Расчёт промышленного парового котла

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 (128) определяем коэффициент теплоотдачи излучением продуктов горения:

При расчёте экономайзера 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 (132):

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 (134):

Коэффициент теплопередачи для расчёта тепловосприятия экономайзера 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 :

где: большая разница температур между теплоносителями ;

меньшая разница температур между теплоносителями .

По формуле (136):

Определяется расчётная поверхность пароперегревателя по уравнению теплопередачи :

Расхождение значений площади поверхности нагрева по уравнению теплопередачи и определённой в таблице 16:



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

4.4 Поверочно-конструкторский расчёт воздухоподогревателя

По чертежу котла Е-35-40 (БМ-35) определяют конструктивные размеры газохода для установки воздухоподогревателя.

Принимается число секций . Число ходов для воздуха- 3. Высота воздухоподогревателя- 6,022 м. Эквивалентный диаметр для газов равен внутреннему диаметру труб.

Число труб, включённых параллельно по газам:

Где: число труб в одной секции, равное 15.

Площадь живого сечения для прохода газов (заводская) ():

Ширина воздухоподогревателя по ходу воздуха (м):

Площадь живого сечения для прохода воздуха ():



Поверхность нагрева воздухоподогревателя (м):

Где: средний диаметр трубы воздухоподогревателя;

длина трубы воздухоподогревателя, равная высоте воздухоподогревателя.

Значения, вычисленные по формулам (141)-(145) сведены в таблицу 17.

Таблица 17 - Конструктивные размеры и характеристики воздухоподогревателя

Наименование величины	Обозначение	Ед. измерения	Величина
Наружный диаметр труб		м	0,040
Внутренний диаметр труб		м	0,037
Число труб в ряду (поперёк движения воздуха)		-	60,000
Число рядов по ходу воздуха		-	30,000
Поперечный шаг труб		м	0,060
Продольный шаг труб		м	0,044
Средний относительный поперечный шаг труб		-	1,500
Средний относительный продольный шаг труб		-	1,100
Расположение труб	-	-	шахматное
Характер омывания труб газами	-	-	продольное
Характер омывания труб воздухом	-	-	поперечное
Число труб, включённых параллельно по газам		-	1800,000
Площадь живого сечения для прохода газов			1,935
Ширина воздухоподогревателя по ходу воздуха		м	3,720
Высота одного хода по воздуху		м	1,688
Площадь живого сечения для прохода воздуха			2,228
Поверхность нагрева воздухоподогревателя			1378,322



Таблица 18 - Исходные данные для теплового расчёта воздухоподогревателя

Наименование величины	Обозначение	Ед. измерения	Величина
Температура газов до ВП			252,144
Температура газов после ВП			123,000
Температура воздуха до ВП			30,000
Температура воздуха после ВП			200,000
Объём газов при среднем коэффициенте избытка воздуха в ВП			11,839
Теоретический объём воздуха			8,256
Отношение объёма рециркулирующего воздуха к теоретически необходимому		-	0,000
Отношение объёма воздуха за ВП к теоретически необходимому		-	1,100
Объёмная доля водяных паров		-	0,162
Тепловосприятие ВП по балансу			2117,803

Средняя температура газов воздухоподогревателе ():

Средняя температура воздуха в воздухоподогревателе ():

Скорость газов в воздухоподогревателе (м/с):



Скорость воздуха в воздухоподогревателе (м/с):

Скорость газов находится в допустимых пределах (9-15 м/с), поэтому изменения в компоновку подогревателя не вносятся.

По номограмме находится коэффициент теплоотдачи от газов к стенке трубы.

поправка на изменение физического состояния газового потока по средней температуре газов и объёмной доле водяных паров

поправка на длину трубы. Находится в зависимости от отношения

коэффициент теплоотдачи. Определяется по средней скорости газов и

По найденным величинам находим коэффициент теплоотдачи конвекцией (:

Определяется коэффициент теплоотдачи конвекцией от стенки к воздуху по номограмме

поправка на компоновку трубного пучка, определяется по значениям относительного шага и ;

поправка на изменение физических свойств среды. Определяется по средней температуре воздуха

поправка на число рядов труб по ходу газа. Определяется по числу рядов

коэффициент теплоотдачи, определяемый по наружному диаметру труб и средней скорости воздуха .

Определяется коэффициент теплоотдачи конвекцией от стенки к воздуху ():

Коэффициент теплопередачи для воздухоподогревателя при коэффициенте использования поверхности нагрева (для газообразного топлива) (

Находим меньшую и большую разность температур теплоносителей (воздуха и газов) при противотоке ():

По формуле (136):

Находим больший и меньший температурные перепади сред ():

По найденным перепадам определяем безразмерные параметры:

По номограмме находится поправочный коэффициент Ш для температурного напора при четырёх ходах воздуха в воздухоподогревателе:

Температурный напор для перекрёстного тока ():



Расчётная поверхность нагрева воздухоподогревателя по уравнению теплопередачи ():

Расхождение значений площади поверхности нагрева по уравнению теплопередачи и определённой в таблице 17 (%):

Значения площадей нагрева отличаются менее чем на 10%. Расчёт последующих приближений не требуется.



Заключение

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).

После выбора топлива подобрали систему топливо приготовления и тип горелки.

Так же в процессе выполнения курсового проекта были рассчитаны фестон и конвективные поверхности нагрева (пароперегреватель, экономайзер, воздухоподогреватель) и определены температуры уходящего газа за каждой поверхностью нагрева.

Для функционирования котла по заданным параметрах необходимо внедрение большего числа пакетов водяного экономайзера (n=3) и воздухоподогревателя (n=4). Это приведет к увеличению металлоёмкости котельного агрегата.



Библиографический список

1. Котельные установки и парогенераторы. Расчет промышленного парового котла: учеб. пособие. / А.Л. Хомяков. - К.: ВятГУ, 2015. - 108 стр.

2. Таблицы теплофизических свойств воды и водяного пара: справ. / А. А. Александров, Б. А. Григорьев. - М.: Изд-во МЭИ, 1999. - 168 с.:

3. Тепловой расчёт котельных агрегатов. (Нормативный метод)/Под редакцией Н.В. Кузнецова. - М.: Энергия, 1973. -296с

4. Резников М.И. Парогенераторные установки электростанций. - М.: Энергия, 1974. -360с.

5. Александров В.Г. Паровые котлы средней и малой мощности. -Л.: Энергия, 1972.--200с.



Приложение

Рисунок 1- Зависимость энтальпии уходящих газов от их температуры для рекомендуемого топлива



Рисунок 2- Зависимость энтальпии уходящих газов от их температуры для используемого топлива

Размещено на Allbest.ru