Расчёт промышленного парового котла

Размещено на http://www.allbest.ru/

Содержание

Введение

Раздел 1. Компоновка и тепловой баланс парового котла

1.1 Расчётно-технологическая схема парового котла. Выбор коэффициентов избытка воздуха

1.2 Топливо и продукты его сгорания

1.3 Тепловой баланс парового котла. Определение расчётного расхода топлива

Раздел 2. Условия сгорания топлива. Расчёт топки

2.1 Выбор системы топливоприготовления и горелочных устройств

2.2 Поверочный тепловой расчёт топки котла

Раздел 3. Поверочный расчёт фестона

3.1 Поверочно-конструкторский расчёт фестона

Раздел 4. Расчёт конвективных поверхностей нагрева

4.1 Поверочно-конструкторский расчёт конвективных поверхностей нагрева

4.2 Поверочно-конструкторский расчёт пароперегревателя

4.3 Тепловой и поверочно-конструктивный расчёт экономайзера

4.4 Поверочно-конструкторский расчёт воздухоподогревателя

Заключение

Библиографический список

Приложение

паровой котел топливоприготовление топка



Введение

В современном мире трудно представить себе жизнь без использования топлива, причем не в первобытном смысле - путем сжигания и только, а с максимальным использованием его теплового потенциала. Имеется ввиду использование теплоты сгорания топлива для ведения технологических процессов а также в энергетических установках непосредственно или путем передачи ее с помощью промежуточного теплоносителя. Самые распространенные теплоносители - водяной пар и вода.

Однако, в условиях развивающегося общества, также возникает потребность в оптимизации и усовершенствования процесса производства энергии. Одним из способов для решения данной проблемы является перевод котельного оборудования на новый вид топлива, как альтернативный вариант разработке и строительству нового котельного комплекса.

В ходе выполнения данного курсового проекта будет выбрана компоновка парового котла и составлен его тепловой баланс, также будет выбрана система топливоприготовления и произведён расчёт топки и поверхностей нагрева.

Раздел 1. Компоновка и тепловой баланс парового котла

1.1 Расчётно-технологическая схема парового котла. Выбор коэффициентов избытка воздуха

Расчётная схема котла Е-35-40, работающего на жидком и газообразном топливе, приведена на рисунке 1.

Рисунок 1- Расчётная схема котельного агрегата Е-35-40 (БМ-35М)

Топливо и продукты его сгорания

Величина среднего коэффициента избытка воздуха в топке котла для жидкого и газообразного топлива. Пользуясь данными таблицы 1, вычислим величины коэффициентов избытка воздуха с учётом присосов за каждым газоходом, их средние значения и заполним расчётную таблицу 2.

В таблице 2 произведён расчёт для используемого топлива (№44- мазут) и предполагаемого к использованию топлива (№7- природный газ).

Таблица 1 - Присосы воздуха в газоходах паровых котлов при номинальной нагрузке на основе обобщённых данных эксплуатации

Элементы котла	Газоходы	Присос
Топочная камера	топки котлов для твёрдого топлива	0,1
	топки котлов для жидкого и газообразного топлива	0,05
Котельные пучки	фестон	0
Пароперегреватель	I ступень	0,02
	II ступень	0,03
Экономайзеры	котлов с 14 кг/с	0,06
Воздухоподогреватель	котлов с 14 кг/с	0,06

Паропроизводительность рассчитываемого котла равна

Тепловой баланс парового котла. Определение расчётного расхода топлива

Таблица 2 - Избытки воздуха и присосы по газоходам

Газоходы	Конечный коэффициент избытка воздуха	Величина присоса	Средний коэффициент избытка воздуха в газоходе
Топка и фестон
Пароперегреватель
Экономайзер
Воздухоперегреватель

1.2 Топливо и продукты его сгорания

Выбор системы топливоприготовления и горелочных устройств

Используемое топливо- мазут малосернистый (вариант 44, приложение А)

Элементарный состав рабочей массы (%):

3	0,05	0,3	84,65	11,7	0,3	0,3

Теплота сгорания

Приведённая влажность и приведённая зольность рассчитываются по формулам (:

,

Для контроля по формуле 3 проверяем баланс элементарного состава на рабочую массу (%):



Состав топлива правильный.

Для расчитываем:

Теоретический объём воздуха по формуле 4:

Теоретический объём продуктов горения трёхатомных газов по формуле:

Теоретический объём продуктов горения азота по формуле:

Теоретический объём продуктов горения водяных паров по формуле:



Пересчитаем объёмы продуктов горения а также посчитаем объёмные доли трёхатомных газов и водяных паров, безразмерную концентрацию золы массу газов их плотности при по всем газоходам для средних и конечных значений . Результаты расчётов занесём в таблицу 3.

Долю золы, уносимой газами, принимаем

Таблица 3 - Объёмы и массы продуктов горения, доли трёхатомных газов, водяных паров, концентрация золы

Искомая величина	Единицы измерения	Газоходы
		Топка и фестон	Пароперегреватель	Экономайзер	Воздухоподогреватель
Конечный коэффициент избытка воздуха за газоходом (кон.)	-	1,15	1,2	1,26	1,32
Средний в газоходе коэффициент избытка воздуха (ср.)	-	1,1	1,175	1,23	1,29
	кон.		1,5326	-	-	1,5617
	ср.		-	1,5369	1,5463	1,5566
	кон.		13,1051	-	-	14,9406
	ср.		-	13,3751	13,9689	14,6167
	кон.	-	0,1207	-	-	0,1059
	ср.		-	0,1183	0,1132	0,1082
	кон.	-	0,1169	-	-	0,1045
	ср.		-	0,1149	0,1107	0,1065
	кон.	-	0,2376	-	-	0,2104
	ср.		-	0,2332	0,2239	0,2147
	кон.		16,9587	-	-	19,3179
	ср.		-	17,306	18,069	18,902
	кон.		0,0000280	-	-	0,0000246
	ср.		-	0,0000274	0,0000263	0,0000251
	кон.		1,2940	-	-	1,2930
	ср.		-	1,2939	1,2935	1,2931



Для рассчитываем энтальпию воздуха продуктов горения и энтальпию золы по формулам:

где , - удельные энтальпии воздуха, определяются по таблице 4.

Так как то не учитываем.

