.1:

Fig. 2.8.1 Typical heat exchanger manufacturer’s name-plate

������������ ��������� �

�������������

���������

��� ������������ ���

������ ���!�����������

����� ���!��"������

����� ���!��"������

���

����

�����

����

��������

����

����

����

���������

���������

� ���

� ���

����� ����� � �����

�� � ��������

���� �������� ��������

���������

Equation 2.8.1Load in kW x 3 600

Steam flowrate (kg h)h at operating pressure

=fg

Page 83: Boiler doc 02   principles & heat transfer

The Steam and Condensate Loop 2.8.3

Block 2 Steam Engineering Principles and Heat Transfer Thermal Rating Module 2.8

Questions

1. What is the result of using a heat exchanger rating to calculate its steam consumption?

a| The true connected heat load may be different from the rated figure

b| The rating does not take account of the temperature of the secondary medium

c| The rating is based on a steam pressure of 1.0 bar

d| The rating does not allow for condensate forming in the heat exchanger

2. A heat exchanger has a design rating based on a working pressure of 7 bar g.What would be the effect of supplying the exchanger with steam at 3 bar g?

a| The heat output would be greater because the enthalpy of evaporationat 3 bar g is higher than at 7 bar g

b| The heat output would be greater because steam at 3 bar g has a greater volumethan steam at 7 bar g

c| Less weight of steam would be required because steam at 3 bar g has a higherenthalpy of evaporation than at 7 bar g

d| The output would be reduced because the difference in temperature between thesteam and product is reduced

1: a, 2: dAnswers

Page 84: Boiler doc 02   principles & heat transfer

The Steam and Condensate Loop2.8.4

Block 2 Steam Engineering Principles and Heat Transfer Thermal Rating Module 2.8

Page 85: Boiler doc 02   principles & heat transfer

��������������� �������� �����

������� ����������������� ����� ��������� �������� �������������������� �������������� ������� �

������������������� �����������������

������

����������� �������� ���������������������������

Page 86: Boiler doc 02   principles & heat transfer

��������������� �������������

������� ����������������� ����� ��������� �������� �������������������� �������������� ������� �

����������� ������������������

��������������� ������������������������������� ������������������������������������������������������ �������������� �������� ��������������������������� ������������ ���������������������������� ��������������� �� �� ������������� ���������������������� �������������������� ����������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������

��������������������������������������������������������������� ����������!

� �������������������������������������������������������������������������������������������������������������������

� "�������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������

��������� ����� ��� �� ��������� ��� �� �������������� ������� �����������

� ����� ������� �� ������ ������ ��������� ��� ��� ���� ������ �� ���� ������ ��������� �������� #���������������������������������������������������������$������������������������������"����������������������������������������������������������������������%������������&'�������������(''�)�

*����������������������������������������������+'�)�����,'�)�

� ��������� ��� �� ��-�������� ��� �� ������ ����������������������� ��� ���������� #�� ��������������������������������������������������������������������������������

���� �������� ������������ ���� ��� ��������� �������� .'�)� ���� +/�)� ��������� �� ��������������

� �������������� ����0�������� ��� �������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������

#�� �� ��������� ������ ���� ��������� ��� ������� ���� �� �������� ������ ��� ������� ��� ����� �� �����������������������,'�)�����,/�)�

� ������������������ ����1����������������������������������������������������������������������������������������������!

� ���������������������

� ������������������������������������

����������������������������������������������2'�)���+/�)�

� ��� ������� ��� �� �������� ������ ���� �� ������ �� ���� ���� ������ ������ ��� ������� ���������������������������������������������������������3�������������������������������������������������������������������4'�)�$�.'�)������������������������������������������������������� ����� ������ ����� ���� ������ ��� ������ ������ ����� �� ��� �������� ����� ������� �������������������

� ����������� ������������������������������-���������������������������������������������������������������5�,�(�

Page 87: Boiler doc 02   principles & heat transfer

��������������� �������� �����

������� ����������������� ����� ��������� �������� �������������������� �������������� ������� �

������������� ����������������������������������������������� �� ���� ������������������������� ����������������� ��������������� �������������������� ���� !����� ����!�"�#������ $���������

����!�%����! ��&�'�!��(�����%���!� )�����)��� ���&��������! *������+ $���

��,,�� �����������������! �-���

#���������������������������������������������������������������������������������������������� ���������������������������������������������������������������� 6��������������������� ������������

�����1���������������������������������������������������������������� �����������������!��������������1������%5�('�����5�((&���������������������������������������������

����������������� ��������� ���������������� ��� ��� ������������ ����!� ���� ����������������������"������������������������������� �"����������

#$ ����������� �����������������������������������������������������������������������������

%$ ����������� ��������������������������������������������������������������������

&$ ���������������������������������������������������������������

'$ ����������������������� �����������������������������������

($ �����������������������������������������������������������������

-������� ��� ����� ������������ ���� ���� �� ���� ����� ��������� ����� ��� ������������ 7���������� ��� ������������� �������������������$������������������ ������ ������ ���� ����������� ���������������������������������������������������� �����������������������������������������

#�����(�����5�������������� �������������������������������������� �������������������������������������/�������������������������������������������������������������������������������������������8 ������5�9�(��:������������������������������������������������������������������������������� ��������������������������������������

#�����4�����.�������������������������������������� ��������������������������������������8 ������5�/�4�

-��������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������#���������������������������������������������������

)������� %$($&

)������� %$*$#��� �

�� ∆

= ��

� ���� �= ∆�

Page 88: Boiler doc 02   principles & heat transfer

��������������� �������������

������� ����������������� ����� ��������� �������� �������������������� �������������� ������� �

������5�,�5�������������������������������������������������������������������������������������������������������������-���������������������������������������������������������������������������������������������������������(';�������������������������������������������� �������������������������� �����!�� �����"�#�$ % � & ' ( % � & '!�� �����"��#�$ � �./ $. �-.- �./ �.� �/ -�. ��.- �$./)��� ��* � �.- �.$ .- �.� �./ -.� -.� -.) �.

<���������������������(��6�������������������������������������������������/��6�������������������������������=��%�����4�������*������������&��('��6��������������=��%*�������/&�����(9��6����������������%*�������2&�7������������������������������������������������������������ ��������������5�,�4�������������

���������+�, ��������������������� ������������ �� ��������

������ ���� � ∆���������� ����������, ��������������������� ����������"-#�.�/$

0������� 1�����0#�������� /.� �.$

2�������� 0#���� $�� $.- �.�0#�������� �.� .�0#�������� �.� .�

�3� ��� 0#���� $�� �.� .�0#�������� ).� .�

0������ ��� 1�����&#������� /.� �

����������������� ��� �������������������� �������� �����7�����5�,�5�����������������������������������������������������������������������������#������������>�����?�������������������������������������(��6�������������������������������������������������������������.�� 6����������������������������������������������������������������������������+��6������� ������ �������� ���� ����� ���� ��� �6�+� ������� ����� ���� ������ �� ���� ������� ����� ����������������������6�+ �)������������� ����� ��������������������������������� ���� ������������� �������� �� ����� �� ����� ���������� ��� ���� ������ �� ���� ������������ ����������� ���� �������� ���������������������

Top

Sides

Base

10 50 90 130 170

25

20

15

10

5

0

Temperature difference °C

W/m

² °C

)����������������� ��������������������� ������������� ���������������������

������ ��� ������ ����������� ������������ �������� �����-����������������������������������������������������������������������������������������������������������������7�����5�,�(������������������������������������������������������������������������������������������������������������������#����������������������������������������������������������������� ����� �� ���� ������ ��� ��� ������ �� �������� ����� �������� �� ���� ����� ���� �� ���������������������������������������� 7��5/���������������������@����������������������������������������'�5� 7��/'���������������������@����������������������������������������'�(������������������������������������������������7�����5�,�(��������>���������?��������������

Page 89: Boiler doc 02   principles & heat transfer

��������������� �������� �����

������� ����������������� ����� ��������� �������� �������������������� �������������� ������� �

)����������4����� ����� ����������������

-��������������������������������������������7�����5�,�5�������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������-������������������������������������������������������������� (/�9�)� ���� //;� ���� ���������� 0��������� ��������� �� ������ ���� ��� ����������� ���� ���8����������������)��������������������������������

��������������������������������������������������������������������������������������������������������3���������������������� ��������������������������������%���&����������������7������������������������������� ���������=�������������������������������������$����������

7������������������=��������������������� �������������������������������������������������� ������ �������� ������� ���������� �� �������� 3� �� ������ ����������� ��������� ����� �����������������������������������������

#������������������������������������ ������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������ �����������������������������������������������������������������������>�������?��3�������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������7�����5�,�5

30

18 000

40 50 60 70 80 90 100

00

10 000 20 000 30 000

16 000

14 000

12 000

10 000

8 000

6 000

4 000

2 000

������������������

������������ ����

��.��

�������������

������������ ������.������� ��������

��� �������������� ���� �

��� ������ ����� ���� �

Page 90: Boiler doc 02   principles & heat transfer

��������������� �������������

������� ����������������� ����� ��������� �������� �������������������� �������������� ������� �

)�������+

),����� %$-$#7�������������������7�����5�,�4�����������!

.����#$ ������������������������������ �����������������$���

.����%$ ��������������������������������� ��������������������

� ���������������������������������������������������������������������������������#�����4���������4�����������5�������������������������������A��5.��+�%�������������&�-�������������������������������� 6�����@��A�((��6�+ �)�������������+�����������������������������%���A�4�,��B 6� �)&������������������������������������%(�'''�� 6�/&

� ���������������������������(/���������������������%0�������A�2�+/'�� 6�/������A��'�/��B 6���)&

� ���� ����� ������������������������������� ����������������� ������������ �������� �������������������������������������+�)���9'�)����5���������������������������������������������������

� �������������������������������������/''��������������������������������������5'����������������������������������%����A��'�/��B 6���)&

.���� #� ����������� �������������� ��������� ����� ���������������� ����������� ��������

0���� ��� ����������1#$ -������������ �������� �����

1%$ -���������������������������������

1&$ -���������������������������������������������

1'$ -�������������������� �����������������������

.����#$#� ������������� ���������� �����

�����

�����

�����

���

���

������������������� � � ������������������ � �� � ��������������� � �������� ��������������� � �� �

��������������� � ���������������������������������� � ��� ��������������� � �������!"#�$��

∆∆

��

��

�$�%�����$ � �&'� !( !" �)�����"���� � � ��%����

� ���� � �������� �

Page 91: Boiler doc 02   principles & heat transfer

��������������� �������� ����

������� ����������������� ����� ��������� �������� �������������������� �������������� ������� �

)������� %$*$#

�����!�������������������������������������������� A ����$������

�� A 1������ ������������������� A 0������������������������

)������� %$($&

��� ��

�∆

= ���

�$ *����������������&'�������

*����

∆=

=

�����������

���������

���������� ������

( )

��������������� � �������

�������������� �� ������������������������������������� ������������

�������������� �� ��� ���

!� ��������� �� ��� ���

===

���������������������� �����������������

�����"�#����$ �

!� ��������� �� ��##%��$

��� �& ��$�'(���������%��)

"������##%���������������

"����

= ∆

=

=

���������

���������

���������

�������

� �����

����������������������������������

� ���� �∆�

� C�C �DCEEE

FCCGCCHEC�

I

C� F �

� � CCJCC�

� KL �CCJCCF �

DDCC�CCILCC�CCIHDCEEE

∆=

=

=

∆ =

∆ =

=

� ����������

� �

���������

���������

� � 23��

� �

� � 45��

� 67��

Page 92: Boiler doc 02   principles & heat transfer

��������������� ������������

������� ����������������� ����� ��������� �������� �������������������� �������������� ������� �

.���� %� ����������� ���� �������� ��!� ����� ��� ������,���������� ��������� ����� ��������������� ��������������������

� #�������������������������� �������������%3(�����35������5�,�9&�������������������������������������������������������������A��'�

� #��������������������������������������������� �������������%34�����3.������5�,�9&���������������������������������������������������������������������� ��������������������������������������������

� #����������������������������� �������������������� ���������������������������������������������������������������������������������������������

.����%$#� ������ ����� ������� ������

�����!�� A ����$�������� A 7������� ������������������� A 0������������������������

)������� %$($&

===

=

�������������� ��

� �������������������������� � �

�� ����������������������� �� �

����������� ����������������������

������� �� �����

���������

��������������� ������������� ������

� � ����

����������!�����""��� � !�# ����$%�&

��'����� ����������������()*�

������������� ������ # ��

����$ +�,$�'�������- ������� # �� ��.�� �.�

� +���

��������� � �����

=

=

����� ����� �����

���������������������������������

����������

���������� ����� ��� ������� �������� ����������

����������

����������

��������������� ���� ��������� ��� ���� � ����

� �������

� � � � �

� ���� �∆�

+ �����,����� �

����� �� �����

� �� ������� �

��������-������������

=

��������

� �

�������

�������

� �

� �������

� �����

Page 93: Boiler doc 02   principles & heat transfer

��������������� �������� �����

������� ����������������� ����� ��������� �������� �������������������� �������������� ������� �

8��� ����� ���� ��������� �����"� ������������ 9(-� �:� ��� �����������"� ���� ����� �����������������"� ������������ 9&*;� �:$�0���� ��� �"����!� ���!�������������!� ���� ����������������"� ��� �,������$� 0������� �� �� ���� ������� �� ��������� ������,����� �����"������������������������������� ����������������������!������� ���������������� ���� ������������ ����� �"����$

<�� ��� �� ����� ���� �� ������� ��������"!� ��� ��� ����� �"� ��������"� �� �������� ������������ ������������� �$�$� ���� .���� %� ���������$

)������� %$*$#

�������������� ���

������������������������� �� �

������������������� ����������� �!���" �

" #$" ��� ��%�� �!��� �%�

� #���"

���������

���������

���������

������������������� ������������� ���

��

� ����

�����������$�� � ����!"

#�$���$�%�����������$�� $ � �&�� !( !" �

����������������$��.%�����$���������! � � �

����������������$��.%�

���������

�������������� ������ ������ ��!!���� ������ ��

�����/����������! � �� �

���������$%��"� � ����������

� � �� ��

���������!�0������1 � � ���������

� �

� � �������� �

��� ��

�∆

= ���

∆������� ����� �� ���

������������ �������

� �������

� �����

���������

���������

���������

��������

�������� ��� ��� ������

� ������

�������� �������������������������������� � ����������������

� � � �����

� ����������������

��� ���������

��������

�������� � ������

Page 94: Boiler doc 02   principles & heat transfer

��������������� ��������������

������� ����������������� ����� ��������� �������� �������������������� �������������� ������� �

���������

#$ 1�� ���������������� ��� ��������!�#$(�������� �,� �%$=��� ��� �,� �#$(�������� ����������������>(�?$�0������������#$'�������$�0��������������������������%=�?�������� ��� � ��� ����������� (=���� ���� � ��������$� 0����� ��� ��������� ����� ����� ��� ���� ��� $�1���,�����"�������������� ��� ��� ���������������� ���� ��� @

�M 9�,9'�� �

�M +�(,'�� �

�M +(,�� �

�M 5�'2(�� �

%$ A��������� ��B������� #!��������� ��� ���� ����,������ ����� ��� ���� ���� ������������� ��� �������� ����"������� ���� �����������������������'��C�� ��(��C�@

�M +5��� �

�M /2��� �

�M 2/��� �

�M (+��� �

&$ A��������� ��B������� %!� ����"��������� ��������� '����� �� ��� ��������� ����������� ����� ��� ���� ���� ������ �������@

�M (4�� 6� �

�M 5+�� 6� �

�M .9�� 6� �

�M (5+�� 6� �

'$ %==� �������������%(�?���������������������� ������������������������;=�?$�D�����������������#(��������$�1���,�����"����������,���������������������������� �9���������E�=$'� FC ���?:@

�M ('��� �

�M (/��� �

�M (+��� �

�M .��� �

($ ������ ��� ���� ����� �� #� C�� ��� ������ ��� �� ��� ������� ��� � ��������� ��� *=�?� ����������������������������#=�?$�G����������������������������;������$�������� ������ ��� ��������� ����������� ���� ��� � �����������@

�M 4(9�� 6� �

�M 4+2�� 6� �

�M 4/5�� 6� �

�M 49+�� 6� �

Page 95: Boiler doc 02   principles & heat transfer

��������������� �������� ������

������� ����������������� ����� ��������� �������� �������������������� �������������� ������� �

�������������������������������� �����

*$ <����"����������� ��� ����������������������������� ����������� �������������� � ������������ ������� ��������@

�M ������������������������������ �

�M N�������������������������������������������������������� �

�M N�������������������������������������������������������� �

�M N���������������������������������.������������������������ �

Page 96: Boiler doc 02   principles & heat transfer

��������������� ��������������

������� ����������������� ����� ��������� �������� �������������������� �������������� ������� �

Page 97: Boiler doc 02   principles & heat transfer

��������������� �������� ������

������� ����������������� ���������������������� ��������������������� ���� ���������

����������������������� �������������

����

����������

��� ���

���

��

����

����

����

����

����

���

����

Page 98: Boiler doc 02   principles & heat transfer

��������������� ��������������

������� ����������������� ���������������������� ��������������������� ���� ���������

�����������

�������������� �������������

�������������������� �������������� ��������������� ���������� ��������� �� �� �������� ��������������������������� ������������������������������������������������ ���� �������

� ������������������������ ������������������������������� ����������� �������� ��� �� ������� �������������� �� �������� ��������������� ��

� ��������������!������ ��������� ����������������������������"�� ������������������������������� �����������������������������������������

������������� ���������������� ��� ��� ������ ��������������� ����� ������� ��� ��������������������������� ���� ���� ���������������������������������� ���������� ���#������������� $� �������� �� ������������������ �������������������������� ��� ���� ����!������������� ����������������� �������������������������� $� ��������� ����� ��� ���� ����������������������� �����������

��� ��� �������������%���� ���������� ������������� ������������������������&���������� ��� ����������� ������ ������������������������������ ��������������� ������ ��������������� ����������� ����������������������� ����������� ��� ���������� �� ��������� � � �������������� ������������������������������������������ �� ������� ����� ������� ���������� ������� ��������������������������% ���'���������(�� �����������������

���������������)�� ��� ������ ���� ��� ������� ��$� ���� '���� ����#�����(�� ����� �� ��������� ��� ���������������� * ������������ �� ��� �� ��� ��� ���� ��������� ������������ �������� ������ ��&$��� ���+�,�-�

�������������������������������� ���$� ���������������������������������� �������� ������������������ ����� .���������������������� � ���

�������������������������������������������������������������������������������������������������� � �����/���������������� ��� ������������ �������� ��������������������������������� ������������ �������������������������� � ����

��������������� ����������� �������������������������� ����% ��� ��� ������� ������������������� ������������������������������� ���� ������� ��������������� ��������� ������� ��������������������������������� ������������� ������ �� � ������������������������������ � ����� ���� ��

��� ������ ������ ���'��������� �� ��(������ ��� �������������������� ����� ��������������� �� �������� � ���������������� ��� ������ ����������������������� ���� ������������ ������� ���� ��'� ����� ���� �������������(������������ ������������ ������������������������������

��� � �������� �� �������������������������������� ����������� �������� ������ ����������������� ��������� �� ��������������� ������������� ������������������ ����������������������)������������������������������������� ���������������� ������������������������� ������������ ������ ����������������������������������� ��������������������� ���������� ������� ������ ������� ��������� ������������ ������ �� � ������������������������������������������������� �������� ������������� �������������������������������������������������% �������0,1������� �����������������������������%�����������������������������������������������������231������� �������������

� ���� ���

Page 99: Boiler doc 02   principles & heat transfer

��������������� �������� ������

������� ����������������� ���������������������� ��������������������� ���� ���������

���������� ���� ������� ������� ��� ������������������������ � ����������� ������� ��������������� ��������)����������������������������� �����������������������%����������������� ������ �������������������������� � ����������� ������� ��� ���������� �� � ���������� ����� ����������������+�43�4����� ������� ������������������������������ � ������������ �������� � ����������������������� ������ ��� ����5/6�����������������������������������+����������7��������������������� ��������� �������������� ����������

����������������� ��������������������� ���������� ������������������� �������������������������������������� ���� !�"�#���������������������������������������������� �"� ��� � �� ��������������������������������������������������"� ����� � ������������������������������������������������������"� �� �� � �����$��� ����������� ���� !�"�# ���������������! "#��$���%&����'�������!������!�������������� ���(�%'�������������! ")��$���%&����'�������!������!�������������� ����� ���������������! "#��$���%&����'������������!�������������� �����(�%'�������������! ")��$���%&����'������������!�������������� �����

������������� ����������� �������+�43�4������������������ �� ������ ������ � ������ � � ��8/8���������9���������� ������������ ��������������������� ������������ �������� ���������������� ���� ��������������������������� �������������������������� ������������������� ���������� �������������$��� ����������������� �������������������������� �����

��� ������������ �������� ���� ��������� ����� � ������ ��� ������ ��� ��� ���� ���� � ���� ��� �������� ����������������������������������� � ��������� ���������� ��������������������������������������������� ������ ����������� ��� . ���

����������������� ���������������������������������������� � ����� ������������������� ������������������ ��� ��� ���� ������ ���� ���������������)����������������������� �������+�43�+� ���������������� ��������������������������������������������� ��������+�43�-�� ������� ��������������������� ��������������������

������������������ ��������������������� ���������� ��������� ���������������%����&���� �'������������ ���(�)������#����������������%�������������� ���� !�"�#*��������� ������������� *� � ���+��� � � ��

&���� �'������������ ���(�)������#���������������%�������������� ���� !�"�#*��������� �������$����������,-"�# ���&���� ����� �������$����������,-"�# ������������ �,�.�����$����������,-"�# ���&������� �������$����������,-"�# *�+��� �.������$����������,-"�# ��

������������������ ������������������������������������������������������������������������� �������������������������

���� �������������������� ������������������������� ���������� �������

���������,��/� ����������������������������'�'���'��� �����������/� ����������� # . � �. ,� 0 . ). - 1������������� ! # �+��� �+�*� �+��� �+� � �+��� �+�*, �+� , �+��, �+ �*

Page 100: Boiler doc 02   principles & heat transfer

��������������� ��������������

������� ����������������� ���������������������� ��������������������� ���� ���������

�!��"���#$�#9��� �� ��������&%������+�:�4������� ���

%���#� ���������������������������������� �������������'#��������������;��-70� <(

%���� �����������������������$� ����

%��� � ���������������� ���������������

%���&� �����% ������������������������� �����������������������������������

%����� ������������� ������� �������� ���� ����� ����� ��� ������������������

'��(����)���������������(���������������"�������*� !�������������������������������������;��+�7������'-�7�����(�� ����� �������������������� ������ ��������� )������������������ � ��������������*�� � * � $� ���/�;�7,3�<*�+,9

%���#-���������������������������(��)���������������.�"

!�������������������������������������;��+�7������'-�7�����(

9� � ������������������'9=>(�� ������������������������������������ ������������������������� � ������������������� �������� ����� ������������ ������,?1����������������������������������%������ ������� �� ��� ���� ��@��� �,�

�������������������� � ��������������

��������������������� ������������� � �!"�#$%#�������������������

�"�#&��'��������������(��� �

��!"�#$ #�

��

�������������������� � �����������������

������������������� � ����� ��� ��������� ��� �

� �

������ � ������� ������������

� � ������� ���������

� !����"������"#���$�%%����&��

'"�������((#�� � ����)������(����)*���

����%*��� '"����"������"#������"���&*��+� ��%

�������������� � � � � ��� �

� � �����

�*��("����"�)��(�

,��-����!������.#�$�"������"#��+� �

� ��/�� ��

� �����/���0��

������� ��� ��1�� �� ��,, � ����%*������� �

�����

���� �������1

����� ��,,

� � �

� � ����

� � ����

� � � �

� � � ������

%���-��������������������(��������������

Page 101: Boiler doc 02   principles & heat transfer

��������������� �������� ������

������� ����������������� ���������������������� ��������������������� ���� ���������

%���&'����!�������������(��)����)��������������������������(������

#�% �����������������'���������������������(�� ����������������������������� ������������������������������������������ �� ����� �����% ����������������� �� �������� ����� ������%����� ������������������������ ���

/�0-������������!�������������"����1�(��������������

���������������� * � 2 �3�'

������ � � ����� �������

� � ��

� � ����������������������������

��������� ��������������� � !

"�������##��� � $%$&���

"���������������'� � $((

� � � )� �$(()!

� � $$*

��+�

� �

������

��+$$*

$

������ � �������

/�0�����(��)��������������#4�5��������������

��� � ����� ����������� � � ��� �� �������������

��������������� ��� �

������ � ��

���

� � ������ �

%��� 3��������������(���������(�������

@�������������� �� ���� ��� ������ � ������������5/6������������������������������������� �������������%��������������� �� ���������������431������������������������������������

������������������ ��������� � ������� �������

� �����

Page 102: Boiler doc 02   principles & heat transfer

��������������� ��������������

������� ����������������� ���������������������� ��������������������� ���� ���������

%����3��������������(��������������6��������������������������1���

/�0�������������������������������

�������������� ���� �������� ���������� �� ���������������� ����

���������������������� ������ �

��������� ����!"�"����������� ��# $��� �

%���������&�� �!"���������� ��# ��

'������� ���!����������������

� �

������������� ���������� ��� ��������� ���%���������������� �!"

(�)���� � ��

�*'������� ���!���������������

������ � ������������ �� ������+�������� , �$��� �

(�)������� �����*

������������� �*

(�)��� ���

$�

�������������������*������� �������

(�)������� �����$� �

�������� �� � �� � ��

A���������+�43�-����433����� ������������������������3�-,?��+ *�������� ������ ��� ���� ����$� ���

���� ����������� ������������

������� �

���������� �� ���������������������� ������������������������ ���� ������ ������� ����-���B�-����� �

��������� ���������������������� �������������� ����������������������������������� �������������� ��������� �����������������������������������������������'����������(���� ����������� �� � �������� ����� ����������������� ����������������� ���������������������������'�����������(��!���A �����+�43�4������������������������

+���������2��������������������������������������������3

�������������� �

������

�������������

��������������� �

Page 103: Boiler doc 02   principles & heat transfer

��������������� �������� �����

������� ����������������� ���������������������� ��������������������� ���� ���������

C�������������������� ��� ��������������������� ������ ������� ���������������� ������������������ ��� ��������������������������������������������������� ���

��� ��� ���� ��� ���� ��� ������ ���� ����������� ������������� ���� �� +�?��� ������ ��� ���������������� ����� ����� ��������������������������� ��� ���������������������������������� ���������� �������� ������� ������������� ���

��� ��������� ����� ������ �� 433����� ������� ��� ������ ���� �� ��� ���� ���� ����� ���������� ����� ��� ������� �������� �����������

+�?����%��3�-,?��+ *���;��4�3��+

9����$�������0��+�����4��+��;��7��+���������������������� ���� �����$� ��������������������� ��������������� ���� ����

�� ���� ��������� ���-+����� �������������������� ��������������������������� � � ���

��� �������� �������������� ���������� ��������������������� ������

��� �

� �� ������� ?71� ��� ��� ?,3� � *� �;� � 0-4� � *� ��� ������� ������� ����� ������ ��4?�������� ���� ������������� �������������'����������(���� �����

������� ���� ���� ������������ � ��

������������������������

������ � ������� !��� �� �����!� ������������ � ��

��"�������� ���������� ���������#

����������� ���� ��������������������

���� ������������������ � �������������

������� �

����������������������� ���� ��������+�,���

������������������ ��������������������������� �� ����

������

-7�-8

��� ������������������� ����������������� ������������������� ��������

�������� ������������ ���� ����������������������������������������� ������������

Page 104: Boiler doc 02   principles & heat transfer

��������������� �������������

������� ����������������� ���������������������� ��������������������� ���� ���������

+������������3�������������������������'�'�

9���������������1���������� ���������������������������� ��� ��������������������������� ��� ����������<���������������� ������������� ���������� �������� ���� �� �������������������������������� �� ���������������������� ���������� ������������ ����������� ����� �� ������������������ ���������� ����������������� ������ ������� � ������������� �� ����� ��� ����������������������������� �� ���� �������� �� � �������������� ����� � ������� ������������� ���� $� ���������������������� �� ������������������������������� ������ ����������� ��������������������������������������������������������� ��� ���

)������������������ ��������������������� ����� ��������������� ���������������������� ����������������� ����������������������� ������������ ��������������� �� ����������������������� ���� ���������� ����������� ��������������� ����������� ����������������� ���������������� ���������� ���� ����� �

!�������� ����� ���������������������������������������������� ������������������������������������������������������������������������������������� ������������������� ��

<������� ��� ������� ������ ������������� �������� �������������������������������������������� �������������������� ��� ������������ ��A �����+�43�+�

��������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������� ����< ������ ������������������������������������������������� ��� ������������������ ��������������������������������������������� ����

������������������������������� ��������������������������������������� ���������������������������������� ����������������������������������������� ������������� �������� ���������������������� ���� ��� �������� ������ �����������������

<��������� ������������������������������������������������������������ ��� �������������� ������������������������������ ���� ����������� ������������� � ���� ���������������������� �������� ��������������������������� ����� ����������������������� ����� ��

�������������� ��� ���� ������������������������������������������������������� ��� ����� ��������������������������������������� ����� ��� ����� ������������� ��������� ������� �������� ������������������� �����������������������������������

<����������� ����� ��������� ������������������������������� ������������������� ����� ������ ������������ ���������������� ���������������������������������������$� �������������������������������������������������������� ��� ��� ���� ��������������

������������� ��

�����������

Page 105: Boiler doc 02   principles & heat transfer

��������������� �������� ������

������� ����������������� ���������������������� ��������������������� ���� ���������

�������������� ����������� ������ ���� ����� �������� $� ��� ������������������ ������� ����������� ����������������������� ��� ����������������������"������ ��� �������� ��������� ������������� �������� ����������������������� ���� ������������������������������� ��������$� � ��������������� ������������ � � ����������������

A��� ����� �������� � ��������� ������������������ �� �������������� ��� ��������� ��� ���������������� ������������������� ������������������������� ����������� ���������� ��A �����+�43�-�������� �������������������������������������� �������������������������������� ��� ����� ��������������������������������� �� ����������� ������ �������������������� ������������������� �� ������� ��� ����$� ����

������ ��������������� ����� ���������� �� ���������������� ������������������������ �������� ������ �������������� ��������������� ���������������� ����������� ��� ��������� ��� ��� �<����� ��������� � ��� �� ��� ���� ������ �� �� ������ ��� ���� ���� ���� ���������� �� ���$��������������������������� ��� ��� �������������������������� �������� $� ��

���� ��������������� ������������ ������� � ��������������� ������������ ��� �� ��������������������� ��� ����������� ������������������� ������$������������������ ��� �� ����)���������������������� ����������������� �������%��� ����������������������� �������������������������������������������������� ��� ������������ ���������� $� ��

5����������!��)���������6:���������������������;���:'�������������������������; ��� �������� �� ����<�����6 ��� ��) ������ ������ ��(�� �� �����=����� ���<������ �� ���� ������� ������ (�� (��� ��� ���"��������� ��(��������6 ��(��������"�����������������������(����"�����

��������������������������������������������������� ���������������������� ��������������� ���������������������������������������� �������% ����������������������������������������������������������������������������������� � �����%������������������ ������������������� ��������������������������������� ��� ������ ��������������������������������� �����������

� ����������'���� ��������(�� .�����������������������������������

� ���������������'����� ��������(������������� ������������������������ ���������� �������������������% �������������

�������� ��������������������������� ����� ���������������������� ������������� �������������� ��������� ���������� ���������������������������������

+�������,��1��������������

������ �� ������������� ��

�� �����

��������

Page 106: Boiler doc 02   principles & heat transfer

��������������� ���������������

������� ����������������� ���������������������� ��������������������� ���� ���������

��������� ��������������������������������'� ���������������������������� ����������(�

����� ���������� .��������������������������������)�������� ������������������ .���������������������������������% ����'��������(�������< ���������� ��� ����� ���� ��� ����������� ��� ������������������������������������������������������� ��������������� ��������������� �������������������������������� ������������������� ������ ����������������������������� .���������������������������������� ������� ��������������� ��������������������������� ������������

�������������9��� �� ���� ��&%������+�43�4������% ��������������� ��?,3� � *���������� �� ����� ���������� ����� �������������������4�4���������������������� . ������������������������D����������+3 ����$� ������������?,3� � *����������� ����������������+�7������������ �����������������������������9� � ����=��������>����'9=>(������������������'#������7�2�� �������������������� .������������� �������������� ��(�

��>C23���������������� �����������D������+,���������������������������������������������� ��� ���

������������� �������������� �������������������������% ������������� ���������������� ���� ��� � ��������$� ������������������� ������� �������� ��������� ������������������������ ��������������)������������������������ �������%��� ����������������������������

������� �������� ��,+� <������ ������� ������ ������4�4�������������� ��������������

������ ������� �

� �� � �� �

���� � ���� �

� ����������

��

���������������� . ���������������D�����+� ����$� ������������?,� �*�� ��-�7������������������� �������� � ������������������

��>C4,�D&� ����������� 'D���;�2(�������>C+,�� �������������������� 'D���;�4?�7(������� ����������� �������������������������������<���������� ������������������������������������������������������������������������ ������������������������ ����������������

��� ������������������� ���������� �������� . ������������������������������� ���� �������������� ��������������������������� ����������A��� �������������� � ���%������� �� ��������������� ��������� ��������� ������������������ ������������ .������ �� ������������ ������������������� ������ � ����

4� =����?,3� � *���������������� ��4�4������ ������� ��� ��������������������� � ���

+� =������������������������������������������ ������� ���$��������������������� ��������� ���������������������� � ���

Page 107: Boiler doc 02   principles & heat transfer

��������������� �������� �������

������� ����������������� ���������������������� ��������������������� ���� ���������

����������������� �������� .���������� �������� � ���� �� ������ ������� ����������������������������'������� � ����������������������������� �����$� ���������������������������������������������� ��� ������� ��������������(�� ��� ������ ��������� �� ���� ��������< �� �������� �������������������� ��� �������������� ���� ������������������� ������������������� ���� ������������������������������ �� ��������������������$� ������������������������������������� ���������

���������� ��� ������������������� ���������������� ����������������������������� ����� ���� ������������������� ����������

)�������������������� ����� ���� ���� ����� ������������������ ����������������� �� ������� ����������������������� ����������������� ��� ��� ��������� ���������� ����������������������������� �������������������������� ���������������������=����������������������� ����������������� ��'� �������������������(�������� ��� ��� ������� ��� ��������������������������������� ������������)���������������� �� ������������������������������ ��� ���� ������������ �������������� ����������� ��������� ������������������������������������� ��������������� ���

< ��������������������������� ��� ����������������������%������������� ������������ ���������������� � ���� ������������������ ���� ��� ��� ������ �� ���� ��������������������������� ���������%�������

A��������%���������������������������� ��� �������� ������������������������������������������������� ������ ���������������������������������������������������������� ������������ �������������������������������������������� �������������������������������$� � ���������������������������������������� �������������������

��������%����������������� .�������� � ������� ������������������� ������������������� ���� ������������������������������ �����������������������������������������������)�������� �������%��������������� �������������� ������������������������� ���� � ������ ������������� ������������ ������������ ��� ���������� ���������� ���� ����������%��������<�������� ������� ����������� ��� ���������������9��� ��������������� ���� ���������������� ���9����� �����2,9���� ������-��*���������������.������������� ��� ��� ������� ���� ������ ��� ����������������������������� ������=��������� ������������������� �������� �������� ��� ��������� ���� ��������������%������������ ��������

!������������������ ����� ������������������������ ������������������������������� ���������� ��� �������������� ������� � �����A����� ���������� ��������������� ����� ������������������������������������������������������������������� �����% �������������������������% ���������� ����������% �������������������� ����������

<��� ������ ���� � ����������� ������ ������ �������������������� ���������� ������������������� ���� ����� �� ��� ��� ���� ��� ������� �������� ����������� ��� ����� ��� ���� � ����� �����% � � ����������������� � �������� ��� ���������������������

Page 108: Boiler doc 02   principles & heat transfer

��������������� ���������������

������� ����������������� ���������������������� ��������������������� ���� ���������

���������������������'���������������������������(������������������� �������������������� ������������ ����� ���&$��� ���+�,�-�������������������� �������������� � ��������� ���� ������+�43�2�

�������������"�� ������������������������������������� � ������������������� ������������� �� ������������������������ ���������������������������������������������� ������������������������� ���������������/��������� ����� �������+�43�2��������������������������% � ���� ��� ���

9����������������������������������������� ���������������������� �������������������������� � ���� ��������������� � ����������� ������ ����������������� .��������������"�� ���������� ���������������� .���������������������� ���������� ����������������,3��������-33����

���������0��4������������������������������������������ �5��3���2����������������'������ ����� ������� ���� !�"�#

����������!�����! *�� � �����

�!��!��������$������! ��� � ���

6%�������������������!�����! ��� � �����

�!��!��������$������! �*� � �*�

4������������!�����! �*� � *��

�!��!��������$������! ��� � ���

*�������������!�����! �� � ,��

�!��!��������$������! � � � ���

��������������!�����! �� � �*�

�!��!��������$������! �� � � �

�����

�����������������

��������������

������'��������-��%�.��!

