Тепловой расчет котельного агрегата ДЕ-25-14
Конструктивные характеристики котельного агрегата типа ДЕ-25-14. Тепловой расчет парогенератора: выбор топлива, определение температуры воды, пара, воздуха и продуктов сгорания на границах между поверхностями нагрева. Расчет прочности и КПД агрегата.
Рубрика | Производство и технологии |
Вид | курсовая работа |
Язык | русский |
Дата добавления | 26.11.2013 |
Размер файла | 372,3 K |
Отправить свою хорошую работу в базу знаний просто. Используйте форму, расположенную ниже
Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.
Размещено на http://www.allbest.ru/
Размещено на http://www.allbest.ru/
Содержание
1. Описание прототипа
2. Тепловой расчет парогенератора
2.1 Расчетное задание
2.2 Топливо, воздух, продукты сгорания
2.3 Энтальпия воздуха и продуктов сгорания
2.4 Тепловой баланс парогенератора и расход топлива
2.5 Основные конструктивные характеристики топки
2.6 Расчет теплообмена в топки
2.7 Расчет фестона
2.8 Расчет перегревателя
2.9 Расчет испарительного пучка
2.10 Расчет хвостовых поверхностей
2.10.1 Расчёт воздухоподогревателя
2.10.2 Расчёт экономайзера
2.11 Расчет невязки теплового баланса парогенератора
Выводы
Список использованной литературы
1. Описание прототипа
Буквенное обозначение ДЕ по маркировке БиКЗ расшифровывается как «Д-образный вид (в поперечном разрезе) с естественной циркуляцией». Все котлы типа ДЕ являются модернизированным вариантом котлов ДКВр.
Газомазутные вертикальные водотрубные котельные агрегаты типа ДЕ паропроизводительностью 4; 6,5; 10; 16 и 25 т/ч с рабочим давлением 14 и 24 кгс/смІ предназначены для выработки насыщенного или слабоперегретого пара, идущего на технологические нужды промышленных предприятий, в системы отопления, вентиляции и горячего водоснабжения. Топочная камера размещается сбоку от конвективного пучка, образованного вертикальными трубами, развальцованными в верхнем и нижнем барабанах.
Во всех типоразмерах котлов диаметр верхнего и нижнего барабанов 1000 мм. Расстояние между барабанами 2750 мм (максимально возможное по условиям транспортировки блока по железной дороге). Длина цилиндрической части барабанов котла производительностью 25 т/ч - 7500 мм. Для доступа внутрь барабанов в переднем и заднем днище каждого из них, имеются лазовые затворы.
Ширина топочной камеры всех колов по осям экранных труб 1790 мм. Глубина топочной камеры котла паропроизводительностью 25 т/ч - 6960 мм. Средняя высота топочной камеры 2400 мм. От конвективного пучка топочная камера отделена газоплотной перегородкой из вплотную поставленных (S=55 мм) и сваренных между собой труб диаметром 51 мм с обсаженными до диаметра 38 мм концами, в задней части перегородки имеется окно для входа газов в конвективный пучок.
Перегородка у барабанов в месте обсадки труб уплотняется установкой чугунных гребенок, примыкающих к трубам и барабану. Трубы диаметром 51 мм правого бокового экрана, покрывающего также под и потолок топочной камеры, установлены с шагом 55 мм и вводятся непосредственно в верхний и нижний барабаны (соединение на вальцовке). Трубы заднего экрана диаметром 51 мм не имеют обсадных концов и крепятся сваркой к верхнему и нижнему коллекторам диаметром 159 мм, соединенным необогреваемой рециркуляционной трубой диаметром 76 мм. Коллекторы присоединяются к верхнему и нижнему барабанам.
Фронтовой экран котлов производительностью 16 и 25 т/ч образован четырьмя трубами, замкнутыми непосредственно на верхний и нижний барабаны. Под топки закрыт слоем огнеупорного кирпича.
Конвективный пучок образован коридорно-расположенными вертикальными трубами диаметром 51 мм, развальцованными в верхнем и нижнем барабанах. Шаг труб вдоль барабана 90 мм, поперечный -110 мм (за исключением среднего, равного 120 мм). Применение барабанов тех же диаметров и того же расстояния между ними, что у котлов ДКВр, позволяет использовать для конвективных пучков котлов ДЕ те же фасоны труб, что и для конвективных пучков котлов ДКВр.
Котлы производительностью 16 и 25 т/ч перегородок в пучке не имеют. Все типоразмеры котлов имеют одинаковую циркуляционную схему с четырьмя экранами (фронтовым, задним и двумя боковыми) и конвективным пучком.
Контуры боковых экранов и конвективного пучка всех типоразмеров котлов (а также фронтового экрана котлов паропроизводительностью 16 и 25 т/ч) замкнуты непосредственно на барабаны. Концы промежуточных коллекторов каждого контура с одной стороны подсоединены к барабанам, а с другой объединены необогреваемой рециркуляционной трубой диаметром 76 мм.
Котлы производительностью 16 и 25 т/ч имеют двухступенчатую схему испарения. Во вторую ступень испарения выделены первые по ходу газов ряды труб конвективного пучка. Опускная система контура второй ступени испарения образована необогреваемыми трубами диаметром 159 мм (тремя у котла производительностью 25т/ч).
Общим элементом в опускной системе первой ступени испарения являются последние по ходу газов ряды труб конвективного пучка.
В качестве первичных сепарационных устройств первой ступени испарения используются установленные в верхнем барабане направляющие щиты и козырьки, обеспечивающие выдачу пароводяной смеси на уровень воды.
В качестве вторичных сепарационных устройств первой ступени котлов - горизонтальный жалюзийный сепаратор и дырчатый лист.
Сепарационными устройствами второй ступени испарения являются продольные щиты, обеспечивающие движение пароводяной смеси сначала на торец, а затем вдоль барабана к поперечной перегородке, разделяющей отсеки. Отсеки ступенчатого испарения сообщаются между собой по пару через окно над поперечной перегородкой, а по воде - через подпиточную трубу, расположенную в водяном объеме.
Поставка котлов осуществляется блоком, включающим верхний и нижний барабаны с внутрибарабанными устройствами, трубную систему экранов и конвективного пучка (в случае необходимости пароперегреватель), опорную раму и обвязочный каркас.
Натрубная обмуровка боковых стен котла выполнена по типу обмуровки водогрейных котлов (шамотобетон по сетке толщиной 25 мм и два-три слоя изоляционных плит общей толщиной 100 мм).
Обмуровка фронтовой и задней стен изготовлена по типу облегченной обмуровки котлов ДКВр (шамотобетон - 65 мм и изоляционные плиты общей толщиной 100 мм - для котлов ДЕ-16-14ГМ и ДЕ-25-14ГМ обмуровка фронтовой стены выполнена из слоя шамотобетона толщиной 100 мм и нескольких слоев изоляционных плит толщиной 200 мм, общая толщина обмуровки фронтовой стены 300 мм; обмуровка задней стены состоит из слоя шамотобетона толщиной 65 мм и нескольких слоев изоляционных плит толщиной 200 мм; общая толщина обмуровки составляет 265 мм).
Для уменьшения присосов в газовый тракт котла снаружи натрубная обмуровка покрывается металлической листовой обшивкой, которая приварена к обвязочному каркасу. Листы обшивки поставляются заводом.
Применение натрубной обмуровки при плотном шаге труб позволяет улучшить динамические характеристики котлов и значительно уменьшить потери тепла в окружающую среду и потери при пусках и остановах. В качестве хвостовых поверхностей нагрева котлов применяются проверенные длительным опытом эксплуатации стандартные чугунные экономайзеры.