Таблица 4 - Удельные энтальпии воздуха, газов и золы

					,
2200,000	3399,000	5387,000	3290,000	4399,000	2760,000
2100,000	3239,000	5115,000	3127,000	4161,000	2640,000
2000,000	3064,000	4843,000	2964,000	3926,000	2512,000
1900,000	2897,000	4571,000	2805,000	3688,000	2385,000
1800,000	2729,000	4303,000	2642,000	3458,000	2184,000
1700,000	2566,000	4035,000	2482,000	3227,000	2066,000
1600,000	2403,000	3776,000	2323,000	3001,000	1830,000
1500,000	2239,000	3504,000	2164,000	2779,000	1758,000
1400,000	2076,000	3240,000	2009,000	2558,000	1571,000
1300,000	1931,000	2976,000	1850,000	2344,000	1360,000
1200,000	1754,000	2717,000	1695,000	2131,000	1206,000
1100,000	1595,000	2457,000	1545,000	1926,000	1096,000
1000,000	1436,000	2202,000	1394,000	1725,000	984,000
900,000	1281,000	1951,000	1243,000	1524,000	874,000
800,000	1130,000	1704,000	1093,000	1335,000	768,000
700,000	979,000	1461,000	946,000	1147,000	663,000
600,000	830,000	1222,000	804,000	967,000	561,000
500,000	684,000	996,000	664,000	794,000	458,000
400,000	542,000	772,000	527,000	626,000	360,000
300,000	403,000	559,000	392,000	463,000	264,000
200,000	266,000	357,000	260,000	304,000	169,000
100,000	132,000	169,000	130,000	151,000	81,000

Энтальпии продуктов горения при рассчитывают по формуле (кДж/кг):

Результаты расчётов энтальпий сведены в таблицу 5. По данным таблицы для всех газоходов построена диаграмма (Приложение В).

Таблица 5 - Энтальпии воздуха и продуктов горения по газоходам котла (кДж/кг)

Газоход	Температура газов
Топка и фестон	2200,000	36117,727	42775,542	5417,659	-	48193,201	2412,598
	2100,000	34417,569	40617,968	5162,635	-	45780,603	2431,985
	2000,000	32558,022	38464,914	4883,703	-	43348,618	2390,167
	1900,000	30783,482	36340,928	4617,522	-	40958,450	2406,966
	1800,000	28998,316	34201,736	4349,747	-	38551,484	2375,313
	1700,000	27266,281	32086,229	4089,942	-	36176,171	2345,146
	1600,000	25534,245	30000,888	3830,137	-	33831,025	2361,274
	1500,000	23791,583	27901,013	3568,737	-	31469,751	2311,932
	1400,000	22059,547	25848,886	3308,932	-	29157,819	2306,281
	1300,000	20518,779	23773,721	3077,817	-	26851,538	2314,282
	1200,000	18637,980	21741,558	2795,697	-	24537,255	2233,133
	1100,000	16948,448	19761,855	2542,267	-	22304,122	2227,594
	1000,000	15258,916	17787,690	2288,837	-	20076,528	2214,892
	900,000	13611,888	15819,853	2041,783	-	17861,636	2175,709
	800,000	12007,364	13884,822	1801,105	-	15685,927
Пароперегреватель	700,000	10402,841	11982,816	2080,568	-	14063,385	2158,293
	600,000	8819,569	10141,178	1763,914	-	11905,091	2104,013
	500,000	7268,175	8347,443	1453,635	-	9801,078	2059,623
	400,000	5759,285	6589,598	1151,857	-	7741,455
Экономайзер	500,000	7268,175	8347,443	1889,725	-	10237,169	2150,157
	400,000	5759,285	6589,598	1497,414	-	8087,012	2100,141
	300,000	4282,272	4873,480	1113,391	-
Воздухоподогреватель	300,000	4282,272	4873,480	1370,327	-	6243,807	2133,344
	200,000	2826,512	3205,979	904,484	-	4110,463	2075,164
	100,000	1402,630	1586,456	448,842	-	2035,298

Предполагаемое к использованию топливо- природный газ (вариант 7, приложение Б).

Элементарный состав сухой массы (%):

Теплота сгорания

Баланс элементарного состава на сухую массу (%) определяется по формуле:

Состав топлива правильный.

При

по формуле :



по формуле:

по формуле:

по формуле:

где влагосодержание газового топлива, в курсовом проекте принимаем равным 10

m, n- число атомов углерода и водорода в химической формуле топлива.

Пересчитаем объёмы продуктов горения а также посчитаем объёмные доли трёхатомных газов и водяных паров, безразмерную концентрацию золы массу газов их плотности при по всем газоходам для средних и конечных значений . Результаты расчётов занесём в таблицу 5.

Так как предполагаемое к использованию топливо- природный газ , то безразмерная концентрация золы не ищется, принимаем равным 0 ,75 (нижний предел) при доле

Таблица 6 - Объёмы и массы продуктов горения, доли трёхатомных газов, водяных паров, концентрация золы

Искомая величина	Единицы измерения	Газоходы
		Топка и фестон	Пароперегреватель	Экономайзер	Воздухоподогреватель
Конечный коэффициент избытка воздуха за газоходом (кон.)	-	1,15	1,200	1,26	1,32
Средний в газоходе коэффициент избытка воздуха (ср.)	-	1,10	1,175	1,23	1,29
	кон.		1,8963	-	-	1,9189
	ср.		-	1,8996	1,9069	1,9149
	кон.		10,6641	-	-	12,0903
	ср.		-	10,8738	11,3352	11,8386
	кон.	-	0,0816	-	-	0,0720
	ср.		-	0,0800	0,0768	0,0735
	кон.	-	0,1778	-	-	0,1587
	ср.		-	0,1747	0,1682	0,1617
	кон.		0,2594	-	-	0,2307
	ср.		-	0,2547	0,2450	0,2352
	кон.		13,1600	-	-	14,9931
	ср.		-	13,430	14,023	14,670
	кон.	-	-	-	-	-
	ср.		-	-	-	-
	кон.		1,2340	-	-	1,2401
	ср.		-	1,2350	1,2371	1,2391

Для рассчитываем энтальпию воздуха и продуктов горения по формулам 8, 9 (кДж/).

Энтальпии продуктов горения при рассчитывают по формуле 11 (кДж/):

Результаты расчётов энтальпий сведены в таблицу 7 По данным таблицы для всех газоходов построена диаграмма (Приложение Г).

Таблица 7 - Энтальпии воздуха и продуктов горения по газоходам котла (кДж/кг)

Газоход	Температура газов
Топка и фестон	2200,000	28062,892	34850,116	4209,434	-	39059,549	1966,839
	2100,000	26741,897	33081,426	4011,284	-	37092,710	1979,787
	2000,000	25297,058	31318,365	3794,559	-	35112,924	1948,870
	1900,000	23918,269	29576,313	3587,740	-	33164,053	1958,256
	1800,000	22531,224	27826,114	3379,684	-	31205,797	1933,962
	1700,000	21185,461	26094,016	3177,819	-	29271,835	1910,091
	1600,000	19839,697	24385,790	2975,954	-	27361,745	1915,134
	1500,000	18485,677	22673,759	2772,851	-	25446,611	1878,422
	1400,000	17139,913	20997,202	2570,987	-	23568,189	1869,633
	1300,000	15942,761	19307,142	2391,414	-	21698,556	1876,399
	1200,000	14481,410	17649,945	2172,211	-	19822,157	1806,670
	1100,000	13168,671	16040,187	1975,301	-	18015,487	1801,474
	1000,000	11855,932	14435,624	1778,390	-	16214,013	1793,040
	900,000	10576,218	12834,541	1586,433	-	14420,974	1755,431
	800,000	9329,529	11266,113	1399,429	-	12665,543
Пароперегреватель	700,000	8082,839	9723,020	1616,568	-	11339,588	1737,341
	600,000	6852,663	8231,715	1370,533	-	9602,248	1694,624
	500,000	5647,254	6778,173	1129,451	-	7907,624	1656,919
	400,000	4474,871	5355,731	894,974	-	6250,705
Экономайзер	500,000	5647,254	6778,173	1468,286	-	8246,459	1727,262
	400,000	4474,871	5355,731	1163,467	-	6519,197	1688,552
	300,000	3327,257	3965,559	865,087	-	4830,645
Воздухоподогреватель	300,000	3327,257	3965,559	1064,722	-	5030,281	1715,071
	200,000	2196,155	2612,440	702,769	-	3315,210	1670,388
	100,000	1089,821	1296,079	348,743	-	1644,822

