Тепловой расчёт парового котельного агрегата ДКВР-10-13

.

12. Определяем коэффициент теплопередачи

,(6.14)

где - коэффициент тепловой эффективности [2].

для температуры 300?С после конвективной поверхности нагрева:

,

для температуры 600?С после конвективной поверхности нагрева:

.

13. Определяем количество теплоты, воспринятое поверхностью нагрева, на 1 кг топлива (6.1)

,(6.15)

для температуры 300?С после конвективной поверхности нагрева:

,(6.16)

,

для температуры 600?С после конвективной поверхности нагрева:

,

.

14. По принятым двум значениям температуры и полученным двум значениям Q_б и Q_Т производится графическая интерполяция для определения температуры продуктов сгорания после поверхности нагрева.

Рисунок 5. Графическое определение расчётной температуры

не более чем на 50?С меньше или больше предварительно выбранной, поэтому определяем только , сохранив прежний коэффициент теплоотдачи.



.

Составляем сводную таблицу.

Таблица 7 Теплотехнические характеристики первого газохода

Наименование величины	Услов. обознач.	Расчётная формула	Результаты при
			300?С	600?С
Температура дымовых газов перед 1-м газоходом, ?С		(5.23)	1070	1070
Теплосодержание дымовых газов перед 1-м газоходом, кДж/кг		(5.7)	18744,29	18774,29
Температура дымовых газов за первым газоходом, ?С		рис. 5	300	600
Теплосодержание дымовых газов за 1-м газоходом, кДж/кг		Таб. 3, (5.7)	4466,538	9298,6
Теплота, отданная продуктам сгорания, кДж/кг	Qб	(6.2)	14033,9	9409,4
Расчётная температура потока продуктов сгорания в конвективном газоходе, ?С		(6.5)	735	885
Температурный напор, ?С	Дt	(6.6)	543	693
Средняя скорость продуктов сгорания в поверхности нагрева, м/с		(6.6)	4,882	5,399
Коэффициент теплоотдачи конвекцией от продуктов сгорания к поверхности нагрева, Вт/м2·К		(6.9)	48,15	51
Толщина излучающего слоя, м	s	(6.10)	0,201	0,201
Коэффициент ослабления лучей трёхатомными газами, (м·МПа)-1	кГ	(5.14)	31,45	29,05
Суммарная сила поглощения газовым потоком, м-ата	крs	(5.16)	0,135	0,125
Степень черноты газового потока	a	Прил.1	0,126	0,118
Коэффициент теплоотдачи излучением не запыленного потока, Вт/м2·К		(5.17)	4,16	8,73
Температура загрязненной стенки, ?С	tз	(6.12)	217	217
Суммарный коэффициент теплоотдачи от продуктов сгорания к поверхности нагрева, Вт/м2·К		(6.13)	52,31	59,73
Коэффициент теплопередачи, Вт/м2·К	К	(6.14)	34	38,83
Температурный напор, ?С	Дt	(6.16)	395	652,7
Количество теплоты, воспринятое поверхностью нагрева, кДж/кг	QТ	(6.15)	5424	10240

6.2 Тепловой расчёт второго газохода

1. По чертежу определяются конструктивные характеристики второго конвективного газохода: площадь поверхности нагрева, шаг труб и рядов (расстояния между осями труб), диаметр труб, число труб в ряду, число рядов труб и площадь живого сечения для прохода продуктов сгорания (таблица 8). Для данной конструкции котла ширина газохода а=1,075 м, а высота b=2,1 м [2].

Таблица 8 Конструктивные характеристики второго газохода [2]

Наименование величин	Условные обозначения	Результаты
Поверхность нагрева, м2	Н	93
Число рядов труб: вдоль оси котла поперек оси котла	z1 z2	11 22
Диаметр труб, мм	dн	51х2,5
Расчётные шаги труб в мм. продольный поперечный	S1 S2	100 110

2. Площадь живого сечения для прохода продуктов сгорания (6.3)

.

3. Предварительно принимаем два значения температуры продуктов сгорания после рассчитанного газохода и .