Характеристики котла ДЕ приведена в табл. 1.1
Таблица 1.1
Технические характеристики котла типа ДЕ-25-25
Характеристика |
ДЕ-25-25ГМ |
|
Паропроизводительность, т/ч |
24,5 |
|
Давление, кгс/см2 |
13,6 |
|
Температура пара, 0С: насыщенного слабоперегретого |
194 225 |
|
Площадь поверхностей нагрева, м2: радиационной конвективной |
64,0 230, |
|
КПД при работе на работе на мазуте,% |
91,31 |
|
Тип горелочного устройства |
ГМП-16 |
|
Габаритные размеры,м: длина ширина |
11,55 4,63 |
|
Высота до оси верхнего барабана,м |
4,72 |
Рис. 1. Общий вид котла ДЕ-25-14
2. Тепловой расчет парогенератора
2.1 Расчетное задание
Произвести тепловой расчет котельного агрегата производительностью 24,5 т/ч при следующих исходных данных:
1. Паропроизводительность агрегата Dп=24,5 т/ч;
2. Давление пара перед главной паровой задвижки pп=1,37 МПа;
3. Температура перегретого пара tпп=248 0С;
4. Температура питательной воды tпв=95 0С;
5. Температура уходящих газов tух=160 0С;
6. Температура холодного воздуха tХВ=35 0С;
7. Топливо - попутный нефтяной УТНГП.
2.2 Топливо, воздух, продукты сгорания
Из табл. II [3, с.169] выписываются расчетные характеристики топлива.
Таблица 2.2.1
Обозначение |
СН4 |
С2Н6 |
С3Н8 |
С4Н10 |
С5Н12 |
N2 |
СO2 |
O2 |
Qcн ккал/мі |
Сг.тл кг/мі |
|
Значение |
53,6% |
22,8% |
6,1% |
0,9% |
0,2% |
15,8% |
0,2% |
0,4% |
9700 |
1,046 |
Рассчитываем теоретический объем воздуха, необходимый для сжигания 1 кг топлива [1, ф.2-10,с.13]:
Определяем теоретические объемы продуктов сгорания топлива:
а) объем двухатомных газов (равен теоретическому объему азота) [1,ф.2-12,с.13]:
б) объем трехатомных газов [1,ф.2-11,с.13]:
в) объем водяных паров [1,ф.2-16,с13]:
По данным расчетных характеристик камерных топок и нормативных значений присосов воздуха в газоходах (табл.2-2) выбираем коэффициент избытка воздуха на выходе из топки бТ и присосы воздуха по газоходам Дб и находим расчетные коэффициенты избытка воздуха в газоходах б//. Результаты сводим в таблицу 2.2-2.
Таблица 2.2.2
Присосы воздуха по газоходам Дб и расчетные коэффициенты избытка воздуха в газоходах б//
Участки газового тракта |
Дб |
б// |
|
Топка и фестон Перегреватель Конвективный пучок Экономайзер Воздухоподогреватель |
0,1 0,05 0,05 0,06 0,01 |
1,15 1,2 1,25 1,31 1,41 |
По [1,ф.(2-18)-(2-24),с14] рассчитываем объемы газов по газоходам, объемные доли газов r и полученные результаты сводим в таблицу 2.2-3.
Таблица 2.2.3
Характеристика продуктов сгорания в газоходах парогенератора
Величина |
Ед. |
Участки газового тракта |
|||||
Топка и фестон |
Перегреватель |
Котельный пучок |
Эконо-майзер |
Воздухо-подогрева-тель |
|||
Расчетный коэффициент избытка воздуха в газоходе |
- |
1,15 |
1,2 |
1,25 |
1,31 |
1,41 |
|
м3/м3 |
1,217 |
1,217 |
1,217 |
1,217 |
1,217 |
||
м3/м3 |
10,204 2,254 13,675 0,0889 0,1648 0,2537 |
10,738 2,263 14,218 0,0855 0,159 0,2446 |
11,273 2,272 14,762 0,0824 0,1539 0,2363 |
12,235 2,287 15,739 0,0773 0,1453 0,2226 |
11,7 2,278 15,196 0,08 0,149 0,2296 |
2.3 Энтальпия воздуха и продуктов сгорания
Удельные энтальпии теоретического объема воздуха и продуктов сгорания топлива определяются по формулам [1,ф.(2-25)-(2-26),с.14], используя данные [1,табл.2-4,с.14]:
;
.
Полученные результаты сводятся в табл.2.3-1.
Таблица 2.3.1
Энтальпии теоретического объема воздуха и продуктов сгорания топлива, кДж/м3
?,°C |
кДж/мі |
кДж/мі |
кДж/мі |
кДж/мі |
кДж/мі |
|
30 |
416,832 |
- |
- |
- |
- |
|
100 |
1410,816 |
205,673 |
1118,13 |
336,579 |
1660,382 |
|
200 |
2843,008 |
434,469 |
2236,26 |
677,616 |
3348,345 |
|
300 |
4307,264 |
680,303 |
3371,592 |
1032,027 |
5083,922 |
|
400 |
5792,896 |
939,524 |
4532,727 |
1395,354 |
6867,605 |
|
500 |
7310,592 |
1212,132 |
5711,064 |
1776,513 |
8699,709 |
|
600 |
8871,04 |
1487,174 |
6915,204 |
2155,443 |
10557,82 |
|
700 |
10463,55 |
1778,037 |
8136,546 |
2556,663 |
12471,25 |
|
800 |
12077,44 |
2073,768 |
9400,893 |
2975,715 |
14450,38 |
|
900 |
13691,33 |
2374,367 |
10691,04 |
3396,996 |
16462,41 |
|
1000 |
15347,97 |
2679,834 |
11989,79 |
3845,025 |
18514,65 |
|
1100 |
17047,36 |
2990,169 |
13288,55 |
4293,054 |
20571,77 |
|
1200 |
18746,75 |
3306,589 |
14578,7 |
4749,999 |
22635,28 |
|
1300 |
20638,53 |
3621,792 |
15911,85 |
5224,776 |
24758,42 |
|
1400 |
22188,29 |
3943,08 |
17279,41 |
5701,782 |
26924,27 |
|
1500 |
23930,43 |
4264,368 |
18612,56 |
6194,391 |
29071,32 |
|
1600 |
25683,26 |
4584,439 |
19980,12 |
6689,229 |
31253,79 |
|
1700 |
27425,41 |
4910,595 |
21347,68 |
7192,983 |
33451,26 |
|
1800 |
29167,55 |
5236,751 |
22723,84 |
7707,882 |
35668,48 |
|
1900 |
30963,14 |
5562,907 |
24125,81 |
8220,552 |
37909,26 |
|
2000 |
32748,03 |
5893,931 |
25493,36 |
8751,054 |
40138,35 |
|
2100 |
34618,43 |
6224,955 |
26895,33 |
9274,869 |
42395,15 |
|
2200 |
36328,51 |
6555,979 |
28297,29 |
9805,371 |
44658,64 |
Энтальпию продуктов сгорания топлива IГ при б>1 подсчитываем по [1,ф.2-27,с.14]:
Полученные результаты сводим в табл. 2.32:
Таблица 2.3.2
Энтальпия продуктов сгорания в газоходах, кДж/мі.