1.3 Тепловой баланс парового котла. Определение расчётного расхода топлива

Составим тепловой баланс для установившегося режима работы парового котла на 1 кг используемого топлива (мазут) и на 1 м3 предполагаемого к использованию топлива ( природный газ) в виде ( ):

или в виде (%):

Располагаемое тепло для используемого топлива (мазут) определяем по формуле (кДж/кг):

,

для предполагаемого к использованию топлива (природный газ) по формуле :

Количество тепла, вносимое воздухом, подогретым вне котла так как используемое топливо- малосернистый мазут.

Величина физического тепла используемого топлива определяется по формуле (кДж/кг):

где - температура рабочего топлива. В данном курсовом проекте принимается равной 110

Потери тепла с химическим и механическим недожогом определяем по таблице 8 для используемого топлива ( мазут) и предполагаемого к использованию топлива (природный газ).

Таблица 8 - Расчётные характеристики камерных топок

Топливо	Допустимое тепловое напряжение топки (	Потери от недожога (%)
		Механического	Химического
	Паропроизводительность (кг/c)
	21 и менее	21 и менее
Мазут	290	0	0,5
Природный газ	350-460	0	0,5

Паропроизводительность котла, рассчитываемого в курсовом проекте равна 10,278 кг/с, поэтому методом интерполяции находим значение получается равным 406,205

Потери тепла с уходящими газами определяем по формуле (%):



где определяем методом линейной интерполяции по таблице 5 для используемого топлива (мазут) и таблице 7 для предполагаемого к использованию топлива (природный газ) для заданной температуры и

Используемое топливо- мазут. Температура уходящих газов равно 150

По формуле 19 находим :

40531,650 кДж/кг

Проведём интерполяцию и узнаем

Температура уходящих газов	200	100	150
Энтальпия уходящих газов	4110,463	2035,298	3072,880

Энтальпию теоретически необходимого холодного воздуха ходим по формуле:

,

Где - удельная энтальпия воздуха, равная 39 , при температуре холодного воздуха 30

Из таблицы 8 .

Находим по формуле 22:

Предполагаемое к использованию топливо- природный газ. Температура уходящих газов равна 123

Проведём интерполяцию и узнаем

Температура уходящих газов	200	100	123
Энтальпия уходящих газов	3315,210	1644,822	2029,011

Энтальпию теоретически необходимого холодного воздуха ходим по формуле:

,

где - удельная энтальпия воздуха, равная 39 , при температуре холодного воздуха 30

Из таблицы 8 .

Находим по формуле 22:

Потери тепла от наружного охлаждения котла найдем по рисунку 2

Рисунок 2- График для определения потери теплоты от наружного охлаждения парогенератора

При определении потерь по рисунку 2 пользуемся линией 2 (парогенератор с хвостовыми поверхностями), так как у рассчитываемого котла есть хвостовые поверхности нагрева- водяной экономайзер и воздухоподогреватель. При номинальной паропроизводительности равной 10,27 кг/с для обоих видов топлива.

Потери с физическим теплом шлака (твёрдое шлакоудаление) равны 0, так как используется жидкое и газообразное топливо.

КПД “брутто” котла найдём по методу обратного баланса (%):

Используемое топливо:

Предполагаемое к использованию топливо:

Расход топлива, подаваемого в топку рассчитываем по формуле (кг/c,

где количество теплоты полезно отданное в паровом котле (продувка (кДж/с) определяется по формуле:

Из индивидуального задания:

Давление перегретого пара (избыточное), МПа	Давление в барабане котла (избыточное), МПа	Температура перегретого пара ,	Температура питательной воды ,
4,0	4,1	427	145

Найдём энтальпии перегретого пара и питательной воды по давлению и температуре. Пользуясь программой свойства воды и пара, находим , которая равна 3276,100 кДж/кг, а равна 613,300 кДж/кг. При нахождении энтальпий использовали абсолютные давления ( к избыточным давлениям прибавляли атмосферное, равное 101325 Па).

Полезно отданную теплоту находим по формуле 26:

27367,667 кДж/c

Расход топлива, подаваемого в топку рассчитываем по формуле 25 для:

используемого топлива:

предполагаемого к использованию топлива:

Для теплового расчёта котла определяем расход фактически сгоревшего топлива по формуле ():

Для мазута и природного газа , поэтому пользуемся упрощённой формулой ():

Для мазута: В=

Для природного газа: В

Коэффициент сохранения тепла определяем по формуле:



Для мазута:

Для природного газа:

3.12. Для сравнения эффективности работы котла на различных видах топлива их потребление пересчитывается в условное топливо по формуле (кг/c,

где Э- тепловой эквивалент, который находят по формуле:

где .

Используемое топливо:

Предполагаемое к использованию топливо:



Раздел 2. Условия сгорания топлива. Расчёт топки

2.1 Выбор системы топливоприготовления и горелочных устройств

Подготовка к сжиганию мазута заключается в удалении из него механических примесей, повышении давления и подогрева для уменьшения вязкости. В паровом котле, рассчитываемом в курсовом проекте, установлены горелки с механическими форсунками суммарной производительностью по мазуту 110-120% от его расчётного расхода на паровой котёл при номинальной производительности , мазут подогревают до 100-130 , чтобы вязкость не превышала ВУ.

Подготовка к сжиганию газового топлива заключается в фильтрации от твёрдой взвеси и снижения давления перед горелками до 0,11-0,13 МПа путём дросселирования газа, поступающего из магистрального газопровода.

2.2 Поверочный тепловой расчёт топки котла

Определение конструктивных размеров и характеристик топочной камеры.

Задачей поверочного расчёта топки при переводе котла на новый вид топлива является определение температуры газов на выходе из топки которая определяется условиями надёжности работы топки и последующих поверхностей нагрева (экран, фестон, конвективный пучок).

При работе на жидком и газообразном топливе не должна превышать 1200 для мазута и 1250 для газа ( по условиям надёжности эксплуатации конвективных поверхностей нагрева).

Площадь стены в границах активного объёма, (м2):



где: - расчётная ширина экранированной стены, (м);

- освещённая длина стены, (м).

Относительный шаг труб:

где: s- шаг экранных труб, (м);

d- наружный диаметр труб, (м).