+�������0��6��������������5��3�����������

�������

������� ���������������������������������������"�� ������� ����� �������������������� ������������� ��������������������� ��A �����+�43�2��!������ ��������� �����������"�� ������������������������������� ����������� E�� ������������������������ �������������������� ����� ��������� �� ������������� ������"�� ����� �� �������������������� ������������������ ������������������������"�� ������������������������ �������������� ��������������������

Page 109: Boiler doc 02   principles & heat transfer

��������������� �������� �������

������� ����������������� ���������������������� ��������������������� ���� ���������

���������

#� 3�����()�����������������1��������������(���$,-��>$,-��&������'������������������""����)����������&�����'����������.�"�������������4>�� ?����������������������@�� ?��/'������:�;������(�������������$5?���,-������������(������(�����"��"����(�����!������0�

3""��!������1)����������(�������)�������������A

�F 4+�,�� �

F 0�7�� �

�F 43�2�� �

�F 4+�+�� �

� 5���������������������(�������������1��������������������A

�F ����� �������������� �� �

F !��������������������������� ������ �

�F !���������������������$� ��� �

�F ���� ������������ �������� �

� 3"��������:�;�����(����������������)����������������������������$.# $$5?�+�,-�

5���)�����(��������������)������(��������������A

�F <������������ �� ������������������$��� �� �

F A���������� �� �

�F A���������� ��������� �� �

�F <������� ���������� ����������� ���� �������� �

&� ����������������������������������"�(�����)���*

�F ������ ������ ����������� �������� �� �

F <����� ��� ������������ ������ ��� ����$� ��� �

�F <������������ ����������������� � ����������� ������������� �

�F <������������� ��� �� ��� ����$� ��� �

�� 5���������(:�;������)����1���""�1(������������������������������������������������������)������������������������A

�F +?,���2?3 �

F 2,3���4 423 �

�F ?,3���4 033 �

�F +?,���?,3 �

Page 110: Boiler doc 02   principles & heat transfer

��������������� ���������������

������� ����������������� ���������������������� ��������������������� ���� ���������

�������������������������������� �����

B� $��(������������������������������������()�������������������B�,-������"��������� ������������������������������������������5���)���������""��!����������������"����������������������/'������:�;������(�����������@$$5?���,-0A

�F +,7� � * �

F -?+� � * �

�F +?0� � * �

�F 4:,� � * �

Page 111: Boiler doc 02   principles & heat transfer

������������� �������� � ������

������������� �������������������� ���������������� ��������������������������������� �������

���������������������� ��������������������

����

����

��

��

��

��

��

�� �

����

����

� ��

����

����

� �

���

Page 112: Boiler doc 02   principles & heat transfer

������������� �������� �������

������������� �������������������� ���������������� ��������������������������������� �������

������������� ��������������������

������������� ��������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������

��������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������� ��������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������

������������� �������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������� ���������������������������������������������������������������������������������������������������

���������� ��������������������������������� �������������������������������������������������������������!������"��������������������������������������������������!���������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������#�������$�%%�%&

'����&�� ( )���������������*�� +,� ( )�������������������'�*�- +,�� ( .�����������������������*�������������������������������������������,�*�- +��,� ( /���������������������������*�0,�� ( .���������������������������*�- +����0,

#�������$�%%�%��������������� ���������������������������������������������*�����������,��������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������� ������������

1���� ������������������������������������������������������ ������������������������*����,����������������������������������������������������������������� ������

"����������������������������������������������������������������������������������������������������������������������� �������������������������������������������������������

2���������*������������������������������������������������������,���������������������������������������������� ����������������������������������������������������������������������������������������������������

�������������������������������������2��#�������$�%%�%�������������������������������������������������������������������3������������� ����������������������������������������������������������!���������������� ���� �������������� ������ ����� ���� ������ ��� ���� ������� ��� ����� ��� �����������4���������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������

2���������������������������������!����������������������������������������5�����������������������������!�������������������������������������������������������������������������������!��������������������������������������������

�������������������� ���������������������!����������������!��������������������������������������������5������������������������������!������������������������������������������������������� �������������������������������������������������������������������������&

�������� �� ��� ������� �

� �

��

Page 113: Boiler doc 02   principles & heat transfer

������������� �������� � ������

������������� �������������������� ���������������� ��������������������������������� �������

� ��������������������������0������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������� +����������������������������������.������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������*�����������������������������������������������������������������������,���������������������������������������6������������������������������������������ ��������� �������� ����������� �� ��������� �� ���������� ��������������������������6����������������������������������������������#������������������������������� ������ ����� ���������� �������������� ������� ������������ ��� �6�� ��� ���� ������������������0����������������������������������������������������

� ���������������������������������������������� ������������������ ����������������������������������������������������������������������������������������������2�������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������6������������������������������������������

"������������������������������������������ ���������������������������������!������������������������������������������������������

� �����!������������������������������������������������������������ ���������������������������������������������������������������������������������2�����������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������!������������������������������������������������

� "�������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������"�������������������������������������������!����������������������������������������������������������

2�����������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������!�����������������������������������������������������������

����������

��������������������������������������������������������������������������������*��������7��8���������9��8�����,��������������������������������������������������������������������������������������������������������!�������������������������������������������������������������������������������������������������������������*���/������$�%%�%,�

.����������������!���������������������������������������������������������������������������������"������������������������������������������������������������ ������

����������

����������� �������

�� ���������������

���� ����������������������������

Page 114: Boiler doc 02   principles & heat transfer

������������� �������� �������

������������� �������������������� ���������������� ��������������������������������� �������

�����

�����

�����

���

���� ���� ������������������������� ����

���� ��������������������������������������������������������� ��������!����

���������������*����%����:,�����������#!�����$�;�%����$�%<�%�����������������������������������������������������������*����(��7�%;��-+����0,����������������������������������������������������������� ���������������������������

�������������������������������������������%$�<<<�����������������9�0����=<�0����$�������������#�������$�=�%&

'����&� ( )����������������������������������*�',� ( %$<<<����� ( 7�%;��- +�����0� ( =<��5��9��(��:$�0� ( $�������!��>�=<<��(��?�$<<������

������������������� �� ������ � ��

�������������������

�������

� �

� ������

.������������������������������������$�=�������2��������������������������������������������������������������������������������������������*��,���������������2���������������������$�%%�%�*���!������������������,�����������������������������*��,���$�=�������$ ?>>�9;��- +���

������ ������������������������������

��������� ���������������� ������!����" #�� �������$�����%����� ����������� &���� �$�������� ����� ���������������

����� '( �� ��� �� ������)#�� �* ������� ������� ������� ������� ����� ��� �+ ������� ������� ������� ������� ����� ��� �, ������� ������� ������� ������� ����� ��� �- ������� ������� ������� ������� ����� ���

���

�������� # ���� �

��

Δ= ��

Page 115: Boiler doc 02   principles & heat transfer

������������� �������� � ������

������������� �������������������� ���������������� ��������������������������������� �������

���������������������������������������������������������#�������$�%%�%&

'����&�� ( )������������������������������������������*�� +,� ( �������(�)����������������������������������(�>=>��'�� ( �������������������������������������������������@(�$?>>�9;��- +��� ( /��������������������(�=<�0�� ( .��������������������(�7�%;��- +����0

����������������#�������$�%%�%4���

����������� ����� �������������� �� ��� �� ������������� �����������

������������ ���

������������ ���������

�������������� ������ �� ��

�������� ����

������� �

� ������� ��� � ����

'����&�� ( )�������������������������������������*�� +,� ( ���� ��(�)����������������������������������������(�%7��'�� ( ������������������������������������������������� (�$?>>�9;��- +��� ( /�������������������(�=<�0�� ( .������������������������������*����,�(�<�:��- +����0

����������������#�������$�%%�%

�����$�������������������������������������������������*����,��/����#!�����$�;�%��������������������������������������������(������ ���(��%7��'

�����������������������������������������������������������������#�������$�%%�%&

������������� ����� �������������������� � � ��� �

� ������������� ��� ����!�

������������ ����

������������

����������������

����������������

����������

����������

� � � ���������

����� �

� �

� �����

( )� � �

�����%���������������������������������������������������������������������������5����/����#!�����$�;�%&

������������������������������������������ ( ���������A����������

�������������������������������������� ( ?��'��A��9��'

"������������������������&����'������������ ( �)�&*'��������������������������������������8�������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������8���������������������������������������������������������������������������������������������� �������� ���� �������� �������� ���� *#�������$�%%�$,� ������������� ������������������������������������������������������

�������� �� �� ������� �

=�

� �

��

'����&�� ( )���������������������������������������������������*�� + ,� ( ���������A�����������*�',$$:=�? ( #���������������������������������������*�- + ��,

�������� �� �� ������� �

=�

� �

��

�������� �� ��� �����

��

Page 116: Boiler doc 02   principles & heat transfer

������������� �������� �������

������������� �������������������� ���������������� ��������������������������������� �������

����������������#�������$�%%�$4

( )

( )

( ) ( )

����������������� �������������� ������� � ��� �

������

��������������������������

������������������������

�� ������������� � ����� ����

��� ���������

� �

� ���� �� ��� � � �

( ) ( ) ( )

( )

��������������������� ����� � � ����� � ����� � �

��������������������� ����� � �������������������� �

� �������������������������������������� ����� � ������� �

�����)���+���������������������������������&���'������!������������� �����������������������������������������������&

2������������������������������������ ������������������������������������������������������������������������������������������

2�������!���������������������������%$<<<������������������������������������5������������$������������������� �������������������:=;��� +������������������������������������������$����!��:=;��� +���(��%%>9����

��������������������������&

%$<<<�����A��%%>9��� ( %>%>9���

�������������%%>9����������������������������������%%>9�������*%�%>9��,,����������������������������������������&

������������������������

�����������

0�������������������������������������������������������������������������������������������������/���������������������������������������������������������������������������� ������������������

"������������������������������������������������������������������%$�<<<�������������������������������������������������������&

�������������� ��������������������������� � ���������������

��������

���������� ��������������������������� � �����������

������

���������������� ����������������� � ����������� ��������������

Page 117: Boiler doc 02   principles & heat transfer

������������� �������� � �����

������������� �������������������� ���������������� ��������������������������������� �������

������ ������

"������������������������������������������������������� ���������������/������$�%%�>������� ������������������������������!�������������������������� ������������������������������������������

���� ����.��/�������0�����

����

������

������

������

����������������

����������������

������������������������������ ��������������������������������������������������������������������������������������������"�����������6������������������������������� ���� �� ������������������� ���� �����������!������� ���� ������� ������������������������������ ������������� ���� �� ���� ������� ��� �������� ��� ����������� ���� ������� �� ���� �������������������������������������������������������������������������������������������

������� ����������������������������������������������������������������������� �����������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������

���� ����*���������������0���������������

�� �����������

������������

��!������ ������������

1�0�����

�����"��"�

#$%!��������

����

Page 118: Boiler doc 02   principles & heat transfer

������������� �������� ������

������������� �������������������� ���������������� ��������������������������������� �������

"����� �����������������!�����'��������������������������� ������ ������������������� ������������������������ ����������������������&

� -��������.���'������������������������ ��������������������$��������������������������������������������������������������������������������

������������������������������������������������������������������!�������������������������������������������������������������������3������������������������������������������� �����������������!�������%<�0������������������������������

���������������������������������������������������������������������������� ����������������������� �����������������������������9�������"���������������������������������������������������������������9���������������������������������!����������

� /������������������������������������������������������������������������������������������������2����������������������������������������������*����������;<�0,��'������������������������������� ������������������������������������������������������������������������������

"�� ������� ������������ ����������� ��� ���� ������� ���� ���������������� �� ���������������������������������������������������������������������������������������������������������������

� 0'���'��������'���������������������������������������� ����������������%�:���������������������������������������3��������������������������������������������������������������������������������������� �����������

"���������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������� �������������������������������������� �����������������������6���

��������������������������������������������� ��������������������������������������������������������!�����������0�������������� ���������������������������!�������������������������������������2������������������������������������ �������������� ����������������������������������������������

1�0�����

Page 119: Boiler doc 02   principles & heat transfer

������������� �������� � ������

������������� �������������������� ���������������� ��������������������������������� �������

������ ���� ���������������0�������������������1�0���������� 12�+ 12 +3 12*43

��������������������������������������������� #�����0������ �����!

� �� ��� ��� �� ��� ���. �� ��� ���* �� ��� ���+ ��� ��� ����, ��� ��� ����- ��� ��� ����5 ��� ��� ����� ��� ��� ����

�4 ��� ��� ������ ��� ��� ����� ��� ��� �����. ��� ��� �����* ��� ���� �����+ ��� ���� �����, ��� ���� �����- ��� ���� ����

������������ ������*2 7<),��������������7<<��� +����%�<���������������������������������&

�����

�����

�����

���

���

���� ����+

�1������� �� �B��������������#!�����$�%%�%���������������� ������������

C�������������� ������������(��:=;��� +�

���������� ������������� (��%�<���

2����������������������������������������������� ��������������������������������������������������������������!����

"��������������������� �������������������������������������������������� ��������������� ���������������������������������������������!����

������ �������������

� ��� �������������� �

Page 120: Boiler doc 02   principles & heat transfer

������������� �������� ��������

������������� �������������������� ���������������� ��������������������������������� �������

����� ����������������������� �� ����������������

������������������������������)���������������������������������������������������������������������������������������������������#�������$�%%�%&

�������� �� ��� ������� �

� �

��

'����&� ( )������������������*�',

2������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������

2�����������������������������������������!�������������������������������������������������������8��������

#��������������������������������� ���������������������"�����������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������#�������$�%%�>&

'����&� ( 2���������������������������*��,�� ( ��������������������������������������������*�- +��,�� ( ��������������������� ���������������������������������*��,�� ( ��������������������������������������������������*�- +��,�� ( ������������������������������������������*�- +��,

2��������������������������������������������� ������������������������������������������#�������$�%%�7������������������������#�������$�%%�>�

�������� �� $( )��� ������ �� � ������� ��� � � � �

'����&�� ( ��������������������� ������*��,� ( 2���������������������������*��,�� ( ������������������������������������������*�- +��,�� ( ��������������������������������������������*�- +��,�� ( �������������������������������������������������������*�- +��,

�������� �� %���� ���� �

� ��� �� ����

� ��

� �

Page 121: Boiler doc 02   principles & heat transfer

������������� �������� � �������

������������� �������������������� ���������������� ��������������������������������� �������

�1������� �� $0��������������������������������#!�����$�%%�%�

2����������������*�, ( %$<<<���2���������������� ( 9�0

�� ( 9�0��!��7�%;��- +����0�� ( >>�:��- +��

/�������������� ( =<�0�� ( =<�0��!��7�%;��- +����0�� ( $:%�7��- +��

D������������ ( $�=������� ( )���������������� �����������$�=������� ( ����������������������$�=������(�$?>>�;��- +��

#������� �� ����� ������� � ���������� �� ���� ���� � � ����� �$����� �����%&

'����&�� ( ��������������������� ���������������������������������*��,� ( %$<<<����� ( $:%�7��- +���� ( >>�:��- +���� ( $?>>�;��- +��

�������� �� %���� ���� �

� ��� �� ����

� ��

� �

������������������� �

�����������

����������

�������

��������������������������������������� �!"���#�������$�����������

"��������������$#�% ��� "����������������

�"��������������$#�% ���

�� � ������

����& �

������ ����� ������� �� � ����� ������� ������� ���

Page 122: Boiler doc 02   principles & heat transfer

������������� �������� ��������

������������� �������������������� ���������������� ��������������������������������� �������

#��������������������������������������� ( )��������(�>99=����� ( )���������������� �������������������������������

2���������������� ( 9�0�� ( 9�0��!��<�:��- +����0�� ( 7��- +��

/�������������� ( =<�0�� ( =<�0��!��<�:��- +����0�� ( ><��- +��

D��������������������� ����� ( $�=������*$?>>�;��- +��,�� ( $?>>�;��- +��

3������������������#�������$�%%�7����������������������������

������������� �

� ���������

�������

� � ����

�����

��������������������������� ��� �

=

=

=

�� � ����� �

�������� ���� ����� ���� ������� ���� ������� ��������� ��������� ���� �����������������������������$7���+��

������������������� ��� � ������������������ ����������������������������������

������������������� ��� � ������ ����������� � ���������� �

������������������� ��� � ������ �

���� �� �������������� ���������������������� ��� ����)������ �����#�������$�%%�%���$�%%�$��������������������������������������������������������������������������������������������������

�������� �� %���� ���� �

� ��� �� ����

� ��

� �

'����&�� ( )���������������� �������������������������������� ( >�99=����� ( ><��- +���� ( 7��- +���� ( $�?>>�;��- +��

Page 123: Boiler doc 02   principles & heat transfer

������������� �������� � �������

������������� �������������������� ���������������� ��������������������������������� �������

�����

� 3���&�����������������!�������������������� ��'�'��������������!�����������������������'�������������������.4

E 2�������������������������������������������������� �

�E )������������������������ �

�E ������������������������������������ �

�E F���������������������� �

� 3������������&���'������������.�� )�1���1�� )���������������������������)�5���6)�5�������������.�������������������������'�������������$�����.���������������� �"�����&����'������..����������������������������������������.��� ������������������1��������������������������� �*���������������1�����������������'���������.���������4�7"���'��������������� $��8

E %9>���+� �

�E %:=���+� �

�E %$���+� �

�E $<<���+� �

$ 9������.���:������������1������!��'������������'����������������������������.'��������4

E $><���+� �

�E $;>���+� �

�E $9%���+� �

�E $79���+� �

% *��������������'�.������������.�����������������������������.������4

E 0��������������������������� �

�E F������������������� �

�E ��������������������������������������������!��������������������� �

�E .����������������������� �

��������������������

� ���

Page 124: Boiler doc 02   principles & heat transfer

������������� �������� ��������

������������� �������������������� ���������������� ��������������������������������� �������

Page 125: Boiler doc 02   principles & heat transfer

������������� �������� � ������

������� ������������� ������������������������ ������������������� ������������������� ��������

������������������ ������ �����������������

����

����

��

��

��

��

��

�� �

����

����

� ��

����

����

� �

���

Page 126: Boiler doc 02   principles & heat transfer

��������������� ��������������

������� ����������������� ���������������������� ��������������������������������������� ���������

���������������� ���� ������ ������� ���� ��

�����������

�������� ������

���������

���������������

���

������������ ������ ������� ��������

����������� ������� ������������������������������������������������������������������������ ���������������������������������������������������������������������������� ��������������������������������������������������������������������������������������������������� ������������������������������� ���������������

������������������������������������������������������������������������������������������ ����������������������������������� ���������������������������

������������������������������������� ���������������������� ���������������������������������������������������������� ������������������������������ �������������������������� ���� �������������������� ����������������������������������� ����������� ��������� ��������������������������������������������������!�����������"�������������������������#��������������������������������� ��������$������������� %��� �����$���������� %�

���� ������&��������������������'���� ��������������� ������������������������������������������ ���������� ������������������������������������������������������������� �� ���������� ������������������������������ ��������������� ������������������������ ����������������������������������(��������������� ������������������������������������������������������������!)������*�+*�+"��������������������� � ���� ���������������(����������'���� ��,�����������������(�����������������������������������������������������

,����������������������������������� �������������������������������� �������������������� ������������'���������������������������� � ��������������(�������� ��� ��������'������������������������������������������������,�������������� ������������������������������������������������������� �������������������������������������������

��������������������������������������������� ������������������������������������������������������������������������������������������������� ��� ��������(����� ��

��� ���

Page 127: Boiler doc 02   principles & heat transfer

��������������� �������� ������

������� ����������������� ���������������������� ��������������������������������������� ���������

����-�� . ��������������� ������������������!�� /�" . ��������������������������������� ����������!��"�� . ������������������!�0"���� . ,�������������������!�0"� . ����������������������������!�1 / ����0"��� . 2��������������������������������������������!�1 / ��"� . ��������������������!�������"

������������������34��� ���������������������������������������� /�

� ����������������� ������������� �� � ����������� �������

������ ��� ������������ �� � ���� � !!"#

$%& '%�"#�(#����� �����# ��������� �����#����������� ������)�)� !��� ����������� ������)�)� !*�� ����������� ������)�)� �+�� ����������� �����)�)� *,�� ����������� �����

���������������������������������������������,�������������������+44������+44����������������������������� ���5����������6784������ 9��������� �������������������

�����������.�4�85��1 / ����0

����������� / ��������� ������������ ���*4�0��� �������������������� ���+8�4��������+5:�0�����������������!���������*�+*�*"�

� ������������-.� ��������� �� ����� � ��� -�� ����$������(����%& '%� ��������������

������� ����� �� / �� -� ��� ��� �� � ����0���� � �0� ��� "# �� ��� �� �� ���1'%�� �� ��� ���� ����� ����

��������������������������(����� ����������������������(�����������;4������������������������������� ������������������������������<=����

���+4��������������������������� ����=������������������������������������������� �� ��������,�����(�����������*4�������������� �����������(����� ��������������

��������������������'���� ���������������������������������������������������������������������������������� ������������������������������������������������������������������������������������������������ ���� �����������������

�������������������� ����2'�������*�+*�+-

�� ������������������� ������ ��

��� �� ��� �

����

Page 128: Boiler doc 02   principles & heat transfer

��������������� ��������������

������� ����������������� ���������������������� ��������������������������������������� ���������

������������� ��������������������� ����������������������������(��������������

�������������������������������� ���������������� ����������� ��������������������������������������������������������������������������(������������ ������� ��� � ���������������������������� ���������������'���� ��������������������

� ��������� ������� ���������������������2��� ����� �0�����2� �0����� ����� ��������%��������3� �����*!����� �� ��������������� �� )��� ����� ���$��( %� '� �4*! �4�)��5! �4�)� !! ��� ���0��4*!