?,0C |
Участки газового тракта |
||||||||||||
Топка ( б=1,15) |
Перегреватель (б =1,2) |
Котельный пучок (б =1,25) |
Экономайзер (б =1,31) |
Воздухоподогреватель (б =1,41) |
|||||||||
I |
ДI |
I |
ДI |
I |
ДI |
I |
ДI |
I |
ДI |
||||
100 |
1410,816 |
1660,382 |
- |
- |
- |
- |
- |
- |
- |
- |
2069,519 |
- |
|
200 |
2843,008 |
3348,345 |
- |
- |
- |
- |
- |
- |
- |
- |
4172,817 |
2103,299 |
|
300 |
4307,264 |
5083,922 |
- |
- |
- |
- |
- |
- |
6548,392 |
- |
6333,029 |
2160,211 |
|
400 |
5792,896 |
6867,605 |
- |
- |
- |
- |
- |
- |
8837,19 |
2288,798 |
8547,545 |
2214,516 |
|
500 |
7310,592 |
8699,709 |
- |
- |
- |
- |
10527,36 |
- |
11185,31 |
2348,121 |
10819,78 |
2272,236 |
|
600 |
8871,04 |
10557,82 |
- |
- |
- |
- |
12775,58 |
2248,224 |
13573,97 |
2388,664 |
- |
- |
|
700 |
10463,55 |
12471,25 |
- |
- |
14563,96 |
- |
15087,13 |
2311,553 |
16028,85 |
2454,878 |
- |
- |
|
800 |
12077,44 |
14450,38 |
16261,99 |
- |
16865,86 |
2301,908 |
17469,74 |
2382,603 |
18556,71 |
2527,853 |
- |
- |
|
900 |
13691,33 |
16462,41 |
18516,11 |
2254,114 |
19200,67 |
2334,808 |
19885,24 |
2415,503 |
- |
- |
- |
- |
|
1000 |
15347,97 |
18514,65 |
20816,85 |
2300,743 |
21584,25 |
2383,575 |
22351,65 |
2466,407 |
- |
- |
- |
- |
|
1100 |
17047,36 |
20571,77 |
23128,87 |
2312,024 |
23981,24 |
2396,993 |
24833,61 |
2481,963 |
- |
- |
- |
- |
|
1200 |
18746,75 |
22635,28 |
25447,3 |
2318,424 |
26384,63 |
2403,393 |
- |
- |
- |
- |
- |
- |
|
1400 |
22188,29 |
26924,27 |
30252,51 |
4805,219 |
31361,93 |
4977,296 |
- |
- |
- |
- |
- |
- |
|
1600 |
25683,26 |
31253,79 |
35106,28 |
4853,766 |
- |
- |
- |
- |
- |
- |
- |
- |
|
1800 |
29167,55 |
35668,48 |
40043,61 |
4937,327 |
- |
- |
- |
- |
- |
- |
- |
- |
|
2000 |
32748,03 |
40138,35 |
45050,55 |
5006,946 |
- |
- |
- |
- |
- |
- |
- |
- |
|
2200 |
36328,51 |
44658,64 |
50107,92 |
5057,363 |
- |
- |
- |
- |
- |
- |
- |
- |
2.4 Тепловой баланс парогенератора и расход топлива
Тепловой баланс составляем в расчете на 1 кг располагаемой теплоты топлива , определяемой по [1,ф.3-1,с.16]. Считая, что предварительный подогрев воздуха за счет внешнего источника теплоты отсутствует, имеем:
Расчеты выполняем в соответствии с табл. 2.4.1
Таблица 2.4.1
Расчет теплового баланса парогенератора и расхода топлива
Наименование |
Обозн. |
Расчетная формула или способ определения |
Единица |
Расчет |
|
Располагаемая теплота топлива |
[1,ф.3-2,с.16] |
кДж/мі |
40611,96 |
||
Потери теплоты от химической неполноты сгорания топлива |
[1,табл.4-5,с.24] |
% |
0,5 |
||
Потери теплоты от механической неполноты сгорания топлива |
[1,табл.4-5,с.24] |
% |
0 |
||
Температура уходящих газов |
по заданию |
0С |
160 |
||
Энтальпия уходящих газов |
по таблице 2-4 |
кДж/кг |
3121,168 |
||
Температура воздуха в котельной |
по заданию |
0С |
30 |
||
Энтальпия воздуха в котельной |
по таблице 2-4 |
кДж/кг |
416,832 |
||
Потери теплоты с уходящими газами |
[1,ф.3-9,с.17] |
||||
Потери теплоты от наружного охлаждения |
[1,рис.3-9,с.17] |
% |
1,21 |
||
Сумма тепловых потерь |
[1,ф.3-11,с.17] |
% |
|||
КПД парогенератора |
[1,ф.3-12,с.17] |
% |
|||
Коэффициент сохранения теплоты |
[1,ф.3-13,с.18] |
- |
|||
Паропроизводительность |
по заданию |
кг/с |
6,81 |
||
Давление пара в барабане |
по заданию |
МПа |
1,36 |
||
Температура перегретого пара |
по заданию |
0С |
248 |
||
Температура питательной воды |
по заданию |
0С |
95 |
||
Удельная энтальпия перегретого пара |
[1,табл.VI-8,с.180] |
кДж/кг |
2928 |
||
Удельная энтальпия питательной воды |
[1,табл.VI-6,с.178] |
кДж/кг |
419,9 |
||
Значение продувки |
по выбору |
% |
3 |
||
Полезно используемая теплота в агрегате |
кВт |
||||
Полный расход топлива |
[1,ф.3-14,с.18] |
кг/с |
|||
Расчетный расход топлива |
[1,ф.3-16,с.18] |
кг/с |
2.5 Основные конструктивные характеристики топки
Парогенераторы типа ДЕ-25-14 имеют камерную топку для сжигания газа и мазута. Определяем активный объем и тепловое напряжение объема топки qv. Расчетное тепловое напряжение не должно превышать допустимого, указанного в табл. 4-3. С учетом рекомендаций приложения III выбираем количество и тип газомазутных горелок, установленных на боковых стенах.
Расчеты выполняем в соответствии с табл. 2.5.1
Таблица 2.5.1
Расчет конструктивных характеристик топки
Наименование |
Обозначение |
Расчётная формула или способ определения |
Единица |
Расчет |
|
Активный объем камеры |
по конструктивным размерам |
м3 |
29 |
||
Тепловое напряжение объема топки: расчетное допустимое |
[1,табл.4-5,с.24] |
кВт/м3 кВт/м3 |
|||
Количество горелок |
[1,табл.III-10,с.157] |
- |
1 |
||
Тепло-производительность горелок |
[1,с.88] |
МВт |
|||
Тип горелки |
- |
[2,табл.8.20,с.248] |
- |
ГМП-16 |
2.6 Расчет теплообмена в топке
Топка парогенератора ДЕ-25-14 полностью экранирована трубами. Трубы диаметром 51 мм правого бокового экрана, покрывающего также под и потолок топочной камеры, установлены с шагом 55 мм и вводятся непосредственно в верхний и нижний барабаны соединение на вальцовке). Трубы заднего экрана диаметром 51 мм не имеют обсадных концов и крепятся сваркой к верхнему и нижнему коллекторам диаметром 159 мм, соединенным необогреваемой рециркуляционной трубой диаметром 76 мм. По конструктивным размерам топки рассчитываем полную площадь её стен и площадь лучевоспринимающей поверхности топки. Результаты расчета сводим в таблицу 2.6.1.
По конструктивным размерам и характеристикам топки выполняем поверочный расчет теплообмена в топке. Расчеты проводим в соответствии с таблицей 2.6.2.