Коэффициент тепловой эффективности экранов при загрязнении:

где: ж- коэффициент, учитывающий снижение тепловосприятия из-за загрязнений;

ч- угловой коэффициент экрана (определяется по таблице 10).

Конструктивные размеры, а также значения, вычисленные по формулам (32)-(34) сведены в таблицу 9.

Таблица 9 - Конструктивные размеры и характеристика топочной камеры

№	Наименование	Обозначение	Единица измерения	Источник или формула	Топочные экраны	Выходное окно
					Фронтовой	Боковой	Задний
					Основная часть	Под или холодная воронка		Основная часть	Под или холодная воронка
1	Расчётная ширина экранированной стены			чертёж	4,66	2,	4,07	4,66	2,000	4,660
2	Освещённая длина стены			чертёж	13,8	3,5	9,9	8,5	3,200	4,300
3	Площадь стены				64,31	7,0	40,29	39,61	6,400	20,038
4	Площадь участка стены не закрытого экранами			чертёж	4,876	1,860	0,610	0,000	1,860	0,000
5	Наружный диаметр труб			чертёж	0,06
6	Число труб в экране			чертёж	40	40	30	40	40	40
7	Шаг экранных труб			чертёж	0,11	0,11	0,11	0,08	0,08	0,08
8	Относительный шаг труб		-	s/d	1,833	1,833	1,833	1,333	1,333	1,333
9	Расстояние от оси трубы до обмуровки			чертёж	0,1	0,1	0,1	0,1	0,1	0,1
10	Относительное расстояние от оси до обмуровки		-	-	1,667	1,667	1,667	1,667	1,667	1,667
11	Угловой коэффициент экрана		-	номограмма 1 приложения	0,91	0,91	0,91	0,99	0,99	0,99
12	Коэффициент, учитывающий снижение тепловосприятия из-за загрязнения (для мазута)		-	таблица 10	0,55	0,55	0,55	0,55	0,55	0,55
13	Коэффициент тепловой эффективности экранов при загрязнении (для мазута)		-		0,5005	0,5005	0,5005	0,5445	0,5445	0,5445
14	Коэффициент, учитывающий снижение тепловосприятия из-за загрязнения (для газа)		-	таблица 10	0,65	0,65	0,65	0,65	0,65	0,65
15	Коэффициент тепловой эффективности экранов при загрязнении (для газа)		-		0,592	0,592	0,592	0,644	0,644	0,644

Таблица 10 - Коэффициент, учитывающий снижение тепловосприятия экранов

Тип экрана	Топливо
Открытые гладкотрубные экраны	Газообразное	0,65
	Мазут	0,55
	Каменные и бурые угли	0,45

Площадь стен топки определяется по формуле (35), :



Среднее значение коэффициента тепловой эффективности определяется по формуле (36):

Для используемого топлива:

Для рекомендуемого топлива:

Активный объём камеры определяют по формуле ():

где .

Эффективную толщину излучающего слоя в топке определят по формуле (м):

Расчёт теплообмена в топке.

Определяется полезное тепловыделение в топке ??т (кДж/кг, ) и соответствующая ей адиабатическая температура горения ???? (К):

где , , , , принимают по данным раздела I.

Количество тепла, вносимого в топку с воздухом, определяют по формуле (кДж/кг, ):

где

,

используемое топливо-мазут, рекомендуемого топливо- газ. Системы пылеприготовления нет.

Для используемого топлива:

Из формулы (39):

Для рекомендуемого топлива:

Из формулы (39):

Рассчитанное соответствует энтальпии газов при адиабатическом сгорании топлива, т.е. .

Используя метод интерполяции и данные таблиц 5-6 находим адиабатическую температуру горения

Используемое топливо:

Рекомендуемое топливо:

Параметр М определяют по формуле:

где ?? = 0,54, ?? = 0,2 - при камерном сжигании газа и мазута.

Относительное положение максимума температур факела в топке определяют по формуле:

где поправка на отклонение максимума температур от уровня горелок (при D=10,28 кг/с,

- относительный уровень расположения горелок, определяемый по формуле:

где высота средней линии при двухрядном расположении горелок (44),

высота топки.

Из чертежа находим:

высота первого ряда горелок ( число горелок в первом ряду)

высота второго ряда горелок ( число горелок во втором ряду)

мм.

По формуле 43:

По формуле 42:

По формуле 41:

Средняя суммарная теплоёмкость сгорания определяется по формуле (:

где ориентировочная температура газов на выходе из топке,

энтальпия газов на выходе из топки при температуре, равной .

Для используемого топлива:

1050 ;

Из таблицы 4

По формуле 45:

Для рекомендуемого топлива:

1010 ;

Из таблицы 4

По формуле 45:

Степень черноты топки определяется по формуле:

где - эффективная степень черноты факела.

При сжигании жидкого и газообразного топлива основными излучающими компонентами являются трёхатомные газы ( и светящиеся частицы сажи, поэтому степень черноты факела определяется по формуле:

где - степень черноты при заполнении всей топки светящимся пламенем или несветящимися трёхатомными газами;

m- коэффициент усреднения (зависит от теплового напряжения топки), для жидкого топлива m=0,55, для газообразного m=0,1;



Где e=2,718- основание натурального логарифма;

коэффициент ослабления лучей топочной средой, трёхатомными газами ( определяем по номограмме );

коэффициент ослабления лучей частицами сажи;

- эффективная толщина излучающего слоя ( по формуле 38 );

P- давление в топке (принимаем, что P=0,1 МПа, котёл работает без надува).

определяют по формуле:

где температура газов на выходе из топки (К);

соотношение атомов углерода и водорода в рабочей массе топлива.

Для газообразного топлива определяют по формуле:

Для используемого топлива:

Парциальное давление определяют по формуле (МПа):

Из номограммы (приложение ) по значениям определяем коэффициент ослабления лучей трёхатомными газами:

По формуле (50) определяем коэффициент ослабления лучей частицами сажи

По формулам (48), (49) определяем степень черноты факела при заполнении всей топки светящимся пламенем или несветящимися трёхатомными газами:

По формулам (47), (46) определяем степень черноты факела и топки соответственно:

Для рекомендуемого топлива:

Парциальное давление определяют по формуле (52) (МПа):

Из номограммы (приложение ) по значениям определяем коэффициент ослабления лучей трёхатомными газами:

По формуле (51) определяем отношение атомов углерода и водорода в рабочей массе природного газа:

По формуле (50) определяем коэффициент ослабления лучей частицами сажи

По формулам (48), (49) определяем степень черноты факела при заполнении всей топки светящимся пламенем или несветящимися трёхатомными газами:

По формулам (47), (46) определяем степень черноты факела и топки соответственно:

Расчётная формула для определения температуры газов на выходе из топки:

Где коэффициент сохранения тепла (формула (29));

расчётный расход топлива (формула (27));

коэффициент излучения абсолютно чёрного тела ().

Для используемого топлива:

Для рекомендуемого топлива:

Значения величины температуры газов на выходе из топки, полученные расчётным путём не отличаются от принятой в пункте 2.2.3. температуры менее чем на поэтому последующие приближения не требуются.