4. Определяем тепло, отданное продуктам сгорания (6.2), кДж/кг

,



для температуры 200?С после конвективной поверхности нагрева:

,

для температуры 400?С после конвективной поверхности нагрева:

.

5. Определяем расчётную температуру потока продуктов сгорания в конвективном газоходе (6.5)

для температуры 200?С после конвективной поверхности нагрева:

,

для температуры 400?С после конвективной поверхности нагрева:

.

6. Определяем температурный напор (6.6)

для температуры 200?С после конвективной поверхности нагрева:

,

для температуры 400?С после конвективной поверхности нагрева:

.

7. Определяем среднюю скорость продуктов сгорания в поверхности нагрева (6.7)

,

для температуры 200?С после конвективной поверхности нагрева:

,

для температуры 400?С после конвективной поверхности нагрева:

.

8. Определяем коэффициент теплоотдачи конвекцией от продуктов сгорания к поверхности нагрева (6.8)

,

для температуры 200?С после конвективной поверхности нагрева:

для температуры 400?С после конвективной поверхности нагрева:

9. Определяем степень черноты газового потока (6.9),

,

,

для температуры 200?С после конвективной поверхности нагрева:

.

,

для температуры 400?С после конвективной поверхности нагрева:

10. Определяем коэффициент теплоотдачи, учитывающий передачу теплоты излучением в конвективных поверхностях нагрева (6.11), (6.12)

,

,

.

для температуры 200?С после конвективной поверхности нагрева:

,

для температуры 400?С после конвективной поверхности нагрева:

.

11. Определяем суммарный коэффициент теплоотдачи от продуктов сгорания к поверхности нагрев (6.13)

,

для температуры 200?С после конвективной поверхности нагрева:

,

для температуры 400?С после конвективной поверхности нагрева:

.

12. Определяем коэффициент теплопередачи (6.14)

,

где - коэффициент тепловой эффективности для конвективных поверхностей нагрева при сжигании каменного угля[2].

для температуры 200?С после конвективной поверхности нагрева:

,

для температуры 400?С после конвективной поверхности нагрева:

.

13. Определяем количество теплоты, воспринятое поверхностью нагрева, на 1 кг топлива (6.15), (6.16)

,

для температуры 200?С после конвективной поверхности нагрева:

,

,

для температуры 400?С после конвективной поверхности нагрева:

,

.

15. По принятым двум значениям температуры и полученным двум значениям Q_б и Q_Т производится графическая интерполяция для определения температуры продуктов сгорания после поверхности нагрева.

Так как (отличается от менее чем на 50?С), то определяем Q_T, сохранив прежним коэффициент теплопередачи (6.15), (6.16).

.

Составляем сводную таблицу.

Рисунок 6. Графическое определение расчётной температуры

Таблица 9 Теплотехнические характеристики второго газохода

Наименование величины	Усл обозн	Расчётная формула	Результаты при
			200?С	400?С
Температура дымовых газов перед 1-м газоходом, ?С		(5.23)	570	570
Теплосодержание дымовых газов перед 1-м газоходом, кДж/кг		(5.7)	8805	8805
Температура дымовых газов за первым газоходом, ?С			200	400
Теплосодержание дымовых газов за 1-м газоходом, кДж/кг		Таб. 3	3105,955	6380,185
Теплота, отданная продуктам сгорания, кДж/кг	Qб	(6.2)	5609,71	2401
Расчётная температура потока продуктов сгорания в конвективном газоходе, ?С		(6.5)	385	485
Температурный напор, ?С	Дt	(6.6)	193	293
Средняя скорость продуктов сгорания в поверхности нагрева, м/с		(6.7)	7,01	8,08
Коэффициент теплоотдачи конвекцией от продуктов сгорания к поверхности нагрева, Вт/м2·К		(6.8)	58,3	62,54
Толщина излучающего слоя, м	s	(6.10)	0,201	0,201
Коэффициент ослабления лучей трёхатомными газами, (м·МПа)-1	кГ	(5.14)	37,7	36,07
Суммарная сила поглощения газовым потоком, м-ата	крs	(6.9)	0,155	0,148
Степень черноты газового потока	a	Прил.1	0,144	0,138
Коэффициент теплоотдачи излучением не запыленного потока, Вт/м2·К		(6.11)	3,89	4,554
Температура загрязненной стенки, ?С	tз	(6.12)	217	217
Суммарный коэффициент теплоотдачи от продуктов сгорания к поверхности нагрева, Вт/м2·К		(6.13)	62,19	6,094
Коэффициент теплопередачи, Вт/м2·К	К	(6.14)	40,42	42,61
Температурный напор, ?С	Дt	(6.16)	96	285
Количество теплоты, воспринятое поверхностью нагрева, кДж/кг	QТ	(6.15)	1090	3491