тепловой котельный топливо парогенератор
Таблица 2.6.1
Расчет полной площади поверхности стен топки Fст и площади лучевоспринимающей поверхности топки Hл
Величина |
Единица |
Стены топки |
Выходное окно топки |
Суммарная площадь |
||||
наименование |
обозначение |
фронтовая и свод1 |
боковые |
задняя |
||||
Общая площадь стены и выходного окна |
м2 |
29,167 |
8,592 |
16,704 |
10,44 |
64,898 |
||
Расстояние между осями крайних труб |
м |
2,4 |
1,79х2 |
2,4 |
2,4 |
|||
Освещенная длина труб |
м |
6,61 |
4,01 |
3,5 |
1,79 |
- |
||
Площадь занятая лучевоспринимающей поверхностью: полная |
м2 |
15,86 |
8,16 |
8,43 |
4,08 |
36,53 |
||
Наружный диаметр экранных труб |
мм |
51 |
51 |
51 |
51 |
- |
||
Шаг экранных труб |
мм |
55 |
55 |
55 |
55 |
- |
||
Расстояние от оси экранных труб до кладки (стены) отношение отношение |
мм - - |
100 1,03 1,69 |
100 1,03 1,69 |
100 1,03 1,69 |
- - - |
- - - |
||
Угловой коэффициент экрана |
- |
0,95 |
0,95 |
0,95 |
1 |
- |
||
Площадь лучевоспринимающей поверхности открытых экранов |
м2 |
15,06 |
7,75 |
8,01 |
4,08 |
34,9 |
Таблица 2.6.2
Поверочный расчет теплообмена в топке
Величина |
Расчетная формула или способ определения |
Расчет |
|
Суммарная площадь луче воспринимающей поверхности, Нл,м2 |
По конструктивным размерам |
34,9 |
|
Площадь лучевоспринимающей поверхности открытых экранов, Нл. откр, м2 |
По конструктивным размерам |
34,9 |
|
Полная площадь стен топочной камеры, Fст, м2 |
По конструктивным размерам |
64,89 |
|
Коэффициент тепловой эффективности лучевоспринимающей поверхности, шср |
[1,ф.5-10,с.28] |
=0.35 |
|
Эффективная толщина излучающего слоя пламени, s, м |
[1,ф.5-23,с.31] |
||
Полная высота топки, Нт |
По конструктивным размерам |
3,6 |
|
Высота расположения горелок, hг, м |
То же |
0,774 |
|
Относительный уровень расположения горелок, хг |
hг/Нт [1,ф.5-15,с.29] |
0,774/3,6=0,215 |
|
Параметр, учитывающий распределение температуры в топке, М |
0.59-0.2хг [1,ф.5-12,с.28] |
0.59-0.2·0,215=0,547 |
|
Коэффициент избытка воздуха на выходе из топки, бт |
[1,табл.4-5,с.24] |
1,15 |
|
Присосы воздуха в топке, Дбт |
По табл. 2-2 |
0,1 |
|
Температура горячего воздуха, tг.в,0С |
По предварит. выбору |
300 |
|
Энтальпия горячего воздуха, Iг.в0, кДж/м3 |
По I?- таблице 2-4 |
4307,26 |
|
Энтальпия присосов воздуха, Iпрс0, кДж/м3 |
?бV(ct)в [1,табл.2-4,с.14] |
0,1·10,688·39=416,832 |
|
Количество теплоты, вносимое в топку воздухом, QВ, кДж/м3 |
(бТ-ДбТ)·Iг.в0+ДбТIпрс0 [1,ф.5-17,с.29] |
(1.15-0.1)·4307,26 +0.1·416,832 = 4526,791 |
|
Полезное тепловыделение в топке, QТ, кДж/ м3 |
[1,ф.5-16,с.29] |
||
Адиабатическая температура горения, 0С |
По I?- таблице 2-4 |
1994 |
|
Температура газов на выходе из топки 0С |
По предварительному выбору |
1000 |
|
Энтальпия газов на выходе из топки, ,кДж/м3 |
По I?- таблице 2-4 |
20816,85 |
|
Средняя суммарная теплоёмкость продуктов сгорания, Vср, кДж/(м3 *К) |
[1,ф.5-18,с.30] |
||
Объемная доля: водяных паров, rН2О, трехатомных газов, rRO2 |
По табл.2-2 тоже |
0,1648 0,0889 |
|
Суммарная объемная доля трехотомных газов, rn |
rН2О+ rRO2 [табл.2-2] |
0,1648+0,0889=0,2537 |
|
Произведение prns, м*МПа |
prns |
0,1·0,2537·1,608=0,04 |
|
Коэффициент ослабления лучей трехатомными газами, kг,1/(м*МПа) |
[1,ф.5-26,с.31] |
8,633 |
|
Коэффициент ослабления лучей, несветящейся частью среды, kнс, 1/(м*МПа) |
rnkг [1,ф.5-25,с.31] |
0,2537·8,633=2,15 |
|
Коэффициент ослабления лучей сажистыми частицами, кСЖ, 1/(м*МПа) |
[1,ф.5-25,с.33] |
2,847 |
|
Коэффициент ослабления лучей, светящейся частью среды, kСВ, 1/(м*МПа) |
kСВ= kнс+ кСЖ [1,ф.5-31,с.33] |
2,15+0,798=2,948 |
|
Степень черноты: светящейся части, аСВ несветящейся части, аГ |
[1,ф.5.29-5.30,с.29] 1-е-КсвPS 1-e-KнсPS |
0.3775 0.2922 |
|
Степень черноты факела,аФ |
m*aСВ+(1-m)aг[1,ф.5-28,с.32] |
0,1·0,377+(1-0,1)·0,292=0,3887 |
|
Степень черноты топки, аТ |
[1,ф.5-20,с.30] |
||
Тепловая нагрузка стен топки, qF, кВт/м2 |
[1,ф.33] |
||
Температура газов на выходе из топки, 0С |
[1,ф.5-3,с.30] |
13644,57 |
|
Энтальпия газов на выходе из топки, , кДж/м3 |
По I?- таблице 2-4 |
29685,49 |
|
Общее тепловосприятие топки, QТЛ, кДж/м3 |
[1,ф.5-34,с.36] |
0,986·(44935,69-29685,49)=15036,69 |
|
Средняя удельная тепловая нагрузка лучевоспринимающих поверхностей топки, qЛср |
Полученная в результате расчета температура газов на выходе из топки, отличается от предварительно принятой менее чем на 0С; следовательно, пересчета теплообмена не требуется. Полученная температура удовлетворяет требованиям эксплуатации.
2.7 Расчет фестона
При тепловом расчете парогенератора фестон, как правило, не изменяют, а проверяют поверочным расчетом (таблица 2.71).
Таблица 2.7.1
Поверочный расчет фестона
Наименование |
Формула или способ определения |
Расчет |
|
Полная площадь поверхности нагрева, Н, м2 |
По конструктивным размерам |
17 |
|
Площадь поверхности труб боковых экранов, находящихся в зоне фестона Ндоп, м2 |
То же |
1 |
|
Диаметр труб, d, мм |
То же |
60Ч3 |
|
Относительный шаг труб, мм |
То же |
1,5 |
|
Количество рядов труб, z2,шт |
То же |
1 |
|
Длина трубы, м |
То же |
42 |
|
Площадь живого сечения для прохода газов, F, м2 |
АВ-z1dl |
1,2·6,96-42·0,06·1,2=5,328 |
|
Эффективная толщина излучающего слоя, s, м |
, [1,ф.6-20,с.46] |
||
Температура газов перед фестоном, ,0С |
Из расчета топки |
1364,57 |
|
Энтальпия газов перед фестоном, , кДж/м3 |
Из расчета топки |
29685,49 |
|
Температура газов за фестоном, , 0С |
По предварительному выбору |
1250 |
|
Энтальпия газов за фестоном, `, кДж/кг |
По I?- таблице 2-4 |
29683,85 |
|
Количество теплоты, отданное фестону, Qг, кДж/кг |
, [1,ф.6-1,с.38] |
0,986·(29685,49-27849,9)=1776,84 |
|
Температура кипения при давлении в барабане(pБ=13,3 МПа), tкип, 0С |
[1,табл.VI-7,с.179] |
195 |
|
Средняя температура газов, ?ср,0С |
0,5(1364,57+1250)=1307,2 |
||
Средний температурный напор, Дt,0C |
ср-tкип, [1,ф.6-34,с.48] |
1307,2-195=1112,2 |
|
Средняя скорость газов, w, м/с |
, [1,ф.6-16,с.44] |
||
Коэффициент теплоотдачи конвекцией, бК, кВт/(м2К) |
[1,рис.6-5,с.43] |
57·0,96·0,6·1,01 = 33,16 |
|
Суммарная поглощательная способность трехатомных газов, prns, м*Мпа |
prns [1,с.31] |
0,1·0,2537·1,6 = 0,0405 |
|
Коэффициент ослабления лучей трехатомными газами,кг,1/(м*МПа) |
[1,ф.5-26,с.31] |
8,346 |
|
Коэффициент ослабления лучей, несветящейся частью среды, kнс, 1/(м*МПа) |
Rnkг, [1,ф.5-25,с.31] |
0,2537·8,346=2,11 |
|
Коэффициент ослабления лучей сажистыми частицами, кСЖ, 1/(м*МПа) |
[1,ф.5-32,с.33] |
0,856 |
|
Коэффициент ослабления лучей, светящейся частью среды, kСВ, 1/(м*МПа) |
kСВ= kнс+ кСЖ |
2,11+0,856=2,96 |
|
Степень черноты: светящейся части, аСВ несветящейся части, аГ |
[1,ф.5-31][5-32,с.29] 1-е-КсвPS 1-e-KнсPS |
0,377 0,286 |
|
Степень черноты излучающей среды, а |
m·aСВ+(1-m)aг [1,ф.5-28,с.32] |
0,1·0,377+(1-00,1)·0,286=0,2951 |
|
Температура загрязнённой стенки трубы, tст, 0С |
tКИП+Дt |
195+80=275 |
|
Коэффициент теплоотдачи излучением, бЛ, Вт/(м2К) |
[1,ф.6-13,с.41] |
200·0,2951·0,98=57,839 |
|
Коэффициент использования поверхности нагрева, о |
[1,с.41] |
0,9 |
|
Коэффициент теплоотдачи от газов к стенке, a1, Вт/(м2К) |
о(бл+бк) |
0,9(57,839+2,96)=54,719 |
|
Коэффициент загрязнения, ? м2К/Вт |
[1,рис.6-1,с.40] |
0,0036·1,7+0,005=0,011 |
|
Коэффициент теплопередачи k, Вт/м2К |
, [1,ф.6-5,с.39] |
||
Тепловосприятие фестона по уравнению теплопередачи, Qф, кДж/м3 |
, [1,ф.7-3,с.53] |
||
Тепловосприятие настенных труб, QДОП, кДж/кг |
, [1,с.53] |
||
Суммарное тепловосприятие газохода фестона, QT, кДж/кг |
Qф+ QДОП |
1750,85+102,99=1853,84 |
|
Расхождение расчетных тепловосприятий, DQ, % |
2.8 Расчет перегревателя
Перегреватель одноступенчатый, с пароохладителем, установленным на стороне насыщенного пара. Перегреватель имеет шахматное расположение труб.