Удельное тепловое напряжение объёма топки определяется по формуле ():

Для используемого топлива:

Для рекомендуемого топлива:

Удельное тепловое напряжение сечения топки в области горелок определяется по формуле ():

где сечение топки, определяется по формуле ():

Для котла БМ-35М рассчитываем сечение топки по формуле(56):

Удельное тепловое напряжение сечения топки в области горелок определяем по формуле (55):

Для используемого топлива:

Для рекомендуемого топлива:

Значение теплового напряжения объёма топки, найденное по формуле (54) не превышает допустимых значений (по таблице 8 для мазута предельное значение , для природного газа- ).

Котёл, переведённый на новый вид топлива, будет работать эффективнее. Об этом свидетельствует величина КПД “брутто” котла, найденная по методу обратного баланса для двух видов топлива ( 93,268% и 92,326% для используемого топлива и рекомендуемого соответственно). Кроме того, для сравнения эффективности работы котла на различных видах топлива, их потребление было пересчитано в условное топливо. Расход условного топлива для рекомендуемого топлива меньше, чем для используемого (1,006 кг/с и 1,000 кг/с для используемого и рекомендуемого топлива соответственно). Температура газов на выходе из топки котла (не превышает максимально допустимой ( ), что не препятствует тому, чтобы оставить не переводить котёл на новый вид топлива.



Раздел III. Поверочный расчёт фестона

3.1 Поверочно-конструкторский расчёт фестона

По чертежу котла Е-35-40 определяют конструктивные размены фестона [1, приложение

Площадь живого сечения для прохода газов в каждом ряду

где: номер ряда фестона;

высота газохода в плоскости, проходящеё по осям основного направления ряда труб в границах фестона (м);

ширина газохода между плоскостями, проходящими через оси труб правого и левого боковых экранов (м);

количество труб в ряду фестона после разводки труб заднего экрана в три ряда фестона;

длин проекции трубы на плоскость сечения, проходящую через заднюю ось

наружный диаметр труб (м).

Расчётная поверхность нагрева каждого ряда фестона

где: длина трубы в ряду по ее оси (м).

Эффективная толщина излучающего слоя в фестоне (м):



где: поперечный шаг труб (м);

продольный шаг труб (м).

Конструктивные размеры, характеристики фестона, а также значения вычисленные по формула (57)- (59) сведены в таблицу 11.

Таблица 11 - Конструктивные характеристики и размеры фестона.

Наименование величины	Обозначение	Ед. измерения	Ряды фестона	для всего
			1	2	3
Наружный диаметр труб		м	0,060	0,060	0,060	0,060
Число труб в ряду		шт	13	13	14	-
Длина труб в ряду		м	5,460	4,940	4,767	-
Шаг труб:
поперечный		м	0,24	0,24	0,24	0,24
продольный		м	0,22	0,22	0,22	0,22
Угловой коэффициент		-	-	-	-	1,0
Продолжение таблицы 11
Расположение труб	-	-	шахматное
Расчётная поеврхность нагрева			13,379	12,105	12,580	38,064
Размеры газохода:
высота		м	4,983	4,767	4,550	-
ширина		м	4,400	4,400	4,400	-
Длина проекции труб		м	4,810	4,637	4,507	-
Площадь живого сечения			18,173	17,358	16,234	17,204
Относительный шаг труб:
поперечный		-	4,0	4,0	4,0	4,0
продольный		-	3,667	3,667	3,667	3,667
Эффективная толщина излущающего слоя		м	-	-	-	0,954

Примечание: средняя площадь живого сечения находится как среднее арифметическое так как разница между ними не превышает 25%.

Дополнительная поверхность правой и левой боковых стен, порытых экранами в газоходе фестона, :

где поверхность боковых экранов, расположенная выше 1-го ряда фестона. В данной курсовой работе принимается равной 1,8 ;

угловой коэффициент бокового экрана (раздел II, таблица 9) ;

Расчётная поверхность нагрева с учетом дополнительно поверхности экранов в области фестона, :

Составляют таблицу исходных данных для поверочного теплового расчёта фестона (таблица 12)

Таблица 12 - Исходные данные для расчёта фестона

Наименование величина	Обозначение	Единица измерения	Величина
Температура газов перед фестоном			996,584
Энтальпия газов перед фестоном			16152,763
Объём газов на выходе из топки			10,664
Объёмная доля водяных паров		-	0,178
Суммарная объёмная доля трёхатомных газов		-	0,259
Концентрация золы в газоходе			-
Температура состояния насыщения при давлении в барабане			253,280

Ориентировочно принимаем, что температура газов на выходе из фестона уменьшится на 40



Энтальпия газов на выходе из фестона при определяется по таблице 7 методом линейной интерполяции:

Балансовое тепловосприятие фестона :

где: коэффициент сохранения тепла (Раздел I, формула (29)).

По рекомендациям учебно-методического пособия [1, раздел III] определяется температурный напор, коэффициент теплопередачи и тепловосприятие фестона по уравнению теплопередачи.

Средняя скорость газового потока в фестоне (м/с):

где: расчётный расход топлива (раздел I, формула (28));

средняя площадь живого сечения для прохода газов (таблица 11);

объём газов на выходе из топки (таблица 12);

средняя температура газов для фестона (

По формуле (64):

Определяется конвективная составляющая процесса теплоотдачи от газов к стенке пучка труб фестона при поперечном омывании шахматных пучков дымовыми газами :

Где:коэффициент теплоотдачи конвекцией, определяемый только диаметром труб и скоростью потов газа с помощью номограммы приложения. При d=60 мм и .

поправка на число рядов труб по ходу газов или воздуха. Определяется по номограмме через количество рядов труб z=3 и поперечный относительный шаг труб

поправка на компоновку трубного пучка, которую определяют по номограмме в зависимости от относительного поперечного шага труб и относительного продольного шага труб

поправка на изменение физических свойств среды ( в данном случае газа). Определяется по номограмме в зависимости от средней температуры газов , а также в зависимости от объёмной доли водяных паров в дымовых газах .

По формуле (66):

Далее определяем лучистую составляющую процесса теплоотдачи от газов к стенке пучка труб фестона при поперечном омывании шахматных пучков дымовыми газами (

Где: коэффициет теплоотдачи, зависящий от температур потока и стенки Определяется по номограмме .

коэффициент, зависящий от температур потока и стенки . Определяется по вспомогательному полю номограммы .

степень черноты потока продуктов горения.

Определение

Средняя температура газов ;

Температура загрязнённой стенки фестона определяется по формуле:

Где средняя температура рабочего тела в фестоне, принимается равной температуре насыщения рабочего тела при давлении барабане тогда

По формуле (68):

По номограмме определяем 160 .