6.3 Тепловой расчёт водяного экономайзера

В промышленных паровых котлах, работающих при давлении пара до 2,5 МПа, чаще всего применяются чугунные водяные экономайзеры, а при большем давлении -- стальные. При этом в котельных агрегатах горизонтальной ориентации производительностью до 25 т/ч, имеющих развитые конвективные поверхности, часто ограничиваются установкой только водяного экономайзера. В котельных агрегатах паропроизводительностью более 25 т/ч вертикальной ориентации с пылеугольными топками после водяного экономайзера всегда устанавливается воздухоподогреватель. При сжигании высоковлажных топлив в пылеугольных топках применяется двухступенчатая установка водяного экономайзера и воздухоподогревателя.

1. По уравнению теплового баланса определить количество теплоты, которое должны отдать продукты сгорания при принятой температуре уходящих газов (6.2)

,

где - коэффициент сохранения теплоты (4.12);

- энтальпия продуктов сгорания на входе в экономайзер, определяется по таблице 3 при температуре и коэффициенте избытка воздуха после поверхности нагрева, предшествующей рассчитываемой поверхности (5.7);

- энтальпия продуктов сгорания после рассчитываемой поверхности нагрева, определяется по таблице 3 при принятой в начале расчёта температуре уходящих газов равной 160[эстеркин] (5.7);

- присос воздуха в экономайзер, принимается по таблице 1;

- энтальпия присосанного в конвективную поверхность нагрева воздуха, при температуре воздуха 30?С (4.3).

,

,

.

2. Определяем энтальпию воды после водяного экономайзера

, (6.17)

где - энтальпия воды на входе в экономайзер [3], кДж/кг;

D - паропроизводительность котла, кг/с;

D_пр - расход продувочной воды, кг/с.

,

.

Температура воды после экономайзера [3].

3. Определяем температурный напор

,(6.18)

где и - большая и меньшая разности температуры продуктов сгорания и температуры нагреваемой жидкости.

,

,

.

4. Выбираем конструктивные характеристики принятого к установке экономайзера (таблица 10)

Таблица 10 Конструктивные характеристики труб чугунных экономайзеров [3]

Характеристика одной трубы	Экономайзер ВТИ
Длина, мм	2000
Площадь поверхности нагрева с газовой стороны, м2	2,95
Площадь живого сечения для прохода продуктов сгорания, м2	0,12

Число параллельно включенных змеевиков в пакете

, (6.21)

где D - расход воды через экономайзер, кг/с;

- массовая скорость воды на входе в экономайзер (принимается равной 600кг/(м²·с));[3]

d_вн - внутренний диаметр трубы (рисунок 12), мм.

5. Определяем действительную скорость продуктов сгорания в экономайзере

, (6.22)

где - расчётный расход топлива (4.10), кг/с;

V_Г - объем продуктов сгорания при среднем коэффициенте избытка воздуха (таблица 2);

- среднеарифметическая температура продуктов сгорания в экономайзере, ?С;

F_эк - площадь живого сечения для прохода продуктов сгорания, м².

, (6.23)

где F_тр - площадь живого сечения для прохода продуктов сгорания одной трубы (таблица 10);

z₁ - число труб в ряду (принимается равным 10).

, (6.24)

где и - температура продуктов сгорания на входе и выходе из экономайзера, ?С.

.

6. Определяем коэффициент теплопередачи

,(6.25)

где и - коэффициенты определяются с помощью монограммы (приложение 1, рисунок 12).