Коэффициент теплопередачи гладкотрубных коридорных пучков перегревателя рассчитывается с учетом коэффициента тепловой эффективности ?, используя формулу (6-7). Влияние излучения газового объема, расположенного перед перегревателем, на коэффициент теплопередачи учитываем путем увеличения расчетного значения коэффициента теплопередачи излучением по формуле (6-34).
Конструктивные размеры и характеристики перегревателя, взятые из чертежей и паспортных данных парогенераторов, сводим в таблицу 2.8.1.
Поверочный расчет перегревателя сводим в таблицу 2.8.2.
Таблица 2.8.1
Конструктивные размеры и характеристики перегревателя
Наименование |
Расчетная формула или способ определения |
Расчет |
|
Диаметр труб, d/dВН, мм |
По конструктивным размерам |
28/22 |
|
Количество труб в ряду (поперек газохода) z1, шт |
То же |
40 |
|
Количество рядов труб ,z2, шт |
То же |
2 |
|
Средний шаг труб, s1, мм |
То же |
42 |
|
S2, мм |
То же |
70 |
|
Расположение труб в пучке |
То же |
шахматное |
|
Характер омывания |
То же |
поперечное |
|
Средняя длина змеевика, l, м |
То же |
1,2 |
|
Cуммарная длина труб,?l,мІ |
То же |
282 |
|
Полная площадь поверхности нагрева, H, м2 |
То же |
24,8 |
|
Площадь живого сечения для газов, F', м2 |
a'b' - l'z1d, [1,ф.6-20,с.46] |
1,2·6,963-1,2·40·0,028=7,008 |
|
То же на выходе, F'',мІ |
a''b'' - l''z1d, [1,ф.6-20,с.46] |
1,02·6,96-1,02·40·0,028=5,84 |
|
Средняя площадь живого сечения газохода, FCP, мІ |
2·F' ·F''/ F' +F'', [1,ф.6-24,с.47] |
6,37 |
|
Количество параллельно включенных змеевиков ( по пару), m, шт |
По конструктивным размерам |
117 |
|
Площадь живого сечения для прохода пара, f, м2 |
р·d2ст·m/4, [1,с.93] |
3,14·0.0222·177/4=0.044 |
Таблица 2.8.2
Поверочный расчет перегревателя
Наименование |
Расчетная формула или способ определения |
Расчет |
|
Диаметр труб, d/dВН, мм |
По конструктивным размерам |
28/22 |
|
Площадь поверхности нагрева, Н, м2 |
То же |
24,8 |
|
Температура пара на выходе из перегревателя, t``, 0С |
По заданию |
248 |
|
То же на входе в перегреватель, t`, 0С |
По выбору |
200,4 |
|
Давление пара: на выходе, р``, МПа на входе, р`, МПа |
По заданию По выбору |
1,36 1,57 |
|
Удельная энтальпия пара: на выходе , i``П, кДж/ м3 на входе, i`П, кДж/м3 |
[1,табл.VI-8,с.180], То же |
2929,05 2806,8 |
|
Суммарное тепловосприятие ступени, Q, кДж/м3 |
, [1,ф.8-1,с.56] |
||
Средняя удельная тепловая нагрузка лучевоспринимающих поверхностей топки, qЛСР, кВт/м2 |
Из расчета топки |
198,2 |
|
Коэффициент распределения тепловой нагрузки: по высоте, В между стенами, СТ |
[1,рис.5-9,с.36] [1,табл.5-7,с.36] |
1,3 1 |
|
Удельное лучистое тепловосприятие выходного окна топки, qЛ, кВт/м2 |
ВСТ qЛСР [1,ф.5-36,.с37] |
1·1,3·198,2=257,66 |
|
Угловой коэффициент фестона, хФ |
[1,рис.5-1,с.26] |
0,95 |
|
Площадь поперечного сечения газохода перед ступенью, FГ`, м2 |
a`b` [1,с.94] |
1,2·6,96=8,352 |
|
Лучистое тепловосприятие ступени ,Qл, кДж/ м3 |
[1,ф.8-7,с.57] |
||
Конвективное тепловосприятие ступени, QK, кДж/ м3 |
Q-QЛ [1,ф.8-5,с.57] |
1809-233,89=1575,11 |
|
Температура газов перед перегревателем, ?`, 0С |
Из расчета фестона |
1250 |
|
Энтальпия газов на входе в перегреватель, I`, кДж/м3 |
То же |
27849,9 |
|
То же на выходе из ступени, I``, кДж/ м3 |
[1,ф.8-12,с.57] |
||
Температура газов на выходе из ступени, 0С |
По I-таблице 2-4 |
1100 |
|
Средняя температура газов, ?ср, 0С |
|
0,5(1100+125)=1175 |
|
Средняя скорость газов в ступени, wГ, м/с |
, [1,ф.6-16 и 6-17,с.44] |
||
Коэффициент теплоотдачи конвекцией,К,Вт/(м2К) |
[1,табл.VI-8,с.178] |
74·0,7·1,01·1=52,318 |
|
Средняя температура пара, tСР, 0С |
0.5(t`+t``) |
0.5(248+200,4)=224,2 |
|
Объем пара при средней температуре, vП, м3/кг |
[1,табл.VI-8,с.178] |
0,154 |
|
Средняя скорость пара, wП, м/с |
[1,ф.6-16 и ф.6-19,с.44] |
||
Коэффициент теплоотдачи от стенки к пару, 2, Вт/(м2К) |
[1,рис.6-8,с.46] |
1,05·860=903 |
|
Толщина излучающего слоя, s, м |
, [1,ф.6-33,с.48] |
||
Суммарная поглощательная способность трехатомных газов, prns, м*МПа |
prns [1,с.31] |
0,1·0,2446·0.1=0,00246 |
|
Коэффициент ослабления лучей трехатомными газами, кГ,1/(м*МПа) |
[1,рис.5-5,с.32] |
29 |
|
Коэффициент ослабления лучей, несветящейся частью среды, kнс, 1/(м*МПа) |
rnkг [1,ф.5-25,с.32] |
0,2446·29=7,093 |
|
Коэффициент ослабления лучей сажистыми частицами, кСЖ, 1/(м*МПа) |
[1,ф.5-32,с.33] |
0,97 |
|
Коэффициент ослабления лучей, светящейся частью среды, kСВ, 1/(м*МПа) |
kСВ= kнс+ кСЖ [1,ф.5-31,с.33] |
7,093+0,97=6,88 |
|
Степень черноты: светящейся части, аСВ несветящейся части, аГ |
[1,ф.5-29 и 5-30,с.32] 1-е-КсвPS 1-e-KнсPS |
0,0664 0,0684 |
|
Степень черноты факела, аФ |
m·aСВ+(1-m)aг [1,ф.5-28,с.32] |
0,1·0,0664+(1-0,1)·0,0684=0,0682 |
|
Коэффициент загрязнения,?,мІК/Вт |
[1,ф.6-8,с.32] (? =?а·Cd +??) |
0,0042 |
|
Температура загрязненной стенки трубы, tСТ ,°C |
tcp +(?+1/ б2 )· Bp /H·Q [1,ф.6-35,с.48] |
224,2+(0,00871+1/903)· 0,46/24,8·1809=224,5 |
|
Коэффициент теплоотдачи излучением, Л, Вт/(м2К) |
[1,рис.6-12,с.47] |