Определение

Средняя температура газов ;

Температура загрязнённой стенки фестона

По вспомогательному полю номограммы определяем

Определение

Определяем суммарную оптическую толщину незапылённого газового потока по формуле:

коэффициент ослабления лучей топочной средой, трёхатомными газами. Определяется по номограмме с использованием , суммарного парциального давления трёхатомных газов (формула (52)), объёмной доли водяных паров , суммой объёмных долей трёхатомных газов , эффективной толщиной излучающего слоя м.

Отсюда

Тогда

По формуле определяем

По формуле (66) определяем коэффициент теплоотдачи излучением продуктов горения:

Коэффициент теплоотдачи от газов к стенке для фестона определяем по формуле:

коэффициент использования поверхности нагрева, учитывающий уменьшение ее тепловосприятия за счёт неравномерного омывания поверхности газами, образования застойных зон и частичного перетекания газов мимо поверхности. Для поперечно омываемых трубных пучков

Тогда по формуле (71):

Коэффициент теплопередачи для расчёта тепловосприятия фестона при сжигании газового топлива и шахматного расположения труб рассчитываю по формуле

где: коэффициент тепловой эффективности поверхности, определяемый по таблице 16 [1].

Тогда по формуле (72):

Средний температурный напор зависит от взаимного направления движения греющей среды (газов) и тепловоспринимающей среды (пара, воды, воздуха), для которых возможны параллельный ток (прямоток), противоток и перекрестный ток.

В данном случае рассматривается противоточный режим, и тогда температурный напор определяем как среднелогарифмическую разность температур по формуле:

где: большая разница температур между теплоносителями ;

меньшая разница температур между теплоносителями .

По формуле (73):

Расчётное тепловосприятие фестона по уравнению теплопередачи ():

Расхождение значений тепловосприятия фестона по уравнения теплового баланса и теплопередачи (%):

Погрешность составляет меньше 5%. Расчёт последовательных приближений не нужен [1].



Раздел IV. Расчёт конвективных поверхностей нагрева

4.1 Поверочно-конструкторский расчёт конвективных поверхностей нагрева

Этот расчет предполагает определение тепловосприятий пароперегревателя, экономайзера, воздухоподогревателя и сведение теплового баланса парового котла.

При выполнении курсового проекта в целях уменьшения ошибок и связанных с ними пересчетов до проведения поверочно-конструкторских расчетов пароперегревателя, экономайзера и воздухоподогревателя целесообразно определить тепловосприятия этих поверхностей по уравнениям теплового баланса и свести тепловой баланс по паровому котлу в целом.

Тепловосприятия пароперегревателя и воздухоподогревателя определяют по уравнениям теплового баланса рабочего тела (пара, воздуха), а тепловосприятие экономайзера - по уравнению теплового баланса теплоносителя (продуктов сгорания).

Тепловосприятие пароперегревателя определяем по формуле ():

где: - паропроизводительность котла, кг/с;

- расчётный расход топлива (Раздел I);

- соответственно энтальпии перегретого и сухого насыщенного пара (г). Находим по таблицам термодинамического состояния пара [2];

- съём тепла в пароохладителе, служащем для регулирования температуры перегретого пара (кДж/кг); ??р - расчётный расход топлива (см. раздел I).

Энтальпия перегретого пара определяется по температуре и давлению перегретого пара Отсюда энтальпия перегретого пара

Энтальпия сухого насыщенного пара определяется по давлению пара в барабане (абс.): Отсюда энтальпия сухого насыщенного пара

В рассматриваемом котле установлен пароохладитель поверхностного типа, принимаем

По формуле (77):

Тепло, воспринимаемое пароперегревателем за счёт излучения факела топки, принимаем для упрощения расчётов равным нулю ( = 0).

Для газохода пароперегревателя уравнение теплового баланса теплоносителя (дымовых газов) имеет вид:

По уравнению теплового баланса (78) выражается окончательное значение энтальпии уходящих газов за пароперегревателем (

где - окончательное значение энтальпии газов за фестоном;

коэффициент сохранения тепла (Раздел I);

энтальпия теоретически необходимого холодного воздуха (Раздел I);

- присосы воздуха в пароперегревателе (Раздел I, таблица 2).

С помощью полученного значения энтальпии уходящих газов за пароперегревателем определяем их температуру методом линейной интерполяции при (Раздел I, таблица 7).

Тепловосприятие воздухоподогревателя определяют по уравнению теплового баланса рабочего тела (воздуха), так как температура горячего воздуха (после воздухоподогревателя) задана.

Тепловосприятие воздухоподогревателя зависит от схемы подогрева воздуха. В отсутствие предварительного подогрева воздуха определяется ():

где: энтальпия теоретического объёма горячего воздуха, определяется по таблице 7 при

величина присоса воздуха после воздухоподогревателя, (табл.1 );

отношение объёма воздуха за воздухоподогревателем к теоретически необходимому. Определяется по формуле:



где: конечный коэффициент избытка воздуха после топки и фестона, (табл. 2);

величина присоса воздуха после топки и фестона, (табл.2);

присосы в пылесистему.

Отсюда:

По формуле (80) тепловосприятие воздухоподогревателя:

Тепловосприятие воздухоподогревателя по теплоносителю (по продуктам сгорания) имеет вид ():

где: энтальпия газов за водяным экономайзером ();

энтальпия уходящих газов. Определяется по таблице 7 при температуре уходящих газов

энтальпия теоретического объёма воздуха, который через неплотности поверхности протекает с воздушной стороны на газовую за счёт разницы статических давлений. Определяется по температуре присасываемого воздуха =

Уравнение (82) решаем относительно энтальпии газов за водяных экономайзером



Температура газов за водяным экономайзером при и определяется по таблице 7 методом линейной интерполяции:

Тепловосприятие водяного экономайзера определяют по формуле ():

Определяем невязку теплового баланса парового котла ():

количество теплоты, переданное излучением в топке (). Определяется по формуле:

По формуле (85) невязка теплового баланса парового котла:

Расчёт тепловосприятий поверхностей нагрева верен, если невязка баланса не превышает 0,05% от располагаемой теплоты рабочего топлива.

Величина невязки теплового баланса котла не превышает 0,05% от располагаемого тепла топлива. Пересчёт данной величины переводить не нужно.

4.2 Поверочно-конструкторский расчёт пароперегревателя

По чертежу котла Е-35-40 (БМ-35-35-40) определяют конструктивные размеры пароперегревателя [1, приложение].

Площадь живого сечения для прохода газов на входе и выходе из ступеней при поперечном омывании газами

где: номер ступени пароперегревателя,

высота газохода на входе в ступень и на выходе из неё, принимаемая в плоскости, проходящей через оси первого и последнего ряда труб (м);

ширина газохода между обмуровкой боковых стен (м);

число труб в ряду для рассматриваемого сечения;

длина проекции первого или последнего ряда труб в соответствующую (входную или выходную) плоскость сечения (м);

наружный диаметр труб соответствующей ступени.

Расчётная поверхность нагрева каждой ступени пароперегревателя

где: длина трубы змеевика (м);

площадь стен, занятая трубами, примыкающих к обмуровке (

угловой коэффициент, определяемый по номограмме по соотношению и .