7. Определяем площадь поверхности нагрева водяного экономайзера

.(6.26)

8. Окончательно устанавливаем конструктивные характеристики экономайзера

Общее число труб

,(6.27)

где - площадь поверхности нагрева одной трубы (таблица 10), м².

Число рядов

.(6.28)

Составляем сводную таблицу.

Таблица 10 Теплотехнические и конструктивные характеристики экономайзера

Наименование величины	Усл обозн	Расчётн формула	Результат
Температура дымовых газов перед экономайзером, ?С		рисунок 6	360
Теплосодержание дымовых газов перед экономайзером, кДж/кг		(5.7)	5716,8
Температура дымовых газов после экономайзера, ?С		принято	160
Теплосодержание дымовых газов после экономайзера, кДж/кг		(5.7)	2610,869
Тепловосприятие в водяном экономайзере, кДж/кг	Qб	(6.2)	3069,5
Температура питательной воды перед экономайзером, ?С		из условия	100
Температура питательной воды после экономайзера, ?С		[4]	183
Энтальпия питательной воды перед экономайзером, кДж/кг		[4]	419,1
Энтальпия питательной воды после экономайзера, кДж/кг		(6.15)	774,83
Температурный напор, ?С	Дt	(6.16)	133
Действительная скорость продуктов сгорания в экономайзере, м/с		(6.22)	5,45
Площадь живого сечения для прохода продуктов сгорания, м2	Fэк	(6.23)	1,2
Среднеарифметическая температура продуктов сгорания, ?С		(6.24)	260
Число труб в ряду	z1	принято	10
Коэффициент теплопередачи, Вт/(м2·К)	K	(6.25)	16,97
Площадь поверхности нагрева водяного экономайзера, м2	Hэк	(6.26)	451,2
Общее число труб	n	(6.27)	153
Число рядов	m	(6.28)	15,3

6.4 Невязка теплового баланса

,(6.27)

где Q_л, Q_1к, Q_2к, Q_эк - количество теплоты, воспринятое лучевоспринимающими поверхностями топки, котельными пучками, экономайзером, кДж/кг.

кДж/кг;

где: кДж/кг;

кДж/кг.

кДж/кг,

где: кДж/кг;

кДж/кг.

кДж/кг,

где: кДж/кг;

кДж/кг.

кДж/кг,

где: кДж/кг;

Невязка теплового баланса составляет

Библиографический список

1. Компоновка и тепловой расчет парового котла: Учеб. пособие для вузов/ Ю.М. Липов, Ю.Ф. Самойлов, Т.В. Виленский. - М.: Энергоатомиздат, 1988. - 208 с.

2. Эстеркин Р.И. Котельные установки. Курсовое и дипломное проектирование: Учеб. пособ. для техникумов. - Л.: Энергоатомиздат, 1989. - 280 с.

3. Ривкин С. Л., Александров А. А. Теплофизические свойства воды и водяного пара. - М.: «Энергия», 1980. - 424 с.

4. Александров В.Г. Паровые котлы малой и средней мощности. Изд. 2-е, перераб. и доп. Л.: «Энергия», 1972. - 200 с.

Приложение 1

Рисунок 9. Угловой коэффициент однорядного гладкотрубного экрана 1 - при расстоянии от стенки ; 2 - при ; 3 - при ; 4 - при ; 5 - без учёта излучения обмуровки при

Рисунок 10.Коэффициент теплоотдачи конвекцией при поперечном омывании коридорных гладкотрубных пучков



Размещено на http://www.allbest.ru/

1

Рисунок 11. а) Степень черноты продуктов сгорания a в зависимости от суммарной оптической толщины среды kps; б) Коэффициент теплоотдачи излучением

Рисунок 12. Коэффициент теплопередачи для чугунных экономайзеров



Рисунок 13. Коэффициент ослабления лучей золовыми частицами: 1- при сжигании пыли в циклонных топках; 2- при сжигании углей размолотых в ШБМ; 3- при сжигании углей размолотых в среднеходных мельницах и мельницах-вентиляторах; 4- при сжигании дробленки в циклонных топках и топлива в слоевых топках; 5- при сжигании торфа в камерных топках.

Размещено на Allbest.ru