0,068·248·0,9=15,22 |
|
Коэффициент теплоотдачи от газов к стенке, ?1, Вт/(м2К) |
Л+К, [1,ф.6-13,с.41] |
0,9·(15,22+42,318)=60,7896 |
|
Коэффициент тепловой эффективности, ? |
[1,табл.6-2,с.40] |
0,8 |
|
Коэффициент теплопередачи, к, Вт/(м2К) |
, [1,ф.6-6,с.39] |
||
Разность температур между газами и паром: наибольшая, tБ, 0С наименьшая, tм, 0С |
t`` t` |
1250-248=1002 1175-200,4=974,6 |
|
Температурный напор при противотоке, ?tПРТ, 0С |
, [1,ф.6-37,с.49] |
||
Площадь поверхности нагрева прямоточного участка, ПРМ , мІ |
По конструктивным размерам |
12,4 |
|
Полная площадь поверхности нагрева, Н, мІ |
То же |
24,8 |
|
Параметр, А |
ПРМ /Н [1,c.50] |
12,4/24,8=0,5 |
|
Полный перепад температур газов, ??, 0С |
[1,c.49] |
1250-1100=150 |
|
То же пара, ?t, 0С |
t``-t` [1,c.49] |
248-200,4=47,6 |
|
Параметр, Р |
[1,с.50] |
||
Параметр R |
??? [1,с.50] |
150/47,6=3,15 |
|
Коэффициент перехода к сложной схеме, ш |
[1,рис.6-14,с.49] |
0,98 |
|
Температурный перепад, ?t', °C |
ш·?ПРМ [1,ф.6-39,с.49] |
0,98·988,35=968,58 |
|
Тепловосприятие ступени по уравнению теплообмена, QТ, кДж/м3 |
, [1,ф.6-2,с.38] |
||
Расхождение расчетных тепловосприятий, ДQ |
, [1,ф.7-4,с.53] |
2.9 Расчет испарительного пучка
Испарительные пучки непосредственно связаны с барабаном и определяет общую компоновку парогенератора. Поэтому их реконструкция с изменением площади поверхностей нагрева или конструктивных характеристик связана с большими трудностями и значительными капитальными затратами. Поэтому испарительные пучки, как и фестон, только, как правило, проверяют. Расчет ведем по таблице 2.9.1
Таблица 2.9.1
Поверочный расчет испарительного пучка
Наименование |
Формула или способ определения |
Расчет |
|
Полная площадь поверхности нагрева, Н, м2 |
По конструктивным размерам |
165 |
|
Диаметр труб, d, мм |
То же |
603 |
|
Шаг труб, продольный, мм поперечный, мм |
То же |
2 1,5 |
|
Количество рядов труб, z2,шт |
То же |
14 |
|
Количество труб в ряду,z1,шт |
То же |
10 |
|
Расположение труб в пучке |
То же |
шахматное |
|
Характер омывания |
То же |
поперечное |
|
Средняя длина труб,l ,м |
То же |
2,75 |
|
Размеры сечения газохода поперек движения газов, м |
А/В |
1,0/6,96 |
|
Площадь живого сечения для прохода газов, F, м2 |
АВ-z1dl, [1,ф.6-33,с.48] |
1·6,96-10·0,06·2,75=5,31 |
|
Эффективная толщина излучающего слоя, s, м |
, [1,ф.6-33,с.48] |
0,152 |
|
Температура газов перед пучком, 0С |
Из расчета перегревателя |
1100 |
|
Энтальпия газов перед пучком, I`, кДж/м3 |
То же |
26273,27 |
|
Температура газов ?``, 0С |
По предварительному выбору |
725 |
|
Энтальпия газов за пучком, I``, кДж/ м3 |
По I- таблице 2-4 |
16682,78 |
|
Количество теплоты, отданное пучку, Qг, кДж/ м3 |
(I'-I''+I0ПРС) [1,ф.6-1,с.38] |
0,986·(26273,27-16682,78+0,05·416,83) = 9476,8 |
|
Температура кипения при давлении в барабане(pБ=2.64 МПа) |
[1,табл.VI-7,с.179] |
195 |
|
Средняя температура газов, ср,0С |
0,5(``+`) |
0.5·(1100+725)=912,5 |
|
Средний температурный напор, Дt,0C |
ср-tкип |
912,5-195=717,5 |
|
Средняя скорость газов, w, м/с |
, [1,ф.6-16 и 6-17,с.44] |
||
Коэффициент теплоотдачи конвекцией, К, кВт/(м2К) |
[1,рис.6-5,с.43] |
49·0,9·1,02·1=44,982 |
|
Суммарная поглощательная способность трехатомных газов, prns, м*Мпа |
prns [1,с.31] |
0,1·0,2363·0,152=0,00359 |
|
Коэффициент ослабления лучей трехатомными газами,кг,1/(м*МПа) |
[1,рис.5-26,с.31] |
10,81 |
|
Коэффициент ослабления лучей, несветящейся частью среды, kнс, 1/(м*МПа) |
Rnkг, [1,ф.5-25,с.31] |
0,2363·10,81=2,55 |
|
Коэффициент ослабления лучей сажистыми частицами, кСЖ, 1/(м*МПа) |
[1,ф.5-32,с.33] |
0,422 |
|
Коэффициент ослабления лучей, светящейся частью среды, kСВ, 1/(м*МПа) |
kСВ= kнс+ кСЖ, [1,ф.5-31,с.33] |
2,55+0,422=2,972 |
|
Степень черноты: светящейся части, аСВнесветящейся части, аГ |
[1,ф.5-29 и 5-30,с.32] 1-е-КсвPS1-e-KнсPS |
0,04410,0392 |
|
Степень черноты излучающей среды, а |
m·aСВ+(1-m)aг [1,ф.5-28,с.32] |
0,1·0,0441+(1-0,1)·0,0392=0,03969 |
|
Температура загрязнённой стенки трубы, tст, 0С |
tКИП+t |
195+80=275 |
|
Коэффициент теплоотдачи излучением, Л, Вт/(м2К) |
[1,рис.6.12,с.47] |
7152·0,03969·0,99=5,97 |
|
Коэффициент использования поверхности нагрева, |
Конструктивно |
0,9 |
|
Коэффициент теплоотдачи от газов к стенке, 1, Вт/(м2К) |
Л+К) [1,ф.6-13,с.41] |
0,9·(5,97+44,982)=46,456 |
|
Коэффициент загрязнения, м2К/Вт |
[1,ф.6-8,с.32] |
0,001148 |
|
Коэффициент теплопередачи k, Вт/м2К |
, [1,ф.6-5,с.39] |
||
Тепловосприятие по уравнению теплопередачи, QТ, кДж/кг |
, [1,ф.6-2,с.38] |
||
Расхождение расчетных тепловосприятий, Q, % |
, [1,ф.7-4,с.53] |
2.10 Расчет хвостовых поверхностей
Расчет воздухоподогревателя и экономайзера будем вести в соответствии с методикой, описанной на стр. 109-111, [1].
Используя чертежи и техническую документацию парогенератора БКЗ-210-140, составляем таблицы конструктивных размеров и характеристик его экономайзера и воздухоподогревателя.
После расчета хвостовых поверхностей определяем невязку теплового баланса парогенератора.