Средние шаги для пароперегревателя в целом:

где: поперечный шаг труб в первой ступени пароперегревателя (м);

продольный шаг труб во второй ступени пароперегревателя (м).

Площадь среднего живого сечения для прохода газов пароперегревателя

Где: площадь среднего живого сечения для прохода газов в первую и вторую ступень перегревателя соответственно

Площадь среднего живого сечения для прохода пара по каждой ступени пароперегревателя 

Где количество змеевиков, включённых по пару параллельно.

Среднее его значение определяют по формуле, аналогичной (91).

Таблица 13 - Конструктивные размеры и характеристики пароперегревателя

Наименование величины	Обозначение	Единицы измерения	Номер ступени по ходу газа	Для всего ПП
Наружный диаметр			0,038	0,042	0,040
Внутренний диаметр			0,031	0,034	0,033
Число труб в ряду		-	40,000	40,000	-
Число рядов		-	6,000	18,000	24,000
Шаг
поперечный			0,110	0,110	0,110
продольный			0,082	0,097	0,090
Относительный шаг труб
поперечный		-	2,895	2,619	2,750
продольный		-	2,158	2,310	2,238
Расположение труб	-	-	коридорное
Характер взаимного движения сред	-	-	последовательно-смешанный ток
Длина трубы змеевика			18,783	41,922	-
Поверхность, примыкающая в стене			5,275	10,432	15,707
Расчётная поверхность нагрева			94,969	231,693	326,662
Размеры газохода					-
Высота газохода на входе			3,947	2,314	-
Высота газохода на выходе			3,158	2,096	-
Ширина			4,290	4,290	4,29
Длина проекции трубы на входе в ступень			3,403	1,497	-
Длина проекции трубы на выходе из ступени			2,858	1,497	-
Площадь живого сечения для проходов газа на входе			11,760	7,412	-
То же на выходе			9,203	6,477	-
То же среднее			10,482	6,944	8,713
Эффективная толщина излучающего слоя			0,238	0,253	0,246
Глубина газового объёма до пучка			0,435	1,715	2,150
Глубина пучка			0,544	1,361	1,905
Количество змеевиков включенных параллельно по пару			40,000	40,000	40,000
Живое сечение для прохода пара			0,030	0,036	0,033

Определяем средний удельный объём пара

где: удельный объём пара в состоянии насыщения при давлении в барабане

удельный объём перегретого пара при его температуре и .

Средний удельный объём перегретого пара по формуле (92):

Составляем таблицу исходных данных для поверочно-конструкторского теплового расчёта пароперегревателя.

Таблица 14 - Исходные данные для расчёта пароперегревателя

Наименование величины	Обозначение	Единица измерения	Величина
Температура газов перед пароперегревателем			902,584
Температура газов за пароперегревателем			566,431
Температура пара в состоянии насыщения			253,290
Температура перегретого пара			427,000
Средний удельный объём пара в пароперегревателе			0,061175
Тепловосприятие конвективное к балансу			5392,243
Средний объём газов в пароперегревателе			10,874
Объёмная доля водяных паров		-	0,175
Суммарная объёмная доля трёхатомных водяных паров		-	0,255
Массовая концентрация золы в газоходе		-	0,0

По рекомендациям учебно-методического пособия [1,раздел III] определяется температурный напор, коэффициент теплопередачи и площадь поверхности нагрева по уравнению теплопередачи.

Средняя температура газов для пароперегревателя ():

Средняя скорость газового потока в пароперегревателе (м/с):

Определяется конвективная составляющая процесса теплоотдачи от газов к стенке пучка труб перегревателя при поперечном омывании коридорных пучков дымовыми газами :

где:коэффициент теплоотдачи конвекцией, определяемый только диаметром труб и скоростью потов газа с помощью номограммы приложения. При d=40 мм и .

поправка на число рядов труб по ходу газов или воздуха. Определяется по номограмме через количество рядов труб z=14 и поперечный относительный шаг труб

поправка на компоновку трубного пучка, которую определяют по номограмме в зависимости от относительного поперечного шага труб и относительного продольного шага труб

поправка на изменение физических свойств среды ( в данном случае газа). Определяется по номограмме в зависимости от средней температуры газов , а также в зависимости от объёмной доли водяных паров в дымовых газах .

По формуле (95):

Далее определяем лучистую составляющую процесса теплоотдачи от газов к стенке пучка труб фестона при поперечном омывании шахматных пучков дымовыми газами (

где: коэффициет теплоотдачи, зависящий от температур потока и стенки Определяется по номограмме .

коэффициент,зависящий от температур потока и стенки . Определяется по вспомогательному полю номограммы .

степень черноты потока продуктов горения.

Определение

Средняя температура газов ;

Температура загрязнённой стенки фестона определяется по формуле:

Где средняя температура рабочего тела в пароперегревателе. Определяется по формуле

По формуле (68):

По номограмме определяем 115 .

Определение

Средняя температура газов ;

Температура загрязнённой стенки фестона

По вспомогательному полю номограммы определяем

Определение

Определяем суммарную оптическую толщину незапылённого газового потока по формуле:

коэффициент ослабления лучей топочной средой, трёхатомными газами. Определяется по номограмме с использованием , суммарного парциального давления трёхатомных газов (формула (52)), объёмной доли водяных паров , суммой объёмных долей трёхатомных газов , эффективной толщиной излучающего слоя м.

Отсюда

Тогда

По формуле определяем

По формуле (66) определяем коэффициент теплоотдачи излучением продуктов горения:

При расчёте пароперегревателя к величине необходимо ввести поправку, связанную с наличием газового объема, свободного от труб перед этими поверхностями и между отдельными пакетами поверхностей, которые увеличивают передачу тепла излучением, а следовательно, и (

где соответственное суммарная глубина газового объёма до пучка, измеряемая по середине высоты проекции пучка на входное сечение газохода и суммарная глубина пучка (м);

коэффициент, при сжигании газа равен 0,3;

температура газов в объёме камеры (К). Определяется по формуле:

По формуле (100):

Коэффициент теплоотдачи от газов к стенке для фестона определяем по формуле:

коэффициент использования поверхности нагрева, учитывающий уменьшение ее тепловосприятия за счёт неравномерного омывания поверхности газами, образования застойных зон и частичного перетекания газов мимо поверхности. Для поперечно омываемых трубных пучков

Тогда по формуле (102):

Среднее значение давление пара в пароперегревателе (МПа):

Среднее значение температуры пара в пароперегревателе ():

Среднее значение скорости пара в пароперегревателе (м/с):



Определяем коэффициент теплоотдачи от стенки к пару в пароперегревателе ():

Где: коэффициент теплоотдачи конвекцией, зависящий от средних значений давления, температуры, скорости пара в перегревателе, определяется по номограмме

поправка на внутренний диаметр труб пароперегревателя. Определяется по вспомогательному полю номограммы и зависит от внутреннего диаметра труб

По формуле (106):

Коэффициент теплопередачи для расчёта тепловосприятия пароперегревателя при сжигании газового топлива ():

коэффициент тепловой эффективности поверхности ([1], таблица 16).