�5 �� �� �� � ��! �� ��� ��� � ��5 ��� �� ��� � � ��� ��� ��� �*! �� ��� ��� � 5! ��� �� �� � �+5 �� ��� ��� � �6! �� �� �� � �

�!! � �� �� �� ���5! ���� ���� ��� �� ��

��������� ���� �����

����������� ����������������������������������������������������-��������������� �������� ���� �����������������������-

� ����������������������� ������������������������� ���������������������������

�����*�+*�8��������������������������������������� ������������ �������������������������*4�0�

�������������������� ��� ���� ������������� ��� � �

������� ����������������

� � �

������������� ������ � ������� �

������ � ����� ����������������������������������������������������*�+*�;�

+44������������� . +3�+��� /�

+44��������������6784 . +3�4������������

+44������������� . 88�4�������

���������- . !+44��>��+3�+"��?��!5��>��+3"��?��!+��>��88"��.��+�<5:���

�������������������������� -

�� ������������������� ������ ��

��� �� ��� �

����

��������!��" ������#��$���� ������

Page 129: Boiler doc 02   principles & heat transfer

��������������� �������� ������

������� ����������������� ���������������������� ��������������������������������������� ���������

� ���������*��7� ����������������� ���0��������������������.����0���� ��� ��!"#�$/'�(������ ��0�������� �

�������3��$��(

�� ���� ���"# �5 �! �5 � *! 5! +5 6! �!! �5!5! � � �� �� � � � � �� ���+! � �� �� �� �� �� ��� ��� ��� ��,! �� �� �� �� �� �� ��� ��� �� ���6! �� �� �� �� ��� ��� ��� ��� ��� ���

�!! �� � �� ��� ��� ��� ��� �� ��� �����! �� �� �� �� �� �� ��� �� �� �����*! � �� �� �� ��� ��� �� �� �� �����+! �� �� ��� �� ��� � ��� �� ��� ����6! �� �� �� �� �� ��� ��� ��� ���� �����!! �� ��� �� �� ��� �� �� ���� ��� ������! ��� ��� �� ��� ��� ��� ��� ��� ���� ����

@����������������������������������� ������������ ����������������� �������������������� ������������������������'���������������� �������������������������� �����������������������������������������������������������������;44�����������������������������

���������������������������������������������������������������������9��� �������������������������������������������������������������������������*�+*�=������ �������� ��� �

�������� ������������ ���������������� ����������������%�������������������������������� ������������ �

�������� �����������������������������8����=��/��!�������������+4����"����������������������������������=��� �+4��/��!�������������+4�(�*4����"���������������������������� �������������������� �;��/����������������

� ���������5�������.�� ������� ���������������0���� �������������������������� ����������������������������$�'�( -��������� ���

!�!! ��!�5! ����!! ����5! ����!! ����5! �� �!! ���*�!! ���+�!! ���6�!! ����!�!! ���

������ 2���� �������� ���� ������� ��� ���������� �������� ������� ���� ������ �� ���� ������� �������*�+*�=����� ����� ��� ���������������� ��������������������������������������*�+*�8���� ����������� ��6��������9��� ���������������������������� �+��/����������������������������������������� ������������������������������������������������,������� ��������� ������������������������������������ ��� ���������� ������������������ ������� ���������� ������� �������������

������ ����������������������� ���� ��������������� ����������������������������������� ��� ����������������� �������)������������������������������������������������������� �����������������������������*�+*�8�������������������������!�"���������������*�+*�3��7�������������������������������������������)����������������������������������������������������

Page 130: Boiler doc 02   principles & heat transfer

��������������� ��������������

������� ����������������� ���������������������� ��������������������������������������� ���������

� ����������+��)��� ����� �����8�9��������3��4� �� ���������

$��( ��� ��� 5�� ��� �5�� ��� �!�� ���

5!�������� ���

�5 �� ��� ��� ����! ��� ��� ��� ���5 ��� ��� �� ��� � ��� �� ��� ���*! ��� �� ��� ����5! ��� ��� ���� ����+5 �� ��� ���� ����6! ��� ��� ���� �����!! ��� ���� ���� �����5! ��� ���� ���� ����

,5�������� ���

�5 ��� ��� ��� ���! ��� �� �� ����5 ��� �� ��� ���� � �� ��� ���� ����*! ��� ���� ���� ����5! ��� ���� ���� ����+5 ��� ���� ���� ����6! ���� ���� ���� �����!! ���� ���� ���� ����5! ���� ���� ���� ���

�!!�������� ���

�5 ��� �� ��� �����! �� ��� ���� �����5 ��� ���� ���� ���� � ��� ���� ���� ���*! ���� ���� ���� ���5! ���� ���� ���� ���+5 ���� ���� ��� ����6! ���� ���� ��� �����!! ���� ���� ��� �����5! ���� ��� ���� ����

Page 131: Boiler doc 02   principles & heat transfer

��������������� �������� ������

������� ����������������� ���������������������� ��������������������������������������� ���������

������������������������� ��������������������� �������������2'�������*�+*�*-

����-�� . A��������� ���������!�� /�"� . &����������������������������*�+*�8�! /�"B . 2������������������������������������������ ����������!�"� . ����������������!����������*�+*�3"��� . 2��������������������������������������������!�1 /��"

���������.��+�4���������������������������� �����������;�3����2'�������*�+*�*������ ������������������ /�

�����������#����� �#%�&�,�������������������'�����������4�;����������������������������� �+�*���������������������������������������������!B"������������������������������������-

B . +44��?��!5��>��4�;"��?��!+��>��+�*"& ' �()��

�����������#��#���������������%�����������������������������������+8�4��������������+5:�0��� ������������������������������*4�0������������������ ������������+<:�0�

)���������*�+*�8-�&��������������+44���������������)*+�,�

�����������#���� ���������"���%���������������������������<=�����������������+44������������+8�������!����������*�+*�3"����������������4�4<�

�� ���������������� ���

� ��

��

���

,���������������������������������������(����� ����+3+��� /��!����2������*�+*�+��6����+"������������������������������������������ ����+:�;��� /����� ����������������������������� �����������(��� ����������������������������������������� �

��������������������������������� ������������������� ����� ���������������� ���� ����������������������������������������������

���������������� ������������������������� ���������������������������������� �����(���� ���������������� ����� ������� ����������������������������� ������ ��������� ��������'����������������������� ����������� �

������ ��������������������������������������������������� �������������������������������������������������������������� ������������������ �� ��

� ����������� ������ �� ��������������������

��������������� ��������������������� � �

������ � �

����� �

��

Page 132: Boiler doc 02   principles & heat transfer

��������������� �������������

������� ����������������� ���������������������� ��������������������������������������� ���������

������������� ��������� ����������������������������������������������������)����������������������������������������� ����&C,0��� ������������������������ �������������������� �������������������������+�;��1 /�-��0���������� ������������������� �+�;��� /������� �������

���������������&���� � ���� ��� ��'���� � ��������� ������������� ���-� �������������� C����������� 6�����������������

�����'����������'���� �������������������������������������� ������������������� ���������������������,�������������������������������������������������� ����������������������������D���������� ��� ������������ ���� ����� �� ������ ��� ����'��������� �� � ���� ��� ��� ��� ������ � �������� �������������� �� ������������������ ����������������� ������������������������������������������������������������� ��������� �����������������������������������������

������������������������������������������������������������������ �������� ���������������������������'���� ��)������*�+*�*��������������������������� ������

#��� ���������������������� ��� � �������������������-� E������������� ,��������������������

.����#���������������������������������������� ������������������������!)������*�+*�;"��������������� ����!�����"��� ������������������������������� ������������� ��������������������������� ���� ������� ���������������

E���� �������� ��� ��� ������� � ��� ����� ������ ���� ����� ������� ��������� ������ �������������������� �����

������������������� ������� ��������� ������ �������������������������������������������������������������� ���������� ��������������������������������(����� ��� ����������������%� ���� ���� ���������� ���������������� ��������������������������������������������� ����� ���������������� ������������������������� ����������� ����������������������%�� ������� ���������� �������������������������������� ������������������

�������������������0���

����������� ��:����� ��

���

��� ���

Page 133: Boiler doc 02   principles & heat transfer

��������������� �������� �����

������� ����������������� ���������������������� ��������������������������������������� ���������

�����������*��;��0� ������������� ����� ���� �����

������������������������������� ���������������������������������������������������������������� ������������������������)���������������� ����������������������� ���� ��� ��������������������������������������������������������������������������������������������������� / �F�������������;�344�!���� ������������"�������������������������� /��

�������88�� ������������������������;�=�������!�����.��*�+*4��1 /�������������������"������ ����-

����-��. A��������������� ���������!�� /�"� . C���������������������������������� �!�- /�"�� . ,��������������������!�0"� . ���������������������������������������!+�;��1 /�-��0"��� . 2������������������������������������������!�1 / ��"

������������������;�344������������������������ /���������������� /��

������������������;�344������� � ������������������������������������ /���������������� /��

������������������%���������������������������������������������������-� ��������������������������������������� �� ������������������������������������������� �� ���������������������������������

������������������������������� �������������������� �������2'�������*�+*�;-

������������� �

������������ �

�� ��

���

� ������� �

��������

��������������

/���#������0������������������������������ ����������������� �������������������������������)������*�+*�8������������������������������������������� ��������������� ������������������������ ��������� ��������������������������� �������������������������� �������� ��� ������������� , 9�������������������������� � ����� 9���������������������������������� ������ ,����������������������������������������� ��������� ������������������

�� �����������)������ ���

� ��

∆ ��

��

���

���

��� ���

Page 134: Boiler doc 02   principles & heat transfer

��������������� ���������������

������� ����������������� ���������������������� ��������������������������������������� ���������

����-�� . A��������������� ���������!�� /�"� . &�����������������������*�+*�8�! /�"B . 2����������������������!������"��� . 2����������������������������������������������!�1 / ��"

������������������;�3������������� � ��������2'����������������������� /��

� ���������,�������.�� ����0��������������������� �%�0�����3�� �������4������������� � � * 5 + , 6 < �!-��������� ��� ��� ��� ��� ��� ���� ���� ���� ���� ��� ���

� ���������6�������.�� ����0��������������������� �%�0������ ��������������3���� �5 �! �5 � *! 5! +5 6! �!! �5!-��������� ��� ��� ���� ���� ���� ��� ���� ��� ���� ���� ���

���������������������� ������ ���� ������ � ��� �������� ���� �������������������������� ���� ���������� �����������������������������������������������������������������������!�����*�+*�8"����������� ������������ ������� �����������������������������*�+*�=��*�+*�<��� �*�+*�:�������������������

�������� ��������������������� ��� ����������������%�������������������������������� ������� ����������

�� �����������+���� �

� � �� ���

���

&���������������������� ����������������������������������������������������������� ������������������� ���������� ������ ���� ��������� ��� ���� ������� ��� ������ ��� ������� �� ������������������������� ������������������������������������������������*�+*�=����� ���������� ��������������������������������*�+*�<�

C������������� ���������������������������������������������������������������� ���������������� ���������� ������ �������� �������������� ���� �������� ��������*�+*�8���� ���� ������� �������*�+*�3�

�����*�+*�<� ��� ���������� � ��� ��� � ���� �������� �� ��������� ������������� ��������� � ��������������������������������������������2'�������*�+*�8-

Page 135: Boiler doc 02   principles & heat transfer

��������������� �������� �������

������� ����������������� ���������������������� ��������������������������������������� ���������

����������������!��" ������#����������������������#������0�����1,�� ���� ������� �������� ������� ���� ������������ ��� ���� ������� ��� *�;��-/�� �����+:�0� ��� :*�0!����.��38�0"���������������;�4������������������

� ���������<��-.� ��������� �� ����� � ��� -�� ����$������(����%& '%� ��������������

������� ����� �� / �� -� ��� ��� �� � ����0���� � �0� ��� "# �� ��� �� �� ���1'%�

� �� �� ���� ����� ���� �� � ���� ����� �����

������������������������������������������������ �������������������������������� ������2'�������*�+*�;-

����-�� . A��������� ���������!�� /�"� . ,�����������*�;��-/��� . ,���������������:*��(��+:�0��.��38��0� . ���������������������������������������!+�;��1 /�-��0"��� . 2������������������������������������������*�+;;��1 /���!����������������"

������������������;�344������� � ��������2'���������������������������� /���������������� / ��

��������������� � ������� ����������� � �� � �

������� � � � �

� ������� �

�� �����������)������ ���

� ��

∆ ��

��

���

Page 136: Boiler doc 02   principles & heat transfer

��������������� ���������������

������� ����������������� ���������������������� ��������������������������������������� ���������

���� �

�� /����"������#������0�����1������+��-,��������������(�!����2(�!��3������"���1�����4����������������#��#�������5#����"���"�#����������� ����)�67,����!��5#������� ���1��� �����+�0��� � �����������#��"�������8��8��#���$����0���#��������������"������������$�����������#��#������0�����1�9

�G +8<��� /� �

�G *+:��� /� �

G *=*��� /� �

G *<*��� /� �

�� /�+(����"��������:(��������������#��0��������� ��� ����3����"����������$������������� ������������������8��8���5#�� ��� ���� ��������������������(�!������������*�0��� �#���$� ���0���#���������������8�� �����#��#���������������#�������$���� ���$��#*2������ �������9

�G ;�=�� �

�G ;+�� �

G ;=�� �

G ;;�� �

)� /������#������#����� ����������2�!����)2�!��#��������� �����2�6�$#��� �������$��#��������*�0��� �������#��"�������8��8��#���$����0���#�������������������"�� ����������������#��#������9

�G ;;��� /� �

�G =<��� /� �

G =+��� /� �

G 88��� /� �

+� #���$����0���#���������������������������"������������ ��� ���)(���� ���$���� �������((������ �#����;2����"#�� ���+(�"��0�������������9

3�"��������������#�����������+���������/��3��2(����� �������$��������� �8��8���5#��������$������ ������$��#�*2��������� ������������#�� ��� ���� �����"���0��"�����������������������2�!��������������(�0��� ��5#����"���"�#������������ ��(�+)+�67 ,6 ��!�

�G <=��� /� �

�G ==��� /� �

G 8=��� /� �

G +=4��� /� �

2� ��#��������"�����< ������+%�$#���$����0���#���������������������������������� ��� ����� �9

�G +:�� �

�G *3�� �

G ;*�� �

G *�� �

Page 137: Boiler doc 02   principles & heat transfer

��������������� �������� �������

������� ����������������� ���������������������� ��������������������������������������� ���������

��������������������������� ��� ����

;�� � �/����"�� ���� #������0�����1�$#��� "������� 8��8�� �� �������$��#� �������� +�0��� ����8���+��-,�������%�#������������(�!����2(�!��3������"���1�����4������������������#��0�����1�����#��� ���� ������#���$���� 0�� �#�� "��������� ���$����� ����� �#�� #������ 9� 5#�� ��"���"� #���� ��� ���� ���(�67 , 6 ��!������#�������1�����������0� ����)�6 ,�-�

�G +:<��� /� �

�G **:��� /� �

G *=*��� /� �

G *33��� /� �

Page 138: Boiler doc 02   principles & heat transfer

��������������� ���������������

������� ����������������� ���������������������� ��������������������������������������� ���������

Page 139: Boiler doc 02   principles & heat transfer

������������� �������� � ������

������� ������������� ������������������������ �������������������������������� ���������

������������������� ������������������

����

����

��

��

��

��

��

�� �

����

����

� ��

����

����

� �

���

Page 140: Boiler doc 02   principles & heat transfer

��������������� ��������������

������� ����������������� ���������������������� ��������������������������� ������ ���������

���������������� �������� ���� ������������

�����

���������������

���������������������

��������������������������������

������������ ������������������

���������������������� ������������� ������������ ������������������������������� ����� ������������������������������������������� ��� ������������������������������ ���� �� ������ ��� ������������������������� ������� ������������������������������ ���������������������� ������ � ���������������������������������������������������������������������� ������� ���������������������

������������������� ������������ ��������������������� �������������������������� ��������������������� ������������������������ ���� � ������ �� ����������������� ���������� ��������������������������� ��������������������� �������������� ����������� ������������� �� ������������������� ������! ��������������������� ������������������� � ��������"������#�$%�$��� ��� ����������������������� �������� � � ���������������� ��������� �������������������������������� ��� �

&���������� ������������������������������������������������������ ����'(�������������� ����� ������ ���������������������������� ������������������������ ����������������������� ������������� ������������� ���������������������������������� � ��� ��������������������������� �����

�����! ������������������� � ��������"������#�$%�# ������������������ �������������� ���������������� �)� ���������������������������������������������������� ������������"����������������������������������� � ������������ ������������ ������ ����� � �������� ��� ��������� ������������� �

*����������������� ������� ������� ���������� ����������������� �)� ������������ ��������)����������������������������� ������������������������ �)��������� '����������������������� ������������ ���������������������������������������������� �������������� ����������+�������� � ������������������� ��������� �)��� ���������������������� ����������������� ��������������

,���� ����������������������������������������������������������������������������������������� �������������������������'������������������� ������������������������������������ ��������������������'��- ������������������������������������ ������������������������������������ �������������

Page 141: Boiler doc 02   principles & heat transfer

��������������� �������� ������

������� ����������������� ���������������������� ��������������������������� ������ ���������

������������ ���������� ������������������������� ���� ����� ����� ������� � ���� ������ ����� ������� � ���� ������� ������ � ��� ������������������� ���������������������������������� ������� ��������������� ������������ �.��������#�/�0� ���������� ���

���� ����!�������������������������������� ��������������������������'���������������!������������ �������������������������������� ���������������� �)��������������������������������������� ����������������� ����������� �

������� � ��������������'���������������������� ���������������������� ��� ���������� ������������� �������������������������������������������������������� ������ ������������������������������ ������������������� �������1���������� �������*����������������� ������������������������������������� ������� �������������� ������������������������������������������ �)��������������

�������������������� ������������������������������������������ ��������������� ������� � ��

��������������������� ��� ������������������������!���������� ��������#�2���������������������� ���� ����

���� ����������������������������������������� �����2#�3�����4$�3��� �����������������������������������4�#�'� 5 �

�������������6��7�$8�'9 5'���3

����������������� ����� �������������

���� ����� ������������� ������� ! " � ���������#�����$ �� � ����� ��� � %��� �#��� ����� ����� ���& ����� ���&�� �� '( �� ��� �� ������)" �� ��� ��� ����� ����� ���� ��� ��� ����� ����� ���� ��� �� ����� ����� ���

�����������������*�� �������� ���� ������������

����������������

�����

���������� ���������������������

����������

������������

�� ����������

������������ �������

���������������������

Page 142: Boiler doc 02   principles & heat transfer

��������������� ��������������

������� ����������������� ���������������������� ��������������������������� ������ ���������

����� ������ � � �∆��� ��

����� ��������� � ����� � �∆� �� ��� � ��

!������������� �����������������������! ���������������������� ����.��������#�/�0:

(����:� 6 ;������������������������'( �'9 5 � 6 ������������������������6��4�#�'� 5 � 6 ��������������������������������6��7�$8�'9 5'���3�� 6 �������������� ��������� �� ������2#��!��4$ �6��$$�3

� 6 4�#�'� 5 ��<��7�$8�'9 5'���3��<��$$�3

� " ����#$

!������������� �����������������������!���������� ��������������������������� ������������������ ����������������������.��������#�/�/:

(����:�� 6 �������� ���������'� 5 ��� 6 ��������������������������������'9 5'� � 6 ��������� ����������'(

=����������:���%%#�'(��������������'�������#�2������������6�#�$%8�'9 5'������� ���������� ���������� �:

��

���� ��� ����

� �� ����� �

���

� ��������� �

��

�!����������������������������������������� � � ������ ���� ���� �������������������������� ������������������������������� ���������������������������������� ������������� �������������������������������� ����������� ������'� ����������������������������� ������������ ������������ �����������1����������� ���� ������������"������#�$%�%� ��� ��� ������������ ��������������������������������

�����������������������&��� ���������������������������

�����

�����

�����

����������

Page 143: Boiler doc 02   principles & heat transfer

��������������� �������� ������

������� ����������������� ���������������������� ��������������������������� ������ ���������

���������������������������� ������ � �������������������������� ������������ ��������� ����������� ������������������ ��� ����� ����������� ������� ����������������������������� �������������������� ����������������������� ������'������������������������������������������������������ �������������������������������������������������������������� ����������� ������� ������� ������������ �������� ������ ������������������� ������� ����������������������������� ����������������������������������� ������� ��������� �����

���� ���������������������'����� �������������������� ��������� ������������������������������� �������������������� ������������������������������������������ �������� ��������� ���������������������������������� ���������� ����������������������������� ���������������� ��������� ����������������������� �

���������������������������������������������� �������� ��!��������������� ������������ ������������+����������� ����� ������������������� ����������������������������������� ��������������������������������� �� ������� ������������� �������������������������������� ��� ������������ ����������������������������� �������� ��!������������ �� ������������� � ����

���������������������������� ��������������������������������������� ����.��������#�0�%������������������� ������������������� ��� ���������������������� �������� ����� ���������������������������� �

%�#�������������������������&����������������������������'���+������ '�������������������������������� ���������������������������������������������� '����� �������� ��������������� ��� ������������������������������������������� ������������������������� ������ ����������� ������������'������������������������������������ �������������� ��� ��������� ��� ���� ������������������������������������������ ���������������������������������������������� ��������������������������������� �

����� ������� '�� ����� ���������������������������������������'����������� ������ � ��������������������������� ��������� ������������� ����� ���'� � �������� ������ '�������������������������������������� ��� ������������������ ��������� ����������� ���������������������� ������������ ��������������������������������������

����������������������� ����������� '��������������������������� �������������������������������������������� '�� ����������� ����� ��������������� �������� ����������������� ��������� ������ �

(��)�������������������������+�������)����������������������������������� ��������)���������������������� ���������������'�� ��������������������+��� ������������������������ '������������������������������ ����������������������������� � ������������������ ��� ���������������� ��������������������� ��

�������������'�������� '������������������)��������������������������������� ���������+���������� ��������������� ��������������'!��� ������������������������+���� ������ ��������� ������ ��������� ����������������� �)� ���� ������������� �)����� �������

(������������)������������������ ������������ ���� ��������������� '��������������� ��� ���������������������������������������� �������������� ������������� ����������������������� ������������������������ �������������������������������������������������� ���������������������������������� ����� ��������������������� ��� �

>��)��������������� ���������� ������������������������ �� ��������������� ��������������������������� ����� ����� ���� ���� ������������������������ �� �� ���������� �������� ������������ ����������������������� ���� �������������

$����������������������������+������������������������������������������'�� ������������������������ ��� ������������������ ������� ������� ������������������� ������ �������������'�����������������������������)�����������'���������������������������������������� � ����������� ������ ������������������������������������������������������ ������������������� �������������������������������� �������������� ������������������������ ������������������������� ����������������������� ����� �������������� ������������������ ������������������� ����������������������������� � � �������������������� �� ������� ���� ������������������������� ����� ������������

Page 144: Boiler doc 02   principles & heat transfer

��������������� ��������������

������� ����������������� ���������������������� ��������������������������� ������ ���������

���������������

����������+������������&��� ���������������&�������������������

��������

��������� �

���

��������� �����

������������

������ ������� ����������!

�����������*������������������� ���������������������������� ���������������� ������������������������������������������������������ ���������� ����������� ���� ����������������������������� � � ������������������� ����� ������������������ ������������� ������������ ���������������������� ���� ������� ��������������������������� ������������� �

(���������� ���� ������ �� ���� ��������������������������������������� �� ����������)��������������� ��������'����������� ������������ �����!������������� ������ ���� ������� ���������� ���������������������������� �������������������������������������������������� ��!����������������� ���������������������� �������������������������� ���� ������������� ���������

���������������� ������� ���� ����������� ���������� �����������������! ������������������ � ��������"������#�$%�7����� �� '������ ���?���� ������� ������������ -��������� ��������������������������������� � � �����@!������������������������������������ �����

+��� � ������������?���� ������� -����� ������ ��������������������������������������� �������������������� ������������������������ ������������� ����� ������������ � ���������������������������������+��� � ����������������������� � ����� ������ ������������������������������ ����������� ������������������������ ���������������! ������������ � �����������������������������

���� �������������� �������������������������������������������� ������� ������������������������ ��������������! ����������� �������������������@!������������������������ ���������������������������

��� �� ���������������� ���������������� ������ �������� ���������������� ������ ������������������ ������������� �������������������������� �� ��������� ����������������������������A���B����� ��������������������������������������� ������ �����������������

>����� ������ ���������������������� ������ ��������� ���� ����! ���������� ��������� � �������� �������������������������������� ������������ ��������������� �

����� ������������ ��������������&������#�4������ ����!���������������������������������� ��������� �����������������'���������������!������������� �������������"������ ���� ���������������� ����������������� �������������������������� �)����������!�������� ������ ���� ����������� �

(���� � ��� ������ �������������������������'��� �� �������������������������������������� ����!������������������������������������� �������� ��������������������� ����������������������������!���������������3�� ������������� ����������� ����� ������������� ��������������������� ��������������������������������������������� ������������ ��������������������������� � ������ ��� �����������

��������� �����

Page 145: Boiler doc 02   principles & heat transfer

��������������� �������� ������

������� ����������������� ���������������������� ��������������������������� ������ ���������

"���������������������������� ����������� ������������!����� � ���� ��������'� ������������������������������������� �������� �������'������ � ���������������� ������������������������� ���������������������� ������������ � ��������� ������� ����������������������� ����� ����

��� ������ �:� +������������ ����� &�������� ��� ���������� ��������� A�� ����������������������

��� ��������� ��������� ����������������� ������� ������������� ����� ����������� �

���������������������

(� �� ��������������� ��1����������������� ����������������������� �������'������������������ �����3��������� ��������������������������������� � ���� ������������������������ ������������� �������� ������������������� �������� ��������� ���������������� �������� ���������� �����������������������'���������������������������������� ���������������%C�!�7C�(5�+��� ����������%�CCC��+������$0�!�%C�(5�+����������%�CCC��+����� ���������������� �������� �������������������������������������� ����������������� ������������ �����������������!$�3�

������������������ ����� �� ������� ����������������� ������� ����������� ����� �������������������� ���������������

�������������������� �������� ����� ����������� ������� � �������������������������� � ������� ����������������������������������� ���'�������������� ����������� ���� ��������##4�'� 5������������� ����������������� �4�3����������� ����������������� �$8�3�����������������$#�3�

��������������� ��� ���� �����������������$8�3��� ���������������������������� ���������������� �!$�3�����������������#C�3�

���� ������������������� �������������������� �������� ���������������������������������������������� :

(����:�� 6 &����������������� �������'� 5� � 6 &� ������������������'� � 6 ����������������������'9 5'���3 �� 6 �������������� ����3 ��� 6 .�������������������������� ������'9 5'� � 6 =�����������������

������� ������������� � � ������������������ �

�������� ���

������������ � � ����������� ���

∆∆

������������� � ������ �

������� ��� ������� ���� ����������� ���������������� ������� ������������ �������������������������������������� ���������������� ���������������������������� ���������������

���������������������� ������ ������ ������������������������������������������������������� ����.��������#�$%�$

����� ����������� �� ��

∆= �

���

Page 146: Boiler doc 02   principles & heat transfer

��������������� �������������

������� ����������������� ���������������������� ��������������������������� ������ ���������

����������������,�������������������������������������������� � ���� ������������������� �������������#�#4#������ ��#�#4#�'� ������� ��� ������������ ����������������������� ������������$C�3����/C�3����-����������� ��������#�������

������������6�7�$8�'9 5'���3

����������������� ����� �������������

���� ����� ������������� ������� ! " � ���������#�����$ �� � ����� ��� � %��� �#��� ����� ����� ���& ����� ���&�� �� '( �� ��� �� ������)" �� ��� ��� ����� ����� ��

(����� ����������������������� ������ ������ ��D

(����:� 6 #�#4#�'��� 6 /C�3��!��$C�3��6��0C�3��� 6 #�$/%�'9 5'�� 6 -�����

����� ����������� �� ��

∆= ��

���

�������������� ��� �� ������� �� ��� �

������ �� �� ��������������

� �

� ������ �

��� ������������������� ������ �)���������������������������������������������������������������������� ����� ��������������������$C�3���������������� ������������ ������������������������������������������������������ ���������������������� ���������� ������������� ������������������������ ������������������������������������������������������������� ��������������������+���������������������� ��������� �)������ ������������� ����������'��������������������������� ���������������� �����������������������������������������������(���������������� ������� ���� ��������� ��������������� ��� � ������������������������������ ����� ������������ ��� ��'� ��� ����� ���� ���� ���� � ���� ������ ����� ��������� ���� ������ ����� ��� �����

���� ��������� ������ ���������������� ����������������� ����������������������������� �������������������������!���������������������� � �������� ���=��������&������$%�$�!�3����� ���=�����������������.������ �

.���������������*�������������+�������������������� �� ���� ��������������������������������������� ���������� ������������������ ��������������������������������@!������������ ���������������� ������������� �������������� ���������������������������������� ������������� ��������� ���������������� ������������������������������������������������������� �������������! ����������� �������������������������������������������� � ��������� ������������������������������

.������ ����������������������������������������� ������������� � ��������������������� � � � � ����������������������� ����������! ��������������������� ���������������������������������� � ������������������������������������� ������������������������������� ������ ������ � ������� ����������������������������������������� ����! ������������������������������������������������������������������������������������ �������������� �������� ��E��������������� ��������������������� ������� ��� ���������������� ���������������������������������� ��������� ������������������������������� ������������������ ����! ������� ���������

������������ ������ ��� ������������� ���������� � ��� �������� ����� �������� ��������� �����������������'������ ���������������� ������� ������������������������ ������������� ����������������������������������������� �������������������� �����������������)������������������ ������������ �������������� ����������������� �� ���"������#�$%�0 �

Page 147: Boiler doc 02   principles & heat transfer

��������������� �������� �����

������� ����������������� ���������������������� ��������������������������� ������ ���������

+�������������������������� ����� ��������������� ��������������������������������� ���������� �������������� �������������������� ������������������������ ������� �����+��'�������������� ������� ��������������������� ��������������������������� ����� �����������������������������

���������������������������� ���� ��������������� ������������&������������������� �����&� ������& ,��%"����(�%��� ��� ��- ��������#��� � ��.�������� � �/��#����� � ��0�� � �1��������������#��� ����� �� ���.������ �������#��� ����� � ���/��#��� �������#��� ����� � �

��������� ��� � ��� ������� ���������������� ������� ������ ������� ��� ������������ �� ��� � �������������������������������� ������������������������������������ ������������� ���������������� ����������� ����������������� ������� ������

������������� ��������������� ����������������������������������� ��������� ����.��������#�0�%������������� ������ �������� �������������� ������������� ����������������������������� �� ��������������������������� ������������� ������� ������ �� ���� ����������������������������������������������������������� �����������������������#�$%�%��� ���������

,������������*���������������,��� ���������� ��� ���� �� ���� ��� ���� ������������ ����� ���� ����� ����� ��������� � � ���� �������������������� �������������� ���������������������� � � ��� �������� ���� ������������������������������������� ����������������������������������� ���������� ������������������ � �������� ��+���� ��������������������������������������� �������������������� ������������������������������������ ����������� ����������� �����������������������F�'������������������ ������������������������� ����� ������ ��������������� �����������)�������������������������������������������������������� ����� ����������� ����������� ����� ����

����������2��� ������ ������

����������������������

������������

���������

����������

� �����

� ���

!���������"���

#���

$�%��"�&��"�&���������

'��"������������

Page 148: Boiler doc 02   principles & heat transfer

��������������� ���������������

������� ����������������� ���������������������� ��������������������������� ������ ���������

�� ������������������������������������ � ���������� ������� �������� �� ������ ����� ���� �������������������������� ���������� ������������������ �������������� ��������� � �������������������� ���� �����������������'���������������������������������������� ������������ ������������ �������� '��������!����� ��������������������� ��

����������������������� �� �������������������������������������������� �� ����������������������������� ������������� ��������������� ��������������������� ������������������������������� ���� ������ ������� ������������ �������� ��������������� �������������������������� ����������������� ��������� �������� ���� ������������� ������ ����������������

����������3�(� �����&�������������������

Page 149: Boiler doc 02   principles & heat transfer

��������������� �������� �������

������� ����������������� ���������������������� ��������������������������� ������ ���������

���������

�� /������������������������ ��������������������� � ��� ��#����$����������*��������������������������������� ��������������� �������������� �0

�G "�������� ����������������� �

�G "�������� �)��������� ����� ������������ ��������������� �

G "�������� �)�������������������� ����������������' �

�G >��� ��������������������������� �

�� $� ���������������� �� �����1��������������������������������1���������������*��������������0

�G &�������������������������������������������������� ������� �

�G +������������������������������������������� ���������� �

G *����������������� ������� � � ����������������������������������� ���� ����� �

�G +�������������������������'����� ��!������������������� ������������������ �

�� 2��������������� � ��������������3�#$�������������� ����������� �*����4� ����� ����������� ��5���4��� �������������6��,����7��,�

$����� ���*������������ ������� ���������������0

�G $8%�'� 5� �

�G #$4�'� 5� �

G #C4�'� 5� �

�G $24�'� 5� �

8� $���� ���� ��1���������� ����������������� ������������ � ���������������� ������������ �0

�G +��������������������������������� � �������4$�3����������������������������� ��� ���������� ������� ������� �

�G ��������������������������������������������������������������� ������������������ �

G +����������������������������������� �������4$�3���������������������������������������������� ���������� �

�G ��������� ������������������������������������������������ �

� 2���333�� ��������� �5������������� � ��� ����� ��������� ��������������3��,�����3��,� �3�� ����� ����������8�*������$����� ���*�� ���������������0

�G $$/�'� 5� �

�G $27�'� 5� �

G $82�'� 5� �

�G #$#�'� 5� �

Page 150: Boiler doc 02   principles & heat transfer

��������������� ���������������

������� ����������������� ���������������������� ��������������������������� ������ ���������

��������������������������������

�����

�� $� ���������������� �� ���� � ��� ���������#������������������������������������ ����*��)���������������������0

�G ������������������������������� �

�G ������������������������� �

G ����������������������������������� '�� �

�G ��������� � ������������������ �

Page 151: Boiler doc 02   principles & heat transfer

��������������� �������� ������

������� ������������������� ���������������������� ��������������������������������������������

��������������������� �������������

����

����

����

��

���

���

���

��

����

����

����

����

����

���

����

Page 152: Boiler doc 02   principles & heat transfer

��������������� ��������������

������� ������������������� ���������������������� ��������������������������������������������

���������������� �� ����� ����� ��������� �� ����

������������ ��������������

�������������� ������������� ������ ���� �������������������������������������� ������������� ������������ �� ��� ���������� �������� �������������� �� ���

���������������

�����

�����

����������

����������

������������������

�� �������� ����������� ���� �������������� ����� ���������� ����� �� ���� ������������� ����������������������� ����������� ������������� ��������������� ����������� ��� ��������� ���� ����� ��������������� ������� ��� ����� � �������� ����������������!"�� � �������� ��������� ������� "���� ������� ������ ����#$%%����������� "��

�����&�� ' (����������� ����� "� � ' )���� ������������� ����� "���� ∆� ' ������� ����������( �� ' *����������� ��������� ���� �� ����������! "����( ��� ' +� ��������������� ����� ������ ���� �������������! "�� ������������� ���#$%%������ �������������� "�

��������� ���� ����� ���� �,,������������������ �� ����� �#�-�������������'��.�./%��! "�� ����������&

��� ������������������

���� �������� � ���� �� ��������������������

=���

��� �������������� ���

� � ��

∆ ��

��

��

0�� ���������� ����1�������������� ������������ � ������������������&� ��������� ������������� ��� ���� ������ ��������� ���� �����������

����� ��������������� ����������� ����������������+��� ����.�/.�#&

���

����

� �������

� � ������ �

Page 153: Boiler doc 02   principles & heat transfer

��������������� �������� ������

������� ������������������� ���������������������� ��������������������������������������������

�� ��� �������������� ��� ������������������������������������������� ���&� 2��� �������� � /�#��� "��� *����������� �������������������� � /�#��! "����(� *����������� ����������������� � /�%��! "����(

�������������3��������� ����������� ����������� ������ ���������4-� ��#%�(����� ����������� �.�������.���������������� ����� ������ ���#��" �� ������������� �� ������ ����� ����� �#������������ ������������� ���������� �������/�#��!"���(�

������ �������������������� �������� ��!�

3��� ��������� ������ ���� ��������������������� ������������������������� �������� ������������ ������ ��� ���������� ������������� �������������������� �������� ������� ���� �������� ����� � �������� ����������� ��������������� � ����� " �����+��� ����.�5�/ �6����������������������������� �� ������������ ���� ��� ���������������&� ������� ������ ���������� ������� ����������� ������������������������������������

����4��� ������� ����� ���� ��������������� ������������������� ���������� ���������������� ������ ��7���������� ��

����� ����������������������� ���� ��������������������� ������������������������������� ����� ������ ����������� �

3��� ��� ����� ����� ��� ����� � �������� � ��� ������������� ������ ��� ��� �������� �� ��� ������ �������� ������������� �������������8� ���������� �� � ������������������ �������������������� � ��� �������� ���� ������������� ���������������� ������� �� �

��������������� ���� �������������

��� � ������

��������������� � � �����

�������� � ��� ������

��

��� ������ �

� ��� ��

� � � ����� ���

� ����������� � ��������� ��

�� � �

������ �

� ��������� ��

���������������� ���� ������ ������������� �� ����

�����

������

����������

����������

����������������

���

��������� �������

Page 154: Boiler doc 02   principles & heat transfer

��������������� ��������������

������� ������������������� ���������������������� ��������������������������������������������

���������������� ������� �������� ���� ������������� �� ����

�������������,� " ������� ������ ������ ��� �������" �� ����'�5. "9/�( ���������������������� ����� ���

������ �������������������6�� ��� �� ' �� �������� ����������������� ������ ������� ������ ����������

6�� ��� �� ' ,�"�����,�/:��! "����(������5.��4��9/�(

"���������� # ����$%

3��� ���� ������ �������� ��� ���� ��������������� ���������������� ���������� ������������������� ������������� ���������� ������������������� ��������� �����������&

� 3����������

� 6�� � ��������� �� ���������������������������

6���������� ���������� ��� ����������� ��������� ������ ������������ �������������������������� ���������� �����#%��"���������������� ��������������������������� � ������ ���������� �.%�(������ ����� ���� ������ ���������� �4/�(�

����������������� ���� ������ �������&

� ;��� ������ ������ ��� ����;�6� �� �������5.�(�����9/�(��∆��'�//�( �

� ������� ������ ������ ��� ������6� �� �������:,�(�����9.�(��∆��'�..�( �

<��������������� ������ ������ ��� ����6�6� �� �������������������������� ������������������������������������ ����

����������������� ���� ���� �� �� ��� ���� ���������� ��� ����� �������� �� ..9� �� "�� ����� ��� �� ��� ������ ������9�(����� ��������� ������ ������/5�(�

0�� ��� �� ���� ������ ���� ��� �� 4/�(�� ���� ��� ������ ������ ���� �� /:�(���� ������� ����������� �� ��������� ������������������� ������������ ����� ��

������������������ ���������� ����� � ����������������

������������������ ������� ��� ����� � ������������������ �

���������������������������� � ��������

��

�������������� ������ � ������� �

������������������� �������

6� ��� ��� ���������������������������� ������� ��� ������ ������� ������� ������� �� ��������� �� ������ ������ ������ ��������������� �����������

Page 155: Boiler doc 02   principles & heat transfer

��������������� �������� ������

������� ������������������� ���������������������� ��������������������������������������������

���������������������������

�������=>���������&

� (����� ��� ������ �����/%�(

� 6� ��� ��� ������ �����$%�(

6�� ���� ����������������� ����?��������� ���1 ��'��/������

������������ ��� �������� ������������ ������������� ������������ �������

�<����� �������� ������'�/%%%��� "������������������� ���� ��'��,�/:��!"����( �

�������������3� ��������������������������������������������/�-�������� �������.���������������� �� ��� ����������� �������� ��� ��$%�(����/������

��������������� ��� ������ ������/%�(������ ��� �������������9�������

������ �������������&��'�����

�������� ����

2������ �������� ����� ��������� �� ��� ���� � ���� ������ ���� ����� �������� ��� ��� ��������� ����

3��� ���������������� ��������7��� ���������������������������������������������������� ������� ��� ��������� �������������� ��� �� ���������������������������������4 ������� ������ �����������������������������������(������������������������������������������������������������� ���� ���������������������2���������������������� ��������������������������������7����� ��� ������� �� �������������� � ����� �����������������������������������������

������ ���������������� ����� � ���������������� �����������

� �

������������� � ����� ������������ �����

�������������� � ���� ���������

� ��������������!��" �� #�����$%���&���'���( �

π π� �������

� � ���������

��

��

�� #�����

�����

$%�����&����� ��������%������������)�*�������������+��" �� ��,�����������*���-�

)�! ������ �.����/�%�����%����� �

� ��+��" ��

���������� �

���������������������� � ������� �

Page 156: Boiler doc 02   principles & heat transfer

��������������� ��������������

������� ������������������� ���������������������� ��������������������������������������������

@��������� ���������� ���������������������� ������������������ ��6����������� ���� �� ��������������������������������� ���������� ���� ������ ��� ����� ���������������� �

0�� ���������� �� ������������������������������� ���� ��������������������������������� ������������������������ ����������������� �� ��� � ����� ��������������������� ������������������������������������������%�9-��(��������������������������� ������������������������������ ����������������� ������������������������ ����������� ���������������� ������������������������� ���������������������� ��� �������� ������� ��� � �������������� ��� ��� .�,,�� ���� �������� ���� ��� ��� ���� ����� ��� ��� �� ������ ��� ����� �� ��� ��� ��� 5�#��0������������� � ���������������������������������� ����� ������������������� ��������%�-�����/�9� ����� ���� �� ���� �� ������������������������������� ����� � � �� �� �����$,� �9#��� ����������� ����9%� ��5%�������������� � ���� ��������������������� ��������������������������������������������� ������ ����

������ �������� ������� ���� ���������������������� ���������� ���������������� ������� ������������+��� ����.�/,�/��������� �� � ����� �������������� ���� ����� ���������������������������

�����&�� ' �������� ����� ������� "� �� ' ��������� ������ ��� �������� "� �� ' ��������� ���������� �������� "� �� ' ������� ��������� ������������ �������������( � ' ������� ��������� ������� ������ �������������( ��� ' +� ��������������� ������� �����������������! " ��

������� ������ ������� ����������������������������������� �� &

/�- ' <�� ���������� ����������������

.--% ' 3��������� ����� ������A���� ��������������� ������������� ��������� ����� ����

/�.$ ' 3������������������ ������ �����

2�������������� ���� ��������������� �� 4����������� �� ����������������� ��� ������������ ����������� �� �������� ������������� ������ ����� ���� ����������� ����������������� ��� �7���� ���� ����� 0 � �� � ��� ��� ����������� �� � ���� ���� ����� ��� ������������ ���� ���� �� ��������� �������� ��� ���� ���� ������� ������� ������ ����� *���������������� � ������������������������ ������������� �����������

����

B������������������������������������������7������������������������������������������������������������������ �������������������������� ����������������� �������<������.�/,�, ������������� ���������������������� ���������������� ����������������

(������ � ���������������� � ������� �� ���������� ������������������� ��������������� ��������������� ��������������� �

���� ��������������� �������� ?����1����������� ����� ���� �� ��� ������������ ?����1������ ��� ������ ����������������������� ����� �������������� ������� ��������� ��3 ������������ �������������� ��������� �� ����� ���� ��� �� � ��� ���������� ����������� ��������� ���� ������ �������������� ������������� ��������� �� �������������������������������������

��� ���������[ ] [ ]��� � ������ ��������������� �� ������

� �� � � � ��

���

Page 157: Boiler doc 02   principles & heat transfer

��������������� �������� ������

������� ������������������� ���������������������� ��������������������������������������������

���������������������

* ���������� ����������� �������� ��� �������� ����������� � �������+��� ����.�-�#&

�����&� ' 6�� � ����������������� � ������ = ' C�������� � ����������������� ���"�(�>�����"�(��( 3 ' 6�� � ��������������( ∆� ' ������� ����������������� ����� ��� �������� ��������� ��>�����(

����=��������������<������.�:�/�������� �������������������������������������� ��� ����������������� ���������� ������������� ���������������������� ���� �������������������������������������� �� ���������� ������ ��� ���� ���������������

3���� ������� ��� ���������� ��� ������ ������������������� ���������� ������������������������������������������ ����� ������� ���������� �� ����� ���� �������������7���� ������� ������.� ���� ����������������������� ������� ��������������������� ���������� ����� ��� ����� � �� ���� ��������� ������ ������� �� ��� �� � ���� ���� �� � ���� ������������������� �� ��� ��������� ������� ������ ���������� ���� �7��� �������� ���������� ��������

��� �����)��� ���� �∆�

Page 158: Boiler doc 02   principles & heat transfer

��������������� �������������

������� ������������������� ���������������������� ��������������������������������������������

������������������ ���� ��� ���������� ��! �"�������������

����������#��$� ����� ������������

������� ��

B�������������������������������������� ������ ������� �������� ��� ������ �������������� ���� ��������������������� ������������������������ ����������������������� ��������� ������ ����������������������������� ����

0�� ������� ������� ������ ������� ���������� ������������� ����� ����������&

� ����������������� �� ��� ����� ��� ��������������� ������� ������� ������ ����������

� ���� ������ ������� ��������� �

� ������� ��� ������ ������������������������� ��� ����������

� ���������� � ������ ����

� ����������

� ���������� ����� �����������

0������ ������ ������������ ������� �� � ��� ��������������������������� ����������� ��������� ������ ����C�� �������� ��� ���������� ������� ��� ����������������� ������������������������������� �� �������� ����������� ��������� �����

����� .�/,�/� �������� ��� � ��� ����� ���� ��� ����� �� �� �� ���� -%� ��� /%%� ��������� ����

Page 159: Boiler doc 02   principles & heat transfer

��������������� �������� �����

������� ������������������� ���������������������� ��������������������������������������������

��������������� ���� �����������������%� ����������&'(�)���������������������*��(��&���"�( �)+���

,��%� ���� +���%�� ( ������������� �%��������������&-.)�� ���������"���� �� � �** ��� ��* � � �**&��)

�**�� �� �� �� �� �� ��� ���

��� � � �� �� �� � ��

��*�� � �� �� �� ��� ��� ���

��� � �� �� �� �� �� �

�**�� � � �� � � ��� ��� ��

��� �� �� �� �� �� �� ��

��*�� � �� ��� ��� ��� � ��

��� �� �� �� � �� ��� ���

�**�� �� ��� ��� ��� �� �� ��

��� �� �� �� �� ��� ��� ���

�**�� �� � � ��� �� �� �� � �

��� � �� �� ��� ��� ��� ���

�**�� �� ��� �� � ��� �� ���

��� � � ��� ��� ��� ��� ��

C���� ��� ��� � �� ��� ����� �� ��������� ���� ������ ���� ���� ��� ����� ��� ����+��� ����.�/.�,&

�����&�� ' * �������������� "� � ' 6�� �������������.�/,�/���"� ; ' ;��� ����� ������������ ������� ��� ' +� ��������������� ����� ������ �������������!"�� ������������� ���#�$������ �������������� "�

������������)3�-%�����������.%%������������ ������������������ �� �/.%�(������������ � ������ �����.%�(�� �����������-%����������� ��������� �������������� �9������� �� ��� ������ ��2� ������ ��� ���������� ���&

B������� ���; '���-%��

������� ����������������� ����������� ����������� '��/.%�(��4��.%�(��'��/%%�(

6�� ��������� �������� ���������� '��:9��"��������<������.�/,�/

������� ����� �9������ '��.%,5��! "���� ���� ���

��� ������������� �

��

���

���

���� ��

���������� ������� ���

� ����� ��

���

�����������

� �� ���� �

���

<���D���� �������� ������ ���������������� ����� ��������� �� �������� ������������������������ �������� �� �� ���� ���D���� E���� �������������� ������ �������� �

������7���� ��� ���� ���������� ������.� ���� ��������������������������� �������� �� 4�������� ������� ����� ������ ������� ����������������7��� �������� �����������������

Page 160: Boiler doc 02   principles & heat transfer

��������������� ���������������

������� ������������������� ���������������������� ��������������������������������������������

�������������� ��+������.�/,�-������ �� ��� ���� ������������� ���������� ������ �������� ��������

0������ ����� ��� ��������������� �������� ���7��� ���� ��� ������ ���������.�/,�.����� ���������� ��� �� ������/-��������.%���� �������������� ��������������� ����� ��������� ��������������������� ������ ��������� � ������ �������������������� �������� �������� ��� ���������� �� ������������������ ������� ������� ����

0��+������.�/,�-�� ������ �������� �����������:9��"������� ������������� ��������� ������� ��� � ����� �������� � �������

�����.�/,�.����� �� ������� ����� ����� ����������� ��� �� ��������/-���� ��� �����������##��"�������������� � ������ �������/.%�(������� ��������������-�������

�������������� ��������������� ������ ���� ��������� � ������ �������/.%�(����� ��������&

�����������/���%���� ���%��%�������������� ������������ ���������0�����&12) .������&3�)

0�� ������%�� ��� ��� ��� ��� �� ��� 4�� ��� ��� ��� ��� ��� �� ��� 4�� ���

� ����� ��&��) �� �* �� �* �� �* �� �* �� �* �� �* �� �* �� �*

�*-. ��� ��� � � ��� ��� ��� ��� ��� �� ��� �� ��� �� � � �� �����-. �� � � �� �� �� �� �� �� � � �� �� �� �� ���*-. �� ��� � ��� ��� ��� ��� ��� �� �� �� �� � �� �� ��� �-. �� �� �� �� �� ��� �� ��� �� �� �� �� �� �� �� ���**-. �� �� �� �� �� �� �� �� � �� �� �� � �� �� �����-. �� � � �� �� �� �� �� �� � � �� �� �� �� ����*-. � � � �� �� � � � � � � � �� �� �+�

��%������

��� �%��

���������� �����/-��� ��� ����������������������������� ��������� ��������������<������.�/,�:�

����������4��������������� �������������������� ��**����������������

����������

�����������

������

������

������

���������������������� ����������������� ��������

������������������ ������

������� �

������

� � ������� ������

Page 161: Boiler doc 02   principles & heat transfer

��������������� �������� �������

������� ������������������� ���������������������� ��������������������������������������������

������

�� *��+�$%�� ����������� �,�-++��������-++���,� ������� ���' ��������������.������/&������ �0���� �1� ����)��2�,��������� ���� ���� �������������� ���+�3,�'���� �������������������&����� �����0 ���������������� �� 4��� & ��������&�� ����������$5 2���3!6

�F .-�9�( �

�F .#�:�( �

�F .5�5�( �

�F #-�$�( �

�� *�.� �� ���������� ��������0�������&������� �����1�)�+++����������� ������������� �������� �������� &��������� ��������������� ��7)�3�

�F /9-�-��� �

�F /95�$��� �

�F /5%�,��� �

�F /-%�%��� �

�� %���� ������������ ���������������&�������++����.��������1 ���� ��� ��������������.1���)+����.����������8��$��6�4������������8��$��� ����.������9���� ��.� ������� ��� ����:)�3��*��������� ��. ���� �������������&� �+�3� ���� �� ��� � �� ���� � ����� 9��� ���� �������������8��$��� ��)+������ �$�

�F $%��"� �

�F :9��"� �

�F /.%��"� �

�F //.��"� �

�� *���1 ����1� ����� ����� �����&�������� �������� ����������� �������+�3��9�������������� ����'����3��%����' ���.�������&&������������������������� ����&������1� ����6

�F 8��� �

�F ���� ��������� �������������� �

�F ���� ��������� ������������ �

�F ���� ��������� ����������������� ������������������ ����������� �

)� *����� �����1 ����1� �����������������-+��2� ��������� ������� ���' ��������������.���9����1� ����� ����)���� ���������������������%����' ���.������������ ��������� ��������������������� ����&������1� ����6

�F /,9��� "� �

�F /-#��� "� �

�F ,#��� "� �

�F 59��� "� �

Page 162: Boiler doc 02   principles & heat transfer

��������������� ���������������

������� ������������������� ���������������������� ��������������������������������������������

�������������������������������� ����

:� 9��������������������&�����1 ����1� ����� ��.������� �0���.1�

�F 3������� ������ ��������� ��� ������ ������� ���������� ��������� ���������� �

�F *�������� ����� ����������������������� �� ������������ ������ ��� �

�F ��������� ������ ��� ��������� ������� ���������������������������� �

�F 3� ������ ������� ������ ��� ���������������� ��������� ������� �� ���������������� �

Page 163: Boiler doc 02   principles & heat transfer

��������������� �������� ������

������������ �������� ������� ���������������� ��������������������������� �������������� ���

��������������������� �������� �������

������

����������� �������� ���������������������������

Page 164: Boiler doc 02   principles & heat transfer

��������������� ��������

������������ �������� ������� ���������

������

������� ��������������������������� �������������� ���

� �� �� �� �� �� �� �� � � ����

���

����

����

����

����

����

�� ���� ������

������������� ����������

���������� �!���

�������������"��

������������ �������� �������

������������ �

������������� ���������� ������ �� ������ ��� ������ ��������������� ����� ������������������� ����� ������������������������� ��� �� �� ������ �������� ����������������� ������ ��� ��������� �������� ������ � ������������������ ������������� ���������� ������������������ ����������� ������������ ����� ������� ��� ������������ ��������� ������������������ ������������������� ������������

� ���������������������������� ���������� ��� ����������� �������������������������� ��������� ���������� ������������ ����� ����������� ������������ �������� ����� ����������!��������������� ���������� ����������������������� ��������� ������" ���#������#���� ����� ���������� ����������� ��� � ����������� ������ ������ ���� �������� ���� ������� ���� ���������� ���������� ��� ��� �����!���������������� ������� ������������ ������ ������������ ������������ ������ ����������

!� ����������������������������� ���� ���� �������� ������������������ �������� ������� �������������������� �������������� ����������� ����������������� �������������������� �������������� ������������ �� ����� ��������������� ��������� ���������

!���������� ������������������� ������� � ��� � ������� ��������������������� ����� ������ �� ����������������� ��������������� ������ ��� ���������� ������������������� ����� �� ���

$����� ��� ����� ���������������� �������� ������������������%������ �������� ������� ����&������'�()�(�������� ������������ ��������� �������� � ����� �������� ���� �������� � � ����� ���������� ������ ��������� ������� ����������� ����������&������'�()�'�

����������������� ���������������������

Page 165: Boiler doc 02   principles & heat transfer

��������������� �������� ������

������������ �������� ������� ���������������� ��������������������������� �������������� ���

1500

Tem

pera

ture

t in °

C

Enthalpy h in kJ/kg

Dry saturated

steam line

Superheated

steam region

100

400

300

200

00 500 1000 2500 30002000

Saturated

water line

Evaporation

lines

Critical

point

Lines of

constant

pressure

Dryness fraction lines

��������������� ������ ��� ��� ������������

*������������ � ���������������� ����� ���� �� ���� ���������!�������+�� ����� ������ ���� ���� �� ���� ����������� ������� �� ���� ���������������� �� ������� ����� �� ��� ����� ������������ ����������������� �������� ����������,�� ������������ �������������� �����������������-��!������ �� ������� ���� ������� �� ���� ����������� ���������� ��� ��������������������������� � ������������������������������������ ��������� ������ �� ���� ��������

����� ������� ������������&������'�()�'�� � ��������% ������������������������������ ������+�� ��%�������� ��� ������ ���� �������� �������������� ������� ����� ���� ������ ��� �� ���� ��� �������� ��������� !���������� ����� � ������� ��� �� ���� ������ ��� ������� ����.�� � ���� � ������������� �������� �� ����� �������/�0� � �������������������������������� ���������������� ��� ������������������ ������� ����������������� ������������� �� ����� ����� ���������� ����� �������/�0���� ������'12�()�3��!������������� ����� �� ���� ��� � ���� ����� �������4�''5��6 7���3��&��� ������������������ ��� ���� ������������&������'�()�2� ������� ����� ������� ������'12�3��� �'12�()�3�

Page 166: Boiler doc 02   principles & heat transfer

��������������� ��������

������������ �������� ������� ���������

������

������� ��������������������������� �������������� ���

!������ ����� ��������� ��������� ���� ���������� ��������

��������� � ��� ���

� � �

!����������������� �� �������������� ������������������ ����� ���������������������������� ��������� ������ ����������������������� �����!����� ������� ����������������� ������ ����������6 7���3�

!��������������������� ���������������� ����4�''5��6���������� ��������������������� �������� ������� ������ ���������� �����% ��������� �� ��� ����� ��������������������'14�3� ��'1)�3���� ������� ����� �������'14�)�3�

!������ ����� ���������� ��������� ���� ���������� ���������

�������� ���� �� �����

� �

� ����������������� ����������������� ����� � ���� ��� ����� �������������� ������������� ������������� ����������� ������ ����������������� ������ ������������ ����������������� ������������ ������������������ �� � ������������ ����� � � �������������� ��������� ��� ����� �� ��������� !���� ��� ���� �� ���� ��� ����� �������� � ��� �� � ������� �� ����� ������������������� ������ ����� ��������� ��� ������������ ����� ������������ ������������ ���� ������ ���������� �������� ���� �� ���� ������������������� ���������

� �212�(4�3�,88�88�0-�� ��������������� ����� ������������� � �������������������������� ������ ���������� ������� ������������������� ���� ��� � �������� � � ����� ������ � �������� ���� ���� ������ �� � �� �����������+�� ��������� ��������� �� ������� ���������������� �����&������'�()�4��� �������+�� ������� ���������� �� ����������� ���� �� ���� �������� �� ������ �� ���� ���������.������ �������������� ������������� ����������� ������������� ����� ������������ ����

� � ��������������������� ��� ������ �� � � ������� ������ ������ ������� ��(������� ����� ��� ������'')9�1(��6����� ���� ��������� ������ � � ����� �������212�(4�3�� ������ ����� ������� �������� ����������������212�(4�3�

!��������� ��� ����������� ���� ����� ���� ��� � �� ���� ����� �� ��� � ���� �� ���� ����� �� ��������:

.���������������������� ��� � �������������������������������4�''5��6���������� ���� ��� ����� �����������������(�3������'12�3� ��'14�3��!������� ����� ���������� �������� �������'12�)�3������&������'�()�2�

��������������������� �������� �������������� ����������� ��!� ��������"#$

275 K

274 K

273 K

4.228 / 273.5

4.228 / 274.5

Tem

pera

ture

Change in enthalpy

Mean temperature

∆H

T(mean)

=

� ����������������� �� ��

�����

Page 167: Boiler doc 02   principles & heat transfer

��������������� �������� ������

������������ �������� ������� ���������������� ��������������������������� �������������� ���

χ = 0.70

χ = 0.75

χ = 0.80

χ = 0.85

χ = 0.90

χ = 0.95

250°C

400 bar 200 bar 100 bar 50 bar 20 bar 10 bar 5 bar 2 bar

1800

2000

2200

2400

2600

2800

3000

3200

3400

3600

3800

300°C

350°C

400°C

450°C

500°C

550°C

600°C

650°C

50°C100°C

150°C

6.0 6.5 7.0 7.5 8.0 8.5 9.06.0

1 bar

0.5 bar

0.2 bar

0.1 bar

0.04 bar

0.01 bar

200°CSaturation line

Specific

enth

alp

y (

kJ

/kg)

Specific entropy (kJ/ kg K)

!�������������������������� ����� �������� ��� ������������������� ���������� � ���&������'�()�4�������:� (���� ���� �� ���� ��������� '���� ������� �� ���� ��������� 2�������� � ����������� ������������� ����� �� ����������� 4�������� � ������������������� ���������� ��������

Tem

pera

ture

(T)

373 K

473 K

273 KEntropy (S)

1 2

3

4

��������������� ������ ����%��� ������������

���������������&�%�'��������

���������������� ��� ����� ������� ����� ���������� ����;����� �� ���������� ���!�<�$���������� ������������������� ���� �������� �������������������������������� ����������� ����� ������ ����� ��� ��� ������ ����� � ����� ������������$���������������� ���������� ������,���� � ��� ���-�

=���� �� ���� ������� � � � ���� �����������������!�<�$������������������������������ �������� � �� ������� ������� ��� ����� ����� �������� ��� ��� �%�������� �� ���������� � ��� ��������� ������� �����������%����� ������� ������������� �������������� ��������������� ��������� ������� ��������� ������� ������������ ������������������������ �������� �������������������������� ������ � ��� ����,���� �����-����� �������������++���������� ������������� �������������� ��������������������������� ������ � ��� ����

!��������� ������������� � ���������������������������������������������� ���� �������������� ����� ���������������� ������� �������+�� ��%��������� ������� ������ ����%������������������� ����<��� ��������������>�<�$��������&������'�()�)�

Page 168: Boiler doc 02   principles & heat transfer

��������������� ��������

������������ �������� ������� ���������

������

������� ��������������������������� �������������� ���

χ = 0.70

χ = 0.75

χ = 0.80

χ = 0.85

χ = 0.90

χ = 0.95

250°C

400 bar 200 bar 100 bar 50 bar 20 bar 10 bar 5 bar 2 bar

1800

2000

2200

2400

2600

2800

3000

3200

3400

3600

3800

300°C

350°C

400°C

450°C

500°C

550°C

600°C

650°C

50°C100°C

150°C

6.0 6.5 7.0 7.5 8.0 8.5 9.06.0

1 bar

0.5 bar

0.2 bar

0.1 bar

0.04 bar

0.01 bar

200°CSaturation line

Specific

enth

alp

y (

kJ

/kg)

Specific entropy (kJ/ kg K)

χ = 0.70

χ = 0.75

χ = 0.80

χ = 0.85

χ = 0.90

χ = 0.95

250°C

400 bar 200 bar 100 bar 50 bar 20 bar 10 bar 5 bar 2 bar

1800

2000

2200

2400

2600

2800

3000

3200

3400

3600

3800

300°C

350°C

400°C

450°C

500°C

550°C

600°C

650°C

50°C100°C

150°C

6.0 6.5 7.0 7.5 8.0 8.5 9.06.0

1 bar

0.5 bar

0.2 bar

0.1 bar

0.04 bar

0.01 bar

200°CSaturation line

Specific

enth

alp

y (

kJ

/kg)

Specific entropy (kJ/ kg K)

����������(��)��� �������*�������+���� ���������,,��

����������-��)��� �������*�������+���� ���������� ���������

!���>�<�$�������������������� ���?����������������?���������� �������� ���@���������?����������@��������������� ��������� �������������������������(8/4�

A���� ��� ���� �������%���������� � ��� ����������� ���� ����� ��� ������ �������� ������ ���� �����+�� ������������ ������ ���� �� �� ����������������������� �� ������� ���� ������������&������'�()�9����� ������� �������%����������� ��� ����������++���������������������� ������ ���� ������������ ����� �� ����������������������������&������'�()�1�

Page 169: Boiler doc 02   principles & heat transfer

��������������� �������� ������

������������ �������� ������� ���������������� ��������������������������� �������������� ���

χ = 0.70

χ = 0.75

χ = 0.80

χ = 0.85

χ = 0.90

χ = 0.95

250°C

400 bar 200 bar 100 bar 50 bar 20 bar 10 bar 5 bar 2 bar

1800

2000

2200

2400

2600

2800

3000

3200

3400

3600

3800

300°C

350°C

400°C

450°C

500°C

550°C

600°C

650°C

50°C100°C

150°C

6.0 6.5 7.0 7.5 8.0 8.5 9.06.0

1 bar

0.5 bar

0.2 bar

0.1 bar

0.04 bar

0.01 bar

200°CSaturation line

Specific

enth

alp

y (

kJ

/kg)

Specific entropy (kJ/ kg K)

������� �������%����������� ������������������������������������ �������� ��������������� ���� ���"�� �����#�,>-��� ����� ������ ���������������� �����!���>���������������������� � ������ ��������������� ����� ���?���������� ����� �������������������� ����� ������!������������ ������ ������������� �������� ���� �������������

�������� ������ ���� ���� ����%������� ����������� �������������������������� ���������������� ���������� � � ���� ������ ������������ �� �� ������� ��������� ������&������'�()�9������� ��� ������� ������������ ���&��� ���� ��� ��� ���+�� ������� ������������ ��� ����� ���� �������� � ������������������ ��������������������������������� ���� ������������� ����� � ������ ���������!���� ���������� �������!������ ���� ����������� ��� ���� ������� ��� � ������ ��������� ���������� �� ������������������

>����������� ������� ������������ ��� ����� ���� ����%������� �� ��������������������������� ���������� �� ��������� ����������� ����� ������������� ������������ ��������� ������� � �� �������� ����������!���� ���� ��� ������ � �� ������ � ����� ���� ��� ���� ��� ����������������� ����<������ ��������� ���� ������<���������� ���� ����!����� ������ � ������ ������ ������������������ ���������������������,�%��� �������������� ������� ����� � �������� ��������� ���-�������� ���>�<�$���� �� ���� ������ ���������� ������� � ���������������� ���� �������� � ��������� ����������� ������ �������� ����

!���� ����� ���� ������ ���� �������������&������'�()�5���������������������������������)��� �� �� ���� ����� ���� ��(�������������%�������������������������������$ ��#���� ��� � ������ ��������� �������)�������'145��6 7���

����������������� ������ ���� ��� � ������ ��������� �����������*�������

� ������ ���� ���� ���� �� � ����� ����%�������������������������������&������'�()�5�� ������������ ������� ���� ����������� ���� �� ��������������� ���������������� ����B���������������������,��������������� ��� ������������-� ���������� ������������� ������� ��� ��������� ������ � ������ ��������� ��� � �� ��� ��� ����� ����� !��������� �� ������������������ �� ���� ������������� ���� ����������������� ��������� �������� �������� ������ ����������� ������ ���!�������+�� ����� ������ ����� ������ ������������ ������ ���������� � ��� ������ ��� �� ����� ��� ���� �%������ � ������ ������������������ ������ ����� ���,��������� ������������� ��������� ���-�� ����� ��������������������� �9�5��6 7���3� ����� 1�9��6 7���3�

Page 170: Boiler doc 02   principles & heat transfer

��������������� ��������

������������ �������� ������� ���������

�����

������� ��������������������������� �������������� ���

� �

� �

� �

��������������������������� � �����

������������������������ � ������� ��� �

������������������������������������������� � ����� � �

���������� ��������������������������� �

����

������������������� � � � �

������������������������� � ����

!������"���#���"�$����������������%�%������"��&% � ����'�� ����

!�����"���#���"�$�

������� ������� ����

������������������������������������������������� ������

� �

!������(���&����������������%�%������"��&% �

�)����!�����"���#���"�$����������������%�%������"��&% �

�����

����

����������������������������������������������� ��!"#��� �

������������ �������� ������������������ �� ������� �� ���� ���������� ������ ����� ���� ��� �������� ����� � � ���� � ������ ������������� ������� �������������� �������������� ������� ����������� �� �� ��������� ������ ����B�����������������������������, ������� ������� ������������� ��� � ����������� ��� ��� ��� ��� ��� ����-�� ��� ���� ���� � ��� ���� ��� � �� ����� !��� ������� ��� �� ��������������� � ��������������������%���������������� ����������������� ���� ���� ����� �� ��� ���� ������ ���������� �� �� ������!���� ����� ����� � �� ���� ��� ��� ��� �� � � ��� ���������� ������������ �� ������ ��� ������������������� � ����������������%��������������� ����� ����� ������ ����� ����������� ���!����� �� �� �� ����� ������� � �� ����� ���#��� ��������������������� ���=�������� ��������� � ������� ����� �������� ����� ������� ��=�������������������������

�������������0��������� ��� ������� ����� ���� � ����C�� ��������������� ������ ��� �� � ����� ����� ������'//��6������ ������� �(//�0�,212�3-������������ ������ ����0����������% � � � �� ����� ������� ������������������ ���������� �'/�0����� � � ������� ������ ���� ��� ��� � ������������4/��6� � ���������� ������������!���������������� ����������������� �� � ��� ����������������������� ����� ��������������������� �����%������� ������� ��� � ������� �������������� � ����� ��� ��� ����������� �� ������� ����� ������ ������ � ������������ �B� ���� ������������� ����� �������������� �����������������D

� ���������!

.������ ����� ��������������� ������������� ����� ��� � �� ������������� ����������� ����

�� "� !

!��������������������� ������� ��� ��� ���������������� E ��/�45��#��/�)49��6 73

����$ ����%��������� �����"���������������� ������� & #�'�'((�)* +,

.������ ����� ������� ������ ��� ��� �������� ����� ��� � �� ������������� ���������� ����

� ����� !��� ������ ����� ��� E '82�3�,'/�0-

� � ���������� ������������ ���� ������ ��� ��� �������������� �(9/��6���� ���������������������(9/��6����������� ������ ����� ������������ ����������������������� �������������� ��������:

� � � �� ����������� ��� ��� �� �

�������������������������������

�� ��

� �

���� �

����������� ���������� �� ����� �� �

Page 171: Boiler doc 02   principles & heat transfer

��������������� �������� �����

������������ �������� ������� ���������������� ��������������������������� �������������� ���

χ = 0.70

χ = 0.75

χ = 0.80

χ = 0.85

χ = 0.90

χ = 0.95

250°C

400 bar 200 bar 100 bar 50 bar 20 bar 10 bar 5 bar 2 bar

1800

2000

2200

2400

2600

2800

3000

3200

3400

3600

3800

300°C

350°C

400°C

450°C

500°C

550°C

600°C

650°C

50°C100°C

150°C

6.0 6.5 7.0 7.5 8.0 8.5 9.06.0

1 bar

0.5 bar

0.2 bar

0.1 bar

0.04 bar

0.01 bar

200°CSaturation line

Specific

enth

alp

y (

kJ

/kg)

Specific entropy (kJ/ kg K)

����������.������� ������ ���� ��� � ������ ����������������� ���

� �����������������&������'�()�8� � �������� �������������� ���� ������ ������������ ������� ������������ ����� ����������������>���������������������� ���� ����� ������� ���������� �������� ���������������� ������������������� �������������� ���������������� ��������%������D

������� ��� ��� ���� ����%�����'�()�(�� ����������������� �������������� ���� ��������������������� ���� ����� ����� ���� ��������������� � ��� � ���� ������������� �������������������%�����'�()�'�� ���� ������������������� ����� ����� ����� ���� ���

����%�����'�()�'�� ���� �������������%� �� ����������� ������ ��� ���� ������� ��,� ���������� ������������� �������-���� ��������� �������� ����� ���� ��� ���� ����������� ���� ��� ������ �� �� ��� 7 ����� ����� ��������� ��� ���� �� � � ��� �� � �� � ����� ����� ������������� ������������ ������ ���� ��� ��������� ��� ���� ����!������� ������������������������� ����� ����� ���������������������������� ����������

���� ���� �� ������������������������� ��%�������������� �� ���� ������ �������������� ���� �� ��������'/�0� ��9/�0��� ����������������� ���� �������������������� ����������� ���� ��!������������ ������ ���?��������� ��� ���� ������ �������� �� ������ ����� ����� ������� �����&���� ���� ������� ��������� �� ��� � ������������� � ���� � �������������� ��� � ���� ������ ������������ ������ � ��������������������������&������'�()�8�

�������������!�����%���������������� �������������������� �� ���� �'���� �('/�0��� ������ ������1�(2��6 7���3��������� ���������� ��'1//��6 7����� ������������ � � ���� ������ ��������������� � ����� ���� �����+�� ������ ������������� ������� � �'�������������������!������ ������ ����������� ������� ������������������������������ ������ �������� ������������ � � ���� ��#������� ������ ���������� ��� ������ �������(�)2��6 7���3�������� �������)/4�5��6 7���� �'������('/�0���� ���� �� ���� ��������

Page 172: Boiler doc 02   principles & heat transfer

��������������� ��������

������������ �������� ������� ���������

�������

������� ��������������������������� �������������� ���

�/�����������0��� ��������� ��� ������������ ������� ���������������������

1� �����0��� ��� '���������� ������� ������ � �� ����#$

2�������� ������ ��� ��� 2������� � ����2� ����� �� �2�� � � ����2�/�� �� ������ ��� ����2��� � ����3����� �+�!���������� ����3����� �+���/�� ��������� ����3��� � ���� ����3����� ���� ���3���� ����� �������� � ����3���� ����3���� ���� ��� 3���* ����������� ����3���� �� �� �$������ ���� �� �$���� ��"�%��(#$ ����$���� ��"�%��""#$ ����$������ ���� ��� $��/�� ������� ���� ����$��/������� ����$���� ��� � ����$���� +���� ����$���� +���!��� ����$������ ����$�������� � ����$������ ���� ����$��� ������� ��� ��� $��� ����������� �����������$�/�� ���� ����$����� �+�� ��� ����$����� �+������� ����$����� ����������� ����

Page 173: Boiler doc 02   principles & heat transfer

��������������� �������� �������

������������ �������� ������� ���������������� ��������������������������� �������������� ���

1� �����0��� ��� '���������� ������� ������ � �� ����#$

$������� ����4������ ���� ��� 4����� ������ ��� ��� ������ � ��� ��������� ����5����� �� �6��*��������� ��� ��� �������7��� ,+������%��""#$ ������ ��� ����7��� ,+�"#$ ����0������� ��� 0�//�� ���'���� ��� ������ ��� ��� '����� ��� ������ ��� ����'��� ����'����� ������������� �� �'����� ���� �� �' ��� ���� ����' ��� ����' ���!��� ������� ������ ��� ������ �� � ������������ ��������� � �� ��� �� �������� �� ����+�����! ��� � ����� ���� �������, �������� �� ��� ����8������� ���� ����8������ � ����9��� ����������� ������� ���9��� ��� ����:����/���� ��������� � ����:��� ��������� � ����

Page 174: Boiler doc 02   principles & heat transfer

��������������� ��������

������������ �������� ������� ���������

�������

������� ��������������������������� �������������� ���

�/�����������0��� ��������� ��������������� ������� �����������������;����

<�;���0��� ��� '���������� ������� ������� � �� ����#$

2�� ��� ������ ���2�����+�� ��+�"#$ ������ ���2�����+�� ��+��"#$ ������ �� 2�����+��� ��+���%��"#$ ������ ���2�����+��� ��+����%���#$ ������ ���2�������"#$ ��� �� ����2��������"#$ ����2��������"#$ ����2��������""#$ ����2����������#$ ����2����� ��� �� ���3��,�� ����$�������������� �� ��� ����$�� ������ ����$� ������� ����4����������� ������ ��� = ���� �� � �= ������������ � ��������� ������ ������������ ������ ������������ ������ ������������ ������ ���5������� � �5�������� �� ��� �� >������� ���1������ ������� ����?�� ����� ������� ����?� ��/��,��� ����@�������� ������������� ����6� ������ ���6� ����������� � �� ��� ����'���!� �� ��� �� ����'��������� ����'������������� ������ ����'���������� � �� ��� ����'��/������� ��������� ������ ��������� ��� ������ ����9� �� ������ ����A����� �������������� ����

Page 175: Boiler doc 02   principles & heat transfer

��������������� �������� �������

������������ �������� ������� ���������������� ��������������������������� �������������� ���

�/�����������'���������� ������� ������������������������'���������� ������� �

5������������ � ����#$B���� �� ���������C

2�� ��� ����2��+����+�"#$ ����2��+����+��""#$ ����2��+����+��""#$ ����2��+����+��""#$ ����2��+����+��""#$ ����2��+����+��""#$ ����2�����+�$��&��@& ����2�����+�$&��@& ����2������ ����2���� ����3��,���+�$-�&- ����3������ ����$��/������*��� ��� $��/�������*��� ����$��/������������ ����$������ ����$�������� ����= �� ����&��������������� ����&������� �����&��������������� ����1� ��� ����?� ����� ����?� �����*��� ����?� ������ � ��*��� ����?� ������*��� ����@*���� ����' ���+�"���/������� ��� �� ����' ���+���/������� ��� �� ���' ���+��"�/������� ��� �� ���' ���+�"���/���� ��"#$ ����' ���+���/���� �""#$ ���' ���+��"�/���� ��"#$ � �'���������*��� ����

Page 176: Boiler doc 02   principles & heat transfer

��������������� ��������

������������ �������� ������� ���������

�������

������� ��������������������������� �������������� ���

��������

�� �������� ���"��� ����

F � ������ ��������������� ����� �� �

�F � ������� �� ��� ��� ������������������������� �

�F � �������������������������� ������� ����� ������� �������� �

�F � ���������� ������� �

�� ������-��� ���� ����� �� ������./�"�������������������0������� �������������1� /����"��������������0������'�'��1� /����������������0������ ��%/�0����������� ����������� ��������)��� ����"������

F '///��6 �

�F '1//��6 �

�F 1//��6 �

�F (///��6 �

2� �������0�����%%������������� ��%����������"������

F ���������������� ��� �

�F ���������������� ��� �

�F ��������������� ��� �

�F ��������������� ��� �

3� �������0�����%%�����������������%����������"������

F ���������������� ��� �

�F ���������������� ��� �

�F ��������������� ��� �

�F ��������������� ��� �

�� �������� ���1��������������%�������

F � ��������� ����� � ��� ������� ����� ��� �

�F � ��������� ����� � ��� ���������������� ����� ��� �

�F .� ���� ��������� �������������� ����� ��������������� � �

�F .� ���� ��������� ����������� �

(� ������-��� ���� ����� �� ������./�"�������������������0������� �������������1� /����"��������������0������'�'��1� /����������������0����������%/�0����������� ����������� ��������)��� ����"������

F A��� �

�F (�)��6 �

�F 1//��6 �

�F '�///��6 �

������������������������������ ����

Page 177: Boiler doc 02   principles & heat transfer

��������������� �������� ������

�������������� ���� ����� ���������������� ��� ������������������������� ����� ���� �����

����������������������� ���� �����

����

����

����

��

���

����

���

��

����

����

����

����

����

���

����

Page 178: Boiler doc 02   principles & heat transfer

��������������� ��������������

������� ��� ������������������������� ����� ���� ����� �������������� ���� ����� ���������

�������������� ���� �����

������������� ������������������������ ���������������������������������������������������������������������������������������������� �������������������������������������������������������������������������������� �����������������!"�������������������������� ��� ����� ������������� ��� ��������� ������������������������� ��������� ��� �� ��� ��������� ����������������������� ���������������������������������������� ���������#�$�������%��#��&����$��������#�$�������%'�#��&������������������������� �������������������������$����������������������������������������� ������

������#���������������������������� ����������������������� ������ �����(������������ �����))���������������������������������������������������������������(� ����

���������������������#�������������������������������*������ ������������������������ ������� ���������������������������������������� �������� �������� �������

��������������� ����(��������� ��+�����������������������������+�,����-������������ ������))������������������� ��������������������� ������(��������������.������������������������������������ ����������))���������/��������������������������������������������*0 1* ��.�

��������������� �������������������������������������� �

���������������������������������%� & 2 ���34,

������������������������������������������������ �%��& 2 5�556�

7���������������������������������������������+�,8

������������������������������������ 2 +�,��(��5�556�

2 5�++�5

������������������������������� 2 ���34,�9�5�++�5

��������������������������������� � ������

7���������������������� ���������� ������(����������������������������������� ��������������������������������������������������������� ������ �����������-��5�3�*0 1* �:������������ � ������������������������������))���

�������������������������������������� �������������������

���������������������������������%�& 2 ��,3�-

������������������������������������������������ �%��& 2 5�4�4�

������������!� ��������������������������������!�������������"# $"%�&�

������������������� � ���������� � �����������������

� � ������

�������������� �������� ����� �

����� �

��������������� ����� �

Page 179: Boiler doc 02   principles & heat transfer

��������������� �������� ������

�������������� ���� ����� ���������������� ��� ������������������������� ����� ���� �����

10 bar a

180°C

T(°C)

6 bar a

159°C

2.1389 2.1389 + 4.0024 = 6.1413

1.9316 + 4.2097 = 6.1413

1.9316

2.1389 + 4.4471 = 6.586

1.9316 + 4.8285 = 6.76

0.8718 dry

0.9 dry

6.1413 S (kJ/kg °C)

;��*����� ������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������ ������������������%������������*0 1* &�

'� ����� ���������������������������������������

����������������������������������%��& 2 6-��,

������������������������������������������������� �%���& 2 �+�5�43

7���������������������+�,�����������������������8

������������������������������������� 2 +�,��(���+�5�43

2 �4�3�3�

�������������������������������� 2 6-��,��9���4�3�3�

����������������������������������� � ()*��()

'� ����� ������������������������������������������

����������������������������������%��& 2 -6+�65

������������������������������������������������� %���& 2 �+4��,4

������������������������������+*�+�������������������������

������������������������������������� 2 +�46�4��(���+4��,4

2 �4�4��-

�������������������������������������� 2 -6+�65��9���4�4��-

,����������������������������������������� � (�+-���

������������������������������������������������ ������������������� ������ ��������))���� ���6-��������54,�3+�*0 1* ������������������������4-�,��*0 1* �

������ ������������������������������������������������������������������� ������ ������� �����������;�������������������������������(������������������������ ����-����������<������������ ��������))��������������� ������������������������������ ������*����������� ���7���� ������������������������������������� �������*����������� ������������ �����������(�����������������������

���������������������������$(� �������-�������������������������#������ �� �����=� �������-���

������������������ ���������������������������

Page 180: Boiler doc 02   principles & heat transfer

��������������� ��������������

������� ��� ������������������������� ����� ���� ����� �������������� ���� ����� ���������

�����������������������������������������������>����������� ��������������� �����������������������*����������� ������� /�;��*����� ����������������������������������������� ��������������������������� ����������� ������ ���������������������))���

:����������� �������������������� �������������������������������

��������������������������������������������� �0����"� �����������������������������*���������� �������������������$�����������-��8

>����8$ 2 :����������� ��%*0& 2 ��������������%* &� 2 ?�������������������% 1& 2 7������������������� �������%,�4+--�� 1.&0 2 0����"� ����������������������������%�+��,6�� �* 1*0&

;���������� �$�����������-�����������������������������������������$�����������-��8

/0�������(����(���������

� ��

=��������*��� �� ������ ������������ �$�����������-��

7����� �������*����������� ������������������������������������������������������������$�����������-�38

/0�������(�����

>����8��2�'������������*01*

;������������ ��������������������������� ������������������������������������������������������ �������������������������������������� ��������@������������������������������������ ��� � ����������������������� ����������������������������

��������������������������������������������������������������� ������ ���������� ������ �������������������������������������� �����������������������������������A�*������ ������������������������������� �(� � �������������� ������������������������ ��������������������������������������$(� �������-����������-�3���� �����������

����������.�������������� ��������������$(� �������-����������� ����� ������ ������������������������������������������ .��.������������� �(� � ���������� ����������������������

������������ ���� ������-�������������������������������+�46�4�

������������ �������������������� ����-�������%�&�������+�3��-� 1 1* �

�������� ���� ���� ��������� ��� ����-����� �� ������������ ����������+�46�4������+�3��-� 1 1* ��(��+�46�4�����������������+��6��� 11* �

/0�������(��������

�������������� �������

� � ������ �

� � �������

� � ��������������� � �����������

� � � ���������

� � � ��� ����� �

� � ����� �

Page 181: Boiler doc 02   principles & heat transfer

��������������� �������� ������

�������������� ���� ����� ���������������� ��� ������������������������� ����� ���� �����

/0�������(������ � ������ �

�����������������$(� �������-������4-�,��*0 1* ����������������������������������������������� �$�����������-�38

��� ������ ���

��� �������������

��� ����� �

���� ���������������������� �$�����������-�58

/0�������(�������������������� ������������

������������ � ��� ���������������� ��

7������������������� .�������+�+++�� .

( )

������������� �������� ��� � ��� �

������

������ ������������ � � ������ ���

��������������������� ����� �����(����*�������������������$�����������-�3�������� ��������������������������$�����������-��8

/0�������(����)� � ���

( )( )

���������� �� ����� ��

� ��

� ���������

=

=

����������� ��� ����� ��

� ������ �

>����8� 2 ?���������������������� 1� 2 '������������0 1* � 2 .������������������������������������� ����� ���������������������! "�

.�������� ������������������$(� �������-�38

�������������������������$(� �������-�������������������������������������������������������������������������������������������������������������� ������ �����(��������� ������������������*������������������������ ������������������

���� �������� ��� �������� ����� �������� ����������������� ����� ��������������������������������������� ���������������������������� ��)��������������������� ����������4B��������������������� ���������%��������� �������������������������.CD��������������<�����������B��������������������� �������&�

������*�����������!������������"������������������������������������������������������������������� ������� ����� %.CD&�� 7���� ���� ������ ��� ����� ��������� ���� ������� ���������� ��������� ����������������� �������������������������� ����������� ������������ �

����������������(����������� ���������������������� �$�����������-�3������������������������������������������������������ ��������������

Page 182: Boiler doc 02   principles & heat transfer

��������������� ��������������

������� ��� ������������������������� ����� ���� ����� �������������� ���� ����� ���������

�������������� �������������������������������������������

s - u

Velo

cit

y

1.0 0.8 0.58 P/P1

P1 P

u

s

�����(������������ ����� �������� ����������C������E������F������� %�45�� #��,��&��E����.���� ��������������G:�����������8

.���������� ������ ������ ��������������))�������������������������������������������������%�������������&����������� �������� ����������������� ������������������������������������������� �������������������������������������������������������(� ���������������� �����������C�������������� ���������*������ ����������� ���� ����������#���

F������ ����=� �������-������������������������C����������))�������������+�4������������������C���'���������������������������� ������������������� ��������������#����������������������7������ ����������������C��������������������� ���������������� ������

>���������������C�����������������������������������������+��4�C����#������� ��)���������������������������������������������������������������������������������������������������������� ������

>����������������������������������������� ���������������������������������������������������������� ���� ������������������������� �� � �������������� ��� ���� ��� � �� � ���������� ���������������������������������������������������� �$�����������-���

�������������

������������������������������������� ����������� ����������������������������������������������������� ��� �� �����������

���������������������������������������������������������������������� ������������������������������������������������������ ������������������������������������� ����������� ���������������������������������� �(� � ������������ �������������������������������%�������������&���������������������������������������������������������������������������������������������������������

=����������������������������� ����������������������������������������������������������������������������������������� ���� �������������������������������������������� ������������� �������� ������������������������������������������������)���������������������

����������������������������������������������=��������������������������� ���������������������� ���������� �������������������������������%����������������������������������&�������������������� ������������������ �������������������������������

������������������������� ����������������� ����������%�&�������������������%&���������������������� ������))���%=� �������-��&������������������������������������������������������������������C�������������� �������������C����������������������������

Page 183: Boiler doc 02   principles & heat transfer

��������������� �������� ������

�������������� ���� ����� ���������������� ��� ������������������������� ����� ���� �����

/0�������(��������������������� ������� ���

������������ � ��� ���������������� ��

������������������������������������������������������ ��������%������������������������������������������ ���������������� � ���������&����������������������� ���������������������������� ���������� ��������������������������� ������������������ ��� ���������������������������� ��������������������� ��.������������� ���� ����������������� ���

���������������� �$�����������-�5������������������������������������������������������� ������������������ ��������������� ��������������������������������������������������������

�������������������������������������������������������������� ���� ������������(���� �������������������������������������� ��������������������������������������� ���� ������������������������������������������������������������������������������������������������������� ������������������������������� ������������ ����������������������������

������������$�����������-�5�������������������������������������������� ��������������������������������� ������������������������� ������ ����������������� ��������������������������� ��

�����������=����������������������������������� ��������������������������������������$(� �������-���������������������������������������� ����+�����������,+B������������ �� ������������� ��������������������3�������

���������������������+��������+�,�������������� 2 ��6-��-�*0 1*

��������������������+��������+�,�������������� 2 -��5��,�*0 1* �:

=���������� ���������������������������*������4B��������������������� �����������������8

C����������� �������������� 2 +��4��(���+������

2 ��4������

7���������������������������4�������������� ���� ������8

���������������������������������%�& 2 ��,�43-

������������������������������������������������ �%��& 2 5�4�34

;������������(� �������������������������������(������-��5��,�*0 1* �:8

������������������������������������ 2 -��5��,��#����,�43-

2 5���� ,3

�������������������������������������������������������

2������������� � ��+*��

=�� ���� ������������������������������������4������8

����������������������������������%��& 2 --��++4

������������������������������������������������� �%���& 2 �+,+��3

����� ���

�������

Page 184: Boiler doc 02   principles & heat transfer

��������������� �������������

������� ��� ������������������������� ����� ���� ����� �������������� ���� ����� ���������

/0�������(����)� � ���

;�������������������������+�46+�������������������������8

������������������������������������� 2 +�46+��(��+,+��3�2��4�4�6�

�������������������������������������� 2 --��++4�9��4�4�6�

2 �543�6�

����������������������������������������������� 2 ��6-�6���#���543�6�

3�������� ��� �������� ���������� � -(�)��"# $"%�4-(�)���# $"%5

���������������������� ������ ���������������������������������������������� �$�����������-��8

� � �������� ���

� � ����� �

������������������������������������������������������������53+� 1���������������������������$(� �������-�3�

���������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������� � �������������� ���� ��������������� ������� �������� ���� ��������7���������� ��������������������������������������� ��������������� �������������������� ��������������������������������������������������������������������������� ����

����������������������� ��������(���� ������������������������������������������ ������������������������������������������������� ��(������������������*����������� �� ��������������� �������� ������ ����������������������������*����������@������������������������������ ������� �������� ���������� ������� ��������������� ������������������� ��� ����������������������������� ��������*�

=������������� ������������������������������ �������� ���������������������������������������������������������������������������������������������������������7������������ ��������������� �� ��������������������������������������� ������������ ������ ������������������������������������������� ��� ����������� �������������� ������������� ����������������(�����������������������������������������������

���������������� �����������(������������������������� ������ ���������������������������������������������������������������������������������������������������������� ��

!������������������������������������������ ��������������������������������������������������������������

C����������� ������������������ ������������ ��������������������*�� �����������������������=������������������������������������������������������������� ��������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������� �����������������������������������

7�������������������������������������������������������� ������)�������������������%����������� ���������������������)�&��������������������������������������������������������������������� ����������� ��� ���������������������������

��������������������������������������(��� ����������������������������������������� � �����������������

���� ����������� ����������������������������� ������� ������������++� 1��>������������� ��� ������ ����������������� ���� ��������������������� ��������������������������� ����� ������������������������������������������������������������������������)������������������

����������������������������������� ����������������������� �������� ��������� ����������������������� ��������������������� �������� ������ �

Page 185: Boiler doc 02   principles & heat transfer

��������������� �������� �����

�������������� ���� ����� ���������������� ��� ������������������������� ����� ���� �����

7������������� ����� ���������������������������� � ����� �������������� �� ���������������� �����(������������������������� ���������� �������(� ��������������������� ������

����������������������� ���������������(��������������� �������������� ��������� ������������� ������ �������������������� ����� �*����������� ���������������������� �������������������� ���������%�������������� &��%������������������������ ������������� ����������&�������� ������������������������*����������� ��

��������� �������� ������ �������������������������������������� �������������� �������������� ������������"������������� ������������������ ����� ������������������������������*����������� ������������������ ����������������������� ���������������������������������� ��������� ������������������

������#������ �� ��������������������������������� ������������������������������ �� �%���'�#������ �� &������������������������

��������������� �� ��������������������������������(����������(�����������������������������%���=� ���������-&���� ���� �����)����������������� ����������������������@������������������(����������(���������������� ����� � ����� ������))���� %���=� ���������6&���� ���� ����)�������� ����� ��� �� ������ �������� ��� ���� �� ���� ���� ��� � �� ������� ������� ������ ������������������������������������ � ����������

������������� ��������������!'�������������� �*�������������������������������������������������������/"�.����������������� �������������������������� ������������������������������������%�����������������))�������������<������� ����������������������������������������������&���� ��������������� ����������������

��������������������������� ����� ��� �����))����������(�� ������������������������ ����� ����������*����������� �����������������������������������))���������������� ����������������������������������� �������*����������� ���������������������

��������������������������������� ��������*��������� �� ����������������������������������� ������ ��� ��������� ��������*������� ����*����������� �������������������� �������������� ��� ���������������� ����������������������������������

������������������������������#������ �� �����'�#������ �� ���������������������������������������������������������������������������������������������

10 bar a

180°C

T(°C)

6 bar a

159°C

2.1389 2.1389 + 4.0024 = 6.1413

1.9316 + 4.2097 = 6.1413

1.9316

2.1389 + 4.4471 = 6.586

1.9316 + 4.8285 = 6.76

6.1413S (kJ/kg °C)

0.8718 dry

0.9 dry

���������� ��������������������

������#������ �� ����������=� �������-����������������������������=� �������-�3������������������������� ����� �������������� ���������������(�������%+�,�����+����������+�46�4���-������&����$(� �������-���

������������� �� �����������!����!����������������������������������������

Page 186: Boiler doc 02   principles & heat transfer

��������������� ���������������

������� ��� ������������������������� ����� ���� ����� �������������� ���� ����� ���������

������

�� '� �����,�6������%� ����7�����'�%���(������������������������������������������8���������������� ����������7����7�������9��������������������������:

�H -��4-�*0 1* �: �

�H ���34,�*0 1* �: �

�H -��5�3�*0 1* �: �

�H -�6-�*0 1* �: �

(� '� �����,�6������%� ����7�����'�%���(������������������������������������������8���������������� ���������������������������������������7������%����7����������������������������9������:

�H ����������������� ��� �

�H E������������������ ����� �

�H ����������� ��� ��� �

�H E������������������������� �

�� ;�������� ��������9��9����������������� ��������������������������������������9��9���������������������������)��"#$"%��<�����������9��������������� �������%�����%�����9��9��������:

�H 5�-�-�� 1 �

�H 3�-��3� 1 �

�H �������������� �

�H ���������� �������� �

�� ;��=����������������������������"��7��������)�� .������������������9��� ��������� ���������7����� ��������������� 1$"%��<����������� �������7���:

�H .����������� �

�H �++�+��* 1� �

�H �4,�65�* 1� �

�H 5+�* 1� �

)� ����������������9��9���������������������� ����������������� �������%����*����%�,���9������������%������9��9����������������6������������ $���<�����������9������������%�������������������6 ����:

�H �++� 1 �

�H 4++� 1 �

�H �4��4� 1 �

�H 5++� 1 �

�� <����������������������������������9��9����������%������������������������:

�H G�������������������������������� �

�H G�������������������� ���)��������������� ������ ������� �

�H G������������������������������������� �

�H 7�������������� �

���������������������������� ���� �����

Page 187: Boiler doc 02   principles & heat transfer

��������������� �������� �������

�������������� ���� ����� ���������������� ��� ������������������������� ����� ���� �����

Page 188: Boiler doc 02   principles & heat transfer

��������������� ���������������

������� ��� ������������������������� ����� ���� ����� �������������� ���� ����� ���������