2.10.1 Расчёт воздухоподогревателя
Таблица 2.10.1.1
Конструктивные размеры и характеристики воздухоподогревателя
Наименование |
Размер |
|
Диаметр труб и толщина стенки, d*, мм |
40 |
|
Длина труб, L, м |
37 |
|
Расположение труб |
Продольные |
|
Количество ходов по воздуху, n, шт |
1 |
|
Количество труб в ряду поперек движения воздуха, z1, шт |
84 |
|
Количество рядов труб вдоль движения воздуха, z2, шт |
27 |
|
Шаг труб:поперечный, s1, ммпродольный, s2, мм |
5550 |
|
Относительный шаг:поперечный, s1/dпродольный, s2/d |
1,3751,25 |
|
Количество параллельно включенных труб (по газу), z0 , шт |
1251 |
|
Площадь живого сечения для прохода газов, FГ, м2 |
2,4 |
|
Ширина сечения воздушного канала, В,м |
2,374 |
|
Средняя высота воздушного канала,h ,м |
1,6 |
|
Площадь живого сечения для прохода воздуха,FВ, м2 |
2,04 |
|
Площадь поверхности нагрева, Н, м2 |
242 |
Таблица 2.10.1.2
Поверочный расчет воздухоподогревателя
Наименование |
Расчетная формула или способ определения |
Расчет |
|
Диаметр труб, мм |
По конструктивным размерам |
40х1,5 |
|
Относительный шаг труб: поперечный, s1/dпродольный, s2/d |
То же |
1,3751,25 |
|
Количество рядов труб, z1 ,шт |
То же |
27 |
|
Количество труб в ряду, z2 ,шт |
То же |
84 |
|
Площадь живого сечения для прохода гвзов, FГ ,мІ |
То же |
2,4 |
|
То же для прохода воздуха, FВ,мІ |
То же |
2,04 |
|
Площадь поверхности нагрева, Н,мІ |
То же |
242 |
|
Температура газов на выходе, ?``, °С |
По заданию |
160 |
|
Энтальпия газов на выходе, I``, кДж/кг |
По I?- таблице 2-4 |
7692,791 |
|
Температура воздуха на входе, t`, 0С |
По выбору |
30 |
|
Энтальпия теоретического количества холодного воздуха Iх.В0, кДж/кг |
По I- таблице 2-4 |
416,832 |
|
Температура воздуха на выходе , t``, 0С |
По выбору |
300 |
|
Энтальпия теоретического количества воздуха на выходе, I0`, кДж/кг |
По I- таблице 2-4 |
4307,264 |
|
Отношение расходов воздуха на выходе из горячей части к теоретическому, в''1 |
бт-Д бт [1,ф.9-2,с.62] |
1,15-0,05=1,1 |
|
Тепловосприятие ступени, Q,кДж/кг |
[1,ф.9-1,с.61] |
||
Средняя температура воздуха в ступени,t , С |
0,5(t`+t``) |
0,5·(30+300)=165 |
|
Температура газов на выходе, ?``, °С |
Из расчета экономайзера |
350 |
|
Энтальпия газов на входе в ступень, I`, кДж/кг |
По I- таблице 2-4 |
16682,78 |
|
Средняя температура газов, ?СР, 0С |
0,5 |
0,5·(160+350)=255 |
|
Средняя скорость газов, wГ, м/с |
[1,ф.6-16 и 6-17,с.44] |
||
Коэффициент теплоотдачи от газов к стенке, б1, Вт/(м2·К) |
[1,рис.6-7,с.45] |
48·1,05·0,94=47,37 |
|
Средняя скорость воздуха, wВ, м/с |
[1,ф.6-16 и 6-18,с.44] |
||
Коэффициент теплоотдачи с воздушной стороны, б2, Вт/(м2К) |
[1,рис.6-7,с.45] |
64·1,05·0,98=65,85 |
|
Коэффициент использования поверхности нагрева, |
[1,табл.6-3,с.41] |
0,85 |
|
Коэффициент теплопередачи, к, Вт/(мІ·К) |
[1,ф.6-10,с.40] |
||
Разность температур между средами:наибольшая, ДtБ, 0Снаименьшая, ДtМ, 0С |
725-300=425350-30=320 |
||
Отношение, ДtБ / ДtМ |
ДtБ / ДtМ [1,c.49] |
1,32<1,7 |
|
Температурный напор при противотоке, ?tПРТ, 0С |
0,5·( ДtБ +ДtМ )[1,ф.6-38,с.50] |
0,5·(425+320)=372,5 |
|
Перепад температур:наибольший, фБ, 0Снаименьший, фМ, 0С |
[1,c.49]t``-t` |
725-350=375300-30=270 |
|
Параметр Р |
, [1,с.50] |
270/(725-30)=0,388 |
|
Параметр R |
фБ/фМ [1,с.50] |
375/270=1,38 |
|
Коэффициент ш |
[1,рис.6-16,с.51] |
0,98 |
|
Температурный перепад,?t, °C |
ш·? tПРТ, [1,рис.5-39,c.50] |
0,98·372,5=331,5 |
|
Тепловосприятие ступени, QТ, кДж/кг |
, [1,ф.6-2,с.38] |
||
Расхождение расчетных тепловосприятий, ?Q,% |
, [1,ф.7-4,с.53] |
2.10.2 Расчёт экономайзера
Таблица 2.10.2.1
Конструктивные размеры и характеристики экономайзера
Наименование |
Размер |
|
Характеристика одной трубы: длина, L, м |
3 |
|
Площадь поверхности нагрева с газовой стороны, Н', м2 |
||
Площадь живого сечения для прохода газов, F', м2 |
||
Количество труб в горизонтальном ряду, z1 ,шт |
20 |
|
Количество горизонтальных рядов, z2 ,шт |
10 |
|
Площадь поверхности нагрева с газовой стороны, Н, м2 |
590 |
|
Площадь живого сечения для прохода газов, F, м2 |
2,4 |
|
Площадь живого сечения для прохода воды, f, м2 |
1,84 |
Таблица 2.10.2-2
Поверочный расчет экономайзера
Наименование |
Расчетная формула или способ определения |
Расчет |
|
Диаметр труб,d ,мм |
По конструктивным размерам |
76х8 |
|
Площадь поверхности нагрева,Н,мІ |
То же |
531 |
|
Площадь живого сечения для прохода газов, FГ,мІ |
То же |
2,4 |
|
Расположение труб со стороны газа |
То же |
Коридорное |
|
Температура газов на входе ?`, 0С |
Из расчета испарительного пучка |
725 |
|
Температура газов на выходе ?``, 0С |
По выбору |
350 |
|
Энтальпия газов на входе, I`, кДж/м3 |
По I?- таблице 2-4 |
7692,79 |
|
Энтальпия газов на выходе, I``, кДж/м3 |
По I?- таблице 2-4 |
3120,67 |
|
Тепловосприятие ступени (теплота, отданная газами), QГ,кДж/кг |
?(I'-I''+?б IПРС ) [1ф.6-1,с38] |
0,98·(7692,79-3120,7+0,1·416,83)=4549,2 |
|
Температура воды на выходе, t``, 0С |
По выбору |
144 |
|
Удельная энтальпия воды на выходе,i'' , кДж/ кг |
[1,табл.VI-6,с.178] |
611 |
|
Температура воды на входе, t`, 0С |
По заданию |
100 |
|
Удельная энтальпия воды на входе,i' , кДж/ кг |
[1,табл.VI-6,с.178] |
419,7 |
|
Средняя температура воды , t, 0С |
0,5(t`+t``) |
0.5·(100+144) =105 |
|
Расход воды на продувку Dпр, кг/с |
Dпр =p·D/100, [1,ф.3-15,с.18] |
3·6,8/100=0,204 |
|
Расход воды через экономайзер кг/с |
Dэк = D + Dпр, [1,ф.9-5,с.62] |
6,8+0,208=7,004 |
|
Скорость воды в трубах, w ,м/с |
Dэк· нср /ш, [1,ф.6-16 и 6-19,с.44] |
||
Средняя температура газов, , °С |
0,5 |
0,5·(350+725)=537,5 |
|
Средняя скорость газов wГ, ,м/с |
[1,ф.6-16 и 6-17,с.44] |
||
Коэффициент теплоотдачи конвекцией,бк, Вт/(м2К) |
[1,рис.6-6,с.44] |
42·0,91·0,98·1,11 = 41,57 |
|
Эффективная толщина излучающего слоя,s,м |
[1,ф.6-33,с.48] |
||
Суммарная поглощательная способность трехатомных газов, prns ,м·МПа |
[1,с.31] |
0,1·0,2296·0,678 = 0,015 |
|
Коэффициент ослабления лучей трехатомными газами, kГ,1/(м·МПа) |
[1,рис.5-5,с.32] |
22 |
|
Коэффициент ослабления лучей, несветящейся частью среды, kНС ,1/(м·МПа) |
rn kГ [1,ф.5-25,с.31] |
0,2296·22=5,051 |
|
Коэффициент ослабления лучей сажистыми частицами, кСЖ,1/м·МПа |
[1,ф.5-32,с.33] |
0,047 |
|