Средний температурный напор зависит от взаимного направления движения греющей среды (газов) и тепловоспринимающей среды (пара, воды, воздуха), для которых возможны параллельный ток (прямоток), противоток и перекрестный ток.

В данном случае рассматривается последовательно-смешанный режим :

температурный напор между средами посчитанный как для случая прямоточного взаимного движения ():

где: большая разница температур между теплоносителями ;

меньшая разница температур между теплоносителями .

По формуле (109):

В пароперегревателях с последовательно смешанным током ?? определяют из номограммы по безразмерным параметрам ??, ??, ??. Указанные параметры рассчитывают по формулам:

поверхность нагрева прямоточного участка ступени пароперегревателя. Определяется по чертежу и конструкции пароперегревателя ( );

суммарная поверхность нагрева пароперегревателя ().

По результатам вычислений по формулам (112)-(114) и номограмме выбирается по поправочный коэффициент

По формуле (108) определяем последовательно смешанный температурный напор:

Определяется расчётная поверхность пароперегревателя по уравнению теплопередачи :

Расхождение значений площади поверхности нагрева по уравнению теплопередачи и определённой в таблице 13:

Невязка менее 2%. Конструктивные изменения не вносятся и расчёт последующих приближений не нужен [1].

4.3 Тепловой и поверочно-конструктивный расчёт экономайзера

Для теплового расчёта экономайзера составляют таблицу с исходными данными:

Таблица 15- Исходные данные для расчёта экономайзера

Наименование величины	Обозначение величины	Единицы измерения	Величина
Температура газов перед экономайзером			566,431
Температура газов после экономайзера			252,144
Продолжение таблицы 15
Температура питательной воды			145
Давление питательной воды			4,537431
Энтальпия питательной воды			613,300
Тепловосприятие по балансу			4905,974
Объёмная доля водяных паров			11,335
Суммарная объёмная доля трёхатомных газов		-	0,168
Средний объём газов в экономайзере		-	0,245
Массовая концентрация золы в газоходе		-	0,0

Определяем энтальпию воды перед экономайзером (:

Где: , формула (77);

расход воды через экономайзер, кг/с: .

Энтальпию и температуру воды после водяного экономайзера определяем из уравнения теплового баланса по рабочему телу (воде):

Отсюда энтальпия воды после водяного экономайзера:

По таблицам термодинамического состояния воды [2] определяется температура воды до экономайзера по давлению и энтальпии , а также температура воды после водяного экономайзера по давлению и энтальпии :

Температура воды на выходе из экономайзера не превышает температуру насыщения при давлении в барабане (. Отсюда следует, что экономайзер некипящего типа.

По чертежу котла Е-35-40 (БМ-35-40) определяем конструктивные размеры газохода для установки экономайзера, а также суммарную глубину пучков труб.

Площадь живого сечения для прохода газов в экономайзере при поперечном смывании его газами ():

где: глубина газохода, (м);

ширина газохода между обмуровкой боковых стен, (м);

число труб в ряду;

длина проекции ряду труб на плоскость сечения, (м);

наружный диаметр труб, (м).

Площадь живого сечения для прохода воды (

где количество змеевиков, включённых по воде параллельно ;

внутренний диаметр труб, (м).

Проверяем скорость воды на входе в водяной экономайзер (м/с):

Где удельный объём питательной воды на входе в водяной экономайзер взятый при и :

Для смывания пузырьков воздуха и газов с внутренней поверхности труб в некипящих экономайзерах необходимо, чтобы выполнялось условие ? 0,5 м/с. Дальнейшая корректировка данной величины не требуется.

Длина трубы змеевика (м):



где: длина горизонтальной части петли змеевиков (от гиба до гиба), (м);

число рядов по ходу газа;

продольный шаг труб, (м).

Расчётная поверхность нагрева экономайзера (:

Эффективная толщина излучающего слоя в экономайзере (м) находится по формуле, аналогичной (59).

Конструктивные размеры, характеристики водяного экономайзера, а также значения найденные по формулам (120)-(124) сведены в таблицу 16.

Таблица 16- Конструктивные размеры и характеристики водяного экономайзера

Наименование величины	Обозначение	Ед. измерения	Величина
Наружный диаметр труб			0,032
Внутренний диаметр труб			0,026
Число труб в ряду		шт.	15
Число рядов по ходу газа		шт.	60
Поперечный шаг труб			0,100
Продольный шаг труб			0,056
Средний относительный поперечный шаг труб		-	3,125
Средний относительный продольный шаг труб		-	1,750
Расположение труб	-	-	шахматное
Характер взаимного движения сред	-	-	противоток
Длина горизонтальной части петли змеевиков			4,080
Длина проекции одного ряда труб на горизонтальную плоскость сечения			4,180
Поверхность нагрева экономайзера			384,537
Длина трубы змеевика			127,502
Глубина газохода			1,650
Ширина газохода			4,200
Площадь живого сечения для проходов газа			4,924
Эффективная толщина излучающего слоя			0,172
Суммарная глубина газовых объёмов до пучков			4,200
Суммарная глубина пучков труб			3,080
Количество змеевиков, включённых параллельно по воде		шт.	30
Живое сечение для прохода воды			0,016

По рекомендациям учебно-методического пособия [1, раздел III] определяем температурный напор, коэффициент теплопередачи и площадь поверхности нагрева по уравнению теплопередачи.

Средняя температура газов для пароперегревателя ():

Средняя скорость газового потока в пароперегревателе (м/с):

Определяется конвективная составляющая процесса теплоотдачи от газов к стенке пучка труб перегревателя при поперечном омывании шахматных пучков дымовыми газами :



где:коэффициент теплоотдачи конвекцией, определяемый только диаметром труб и скоростью потов газа с помощью номограммы приложения. При d=32 мм и .

поправка на число рядов труб по ходу газов или воздуха. Определяется по номограмме через количество рядов труб z=60 и поперечный относительный шаг труб

поправка на компоновку трубного пучка, которую определяют по номограмме в зависимости от относительного поперечного шага труб и относительного продольного шага труб

поправка на изменение физических свойств среды ( в данном случае газа). Определяется по номограмме в зависимости от средней температуры газов , а также в зависимости от объёмной доли водяных паров в дымовых газах .

По формуле (127):

Далее определяем лучистую составляющую процесса теплоотдачи от газов к стенке пучка труб фестона при поперечном омывании шахматных пучков дымовыми газами (

где: коэффициет теплоотдачи, зависящий от температур потока и стенки Определяется по номограмме .

коэффициент,зависящий от температур потока и стенки . Определяется по вспомогательному полю номограммы .

степень черноты потока продуктов горения.

Определение

Средняя температура газов ;

Температура загрязнённой стенки фестона определяется по формуле:

Где средняя температура рабочего тела в экономайзере. Определяется по формуле

По формуле (68):

По номограмме определяем 42 .

Определение

Средняя температура газов ;

Температура загрязнённой стенки фестона

По вспомогательному полю номограммы определяем