Коэффициент ослабления лучей светящейся частью среды, kСВ ,1/м·Мпа |
kСВ = kНС + кСЖ [1,ф.5-31,с.33] |
0,051+0,047=5,09 |
|
Степень черноты:светящейся части, aСВнесветящейся части,aГ |
[1,ф.(5-29)-(5-30),с.32] |
0,290,28 |
|
Степень черноты факела, бф |
[1,ф.5-28,с.32] |
0,1·0,29+(1-0,1)·0,28=0,281 |
|
Температура загрязненной стенки трубы, tсm ,°С |
[1,ф.6-34,с.48] |
122+60=182 |
|
Коэффициент теплоотдачи излучением, бл ,Вт/(мІ·К) |
[1,рис.6-12,с.47] |
32·0,281·0,98=8,812 |
|
Коэффициент теплоотдачи от газов к стенке, б1,Вт/(мІ·К) |
[1,рис.6-13,с.41] |
0,9·(41,57+8,812)=45,34 |
|
Коэффициент загрязнения,?,мІ·К/Вт |
[1,ф.6-8,с.39] |
0,00637 |
|
Коэффициент теплопередачи, к, Вт/мІ·К |
[1,ф.6-5,с.39], |
||
Разность температур между средами:наибольшая, ДtБ, 0Снаименьшая, ДtМ, 0С |
[1,с.49][1,с.49] |
350-144=206160-100=60 |
|
Отношение ДtБ / ДtМ |
ДtБ / ДtМ [1,с.49] |
206/60=3,6 |
|
Температурный напор, ?t, 0С |
[1,ф.6-37,с.49] |
||
Тепловосприятие ступени, QТ ,кДж/кг |
[1,ф.6-2,с.38] |
||
Расхождение расчетных тепловосприятий, ДQ, % |
, [1,ф.7-4,с.53] |
2.11 Расчет невязки теплового баланса парогенератора
Таблица 2.11.1
Расчет невязки теплового баланса парогенератора
Наименование |
Расчетная формула или способ определения |
Расчет |
|
Расчетная температура горячего воздуха, tГ.В,0С |
Из расчета воздухоподогревателя |
300 |
|
Энтальпия горячего воздуха, I0Г.В, кДж/ м3 |
То же |
4307,264 |
|
Количество теплоты, вносимое в топку воздухом, QB, кДж/ м3 |
ТТ·I0B+Т·I0ПР [1,ф.5-17,с.29] |
(1,15-0,1)·4307,264 + 0,1·416,83 = 4564,3 |
|
Полезное тепловыделение в топке, QT, кДж/кг |
[1,ф.5-24,с.36] |
||
Лучистое тепловосприятие топки, QТЛ, кДж/кг |
[1,ф.5-34,с.36] |
(44973,2-20816)·0,98 = 23819 |
|
Расчетная невязка теплового баланса, ?Q, кДж/кг |
, [1,ф.9-13,с.66] |
40611,96·0,919-(23819+1776,84+1630,1 + +947,8+4396,18+4549,2)=203,27 |
|
Невязка, % |
, [1,с.66] |
Выводы
В результате расчета были получены следующие расхождения величин: для фестона расхождение составило 4,33%, для перегревателя 2,7%, для котельного пучка - 16,5%, для экономайзера - 3,5%, для воздухоподогревателя - 4,4%, невязка теплового баланса составила 0,5005%, что на 0,005% больше нормативной невязкости 0,5%
Значения столь больших расхождений расчетных величин можно объяснить тем, что практически все коэффициенты для расчетных формул были взяты из различных рисунков и номограмм, что соответственно не позволяет определить их точно. Кроме того, в настоящее время не существует универсальных формул, которые бы учитывали все условия протекания теплообмена, что дополнительную погрешность в расчете.
В результате теплового расчета котельного агрегата типа ДЕ-25-14 по имеющимся конструктивным характеристикам при заданной нагрузке и топливе были определены температуры воды, пара, воздуха и продуктов сгорания на границах между поверхностями нагрева, КПД агрегата, расход топлива. В результате были получены данные необходимые для выбора вспомогательного оборудования и выполнения гидравлических, аэродинамических и прочностных расчетов.
Кроме того, проведение расчета позволило ознакомиться с особенностями расчета составных частей парогенератора и углубить знания о конструкции и компоновке котельного агрегата.
Размещено на Allbest.ru
Подобные документы
Определение объема воздуха, продуктов сгорания, температуры и теплосодержания горячего воздуха в топке агрегата. Средние характеристики продуктов сгорания в поверхностях нагрева. Расчет энтальпии продуктов сгорания, теплового баланса и пароперегревателя.
контрольная работа [432,5 K], добавлен 09.12.2014Тепловой расчет котельного агрегата Е-25М. Пересчет теоретических объемов и энтальпии воздуха и продуктов сгорания для рабочей массы топлива (сернистый мазут). Тепловой баланс, коэффициент полезного действия (КПД) и расход топлива котельного агрегата.
курсовая работа [352,0 K], добавлен 17.03.2012Состав, зольность и влажность твердого, жидкого и газообразного топлива. Объемы и энтальпии воздуха и продуктов сгорания. Расход топлива котельного агрегата. Основные характеристики топочных устройств. Определение теплового баланса котельного устройства.
курсовая работа [108,9 K], добавлен 16.01.2015Способы расчета котельного агрегата малой мощности ДЕ-4 (двухбарабанного котла с естественной циркуляцией). Расчет объемов и энтальпий продуктов сгорания и воздуха. Определение КПД котла и расхода топлива. Поверочный расчёт топки и котельных пучков.
курсовая работа [699,2 K], добавлен 07.02.2011Расчетные характеристики топлива. Материальный баланс рабочих веществ в котле. Характеристики и тепловой расчет топочной камеры. Расчет фестона и экономайзера, камеры охлаждения, пароперегревателя. Объемы и энтальпии воздуха и продуктов сгорания.
дипломная работа [382,2 K], добавлен 13.02.2016Тепловой расчет и компоновка парового котла ПК-14. Выбор топлива, расчет его теплосодержания и продуктов сгорания. Определение тепловых потерь и коэффициента полезного действия котла. Расчет топочной камеры, конвективных и хвостовых поверхностей нагрева.
курсовая работа [751,1 K], добавлен 28.09.2013Проектирование и тепловой расчет котельного агрегата. Характеристика котла, пересчет топлива на рабочую массу и расчет теплоты сгорания. Определение присосов воздуха. Вычисление теплообмена в топке и толщины излучающего слоя. Расчет пароперегревателя.
курсовая работа [3,4 M], добавлен 08.04.2011Описание двухбарабанного вертикально-водотрубного реконструированного котла и его теплового баланса. Количество воздуха необходимого для полного сгорания топлива и расчетные характеристики топки. Конструкторский расчет котельного агрегата и экономайзера.
курсовая работа [611,8 K], добавлен 20.03.2015Техническая характеристика водогрейного котла. Расчет процессов горения топлива: определение объемов продуктов сгорания и минимального объема водяных паров. Тепловой баланс котельного агрегата. Конструкторский расчет и подбор водяного экономайзера.
курсовая работа [154,6 K], добавлен 12.12.2013Основные конструктивные характеристики, расчеты по топливу, воздуху и продуктам сгорания, составление теплового баланса котельного агрегата ПК-19. Выявление потерь от механического и химического недожога и вследствие теплообмена с окружающей средой.
курсовая работа [603,3 K], добавлен 29.07.2009