Котельная с водогрейными котлами ПТВМ-60

Министерство путей сообщения Российской Федерации

Московский государственный университет путей сообщения (МИИТ)

Кафедра: "Теплоэнергетика железнодорожного транспорта"

КУРСОВАЯ РАБОТА

по дисциплине: "Оборудование и эксплуатация тепловых станций с водогрейными котлами"

тема: "Котельная с водогрейными котлами ПТВМ-60"

Москва

СОДЕРЖАНИЕ

1. Расчет тепловой схемы котельной

1.1 Тепловая схема

1.2 Расчет максимально зимнего режима

1.2.1 Определение расхода воды в тепловой сети

1.2.2 Определения температуры воды в обратной сети

1.2.3 Определение расхода воды на собственные нужды

1.2.4 Расход воды на рециркуляцию

1.2.5 Определение тепловых нагрузок

1.3 Расчет режима холодного месяца

1.3.1 Определение расхода воды в тепловой сети

1.3.2 Определение температуры воды в обратной сети

1.3.3 Определение температуры воды за котлом

1.3.4 Расход воды на собственные нужды

1.3.5 Расход воды на рециркуляцию и перепуск

2. Тепловой расчет котла ПТВМ-60

2.1 Расчет горения топлива

2.2 Тепловой баланс котельного агрегата

2.3 Тепловой расчет топочной камеры

2.4 Расчет теплообмена в топке

2.5 Расчет теплообмена в конвективной части поверхностей нагрева

3. Аэродинамический расчет котла

3.1 Сопротивление конвективной части котла

3.2 Сопротивление конфузора

3.3 Сопротивление дымовой трубы

3.4 Расчет самотяги трубы

1. РАСЧЕТ ТЕПЛОВОЙ СХЕМЫ

1.1 Тепловая схема

Основной целью расчета тепловой схемы котельной является:

определение общих тепловых нагрузок, состоящих из внешних нагрузок и расходов тепла на собственные нужды;

распределение этих нагрузок для обоснования выбора основного оборудования;

определение всех тепловых и массовых потоков, необходимых для выбора вспомогательного оборудования и определения диаметров трубопроводов и арматуры;

определение исходных данных для дальнейших технико-экономических расчетов. Расчет тепловой схемы позволяет определить суммарную теплопроизводительность котельной при нескольких режимах ее работы.

По известным расходам воды производится выбор типа, количества и производительности котельных агрегатов.

Основной целью поверочного теплового расчета котла является определение теплоты сгорания топлива, вычисление объемов и энтальпий продуктов сгорания, составление теплового баланса, расчет температуры газов на выходе из топки, определение поверхности нагрева конвективной части и увязка его конструктивных характеристик с результатами теплового расчета. Расчет тепловой схемы котельной производится с целью определения расхода воды для отдельных узлов при характерных режимах работы котельной и составления общего материального баланса воды. Расчетом также определяется температура различных потоков воды. Результаты расчетов являются исходными данными для выбора оборудования отдельных узлов тепловой схемы и основных трубопроводов котельной.

Система теплоснабжения потребителей присоединенных к тепловым сетям РТС - закрытая, двухтрубная. Теплоноситель- перегретая вода с температурным графиком 150-70.

В двухтрубных системах тепловая сеть состоит из двух линий: подающей и обратной. По подающей линии горячая вода подводится от станции к абонентам, по обратной линии охлажденная вода возвращается на станцию. Преимущественное применение в городах двухтрубных систем объясняется тем, что эти системы требуют меньших начальных вложений и дешевле в эксплуатации.

С обоих направлений обратная сетевая вода поступает через грязевик во всасывающий колектор сетевых насосов. Также во всасывающую линию тепловых насосов подается вода для собственных нужд РТС и подпиточная вода. Далее под действием сетевых насосов вода поступает в котлы.

1.2 Расчет максимального зимнего режима

1.2.1 определение расхода воды в теплой сети

где: - расход воды в тепловой сети.

- теплоемкость воды.

- температура воды в прямой линии.

- температура воды после систем отопления и вентиляции.

- расход тепла на отопление и вентиляцию (180 МВт)

- расход тепла на потери.

- расход тепла на утечки.



- объем тепловой сети.

1.2.2 Определение температур воды в обратной сети

,

где: - температура воды в обратной сети.

- расход тепла на горячее водоснабжение.

- КПД теплообменника.

1.2.3 Определение расхода воды на собственные нужды

Составим 2 уравнения теплового баланса.

,

отсюда найдем

,

где: - температура воды между подогревателями сырой и химочищенной воды.

- температура воды за подогревателем сырой воды.

- температура сырой воды.

-температура воды за котлом.

- температура воды перед деаэратором.

-температура воды за системой ХВО.

- температура греющей воды за подогревателем сырой воды.

1.2.4 Расход воды на рециркуляцию и перепуск

,

где: - расход воды на рециркуляцию.

- производительность котла.

- расход воды на собственные нужды.

- расход воды на перепуск.

Производительность котла. ПТВМ - 60.

,

Число котлов ПТВМ - 60.

Расход котлов:

Расход воды на рециркуляцию:

1.2.5 Определение тепловых нагрузок на теплообменники.

1.3 Расчет режима холодного месяца

1.3.1 Определение расхода воды в тепловой сети

Расход тепла на отопление и вентиляцию:

Температура сети: - из температурного графика.

Температура воды после систем отопления и вентиляции: .

Расход тепла на потери:

- объем тепловой сети.

Расход тепла на утечки:

Расход тепла на горящее водоснабжение (ГВС).

Расход воды в тепловой тети: ,



1.3.2 определение температуры воды в обратной сети

1.3.3. Определение температуры воды за котлом.

Температура воды за котлом:

1.3.4 Определение расхода воды на собственные нужды

Температура воды между подогревателями сырой и химочищенной воды.

1.3.5 Определение расхода воды на рециркуляцию и перепуск

Определим температуру воды в точек А.



1.3.6 Определение тепловых нагрузок на теплообменник

Режим отопительного сезона. В точке перелома температурного графика и летний режим рассчитывается аналогично режиму холодного месяца. Полученные данные сведены в таблицу №1.

Таблица №1

№	Наименование величины	Ед.изм.	Тепловыережимы
1	Температура наружного воздуха,		-26	-10,2	-3,6	2,4
2	Температура прямой сети,		150	105	85	70	70
3	Температура обратной сети ,		48	42,4	38,3	34,43	30
4	Температура воды за котлом,		150	122	127,4	140,21	134,4
5	Температура воды за системой отопления,		70	55	48	42	30
6	Температура воды в точке А,		50,3	44,56	40,07	35,83	30,2
7	Расход воды в тепловой сети,		553,17	674,6	749,7	804,2	308,15
8	Расход воды на утечки,		31,15	22,4	18,74	15,41	0,7
9	Расход воды на собственные нужды,		29,82	32,94	24,5	16,8	0,7
10	Расход воды на рециркуляцию,		249,81	300,6	214,4	136,3	89,8
11	Расход воды на перепуск,		-	148,3	364	540,94	190,45
12	Потери тепла,		5,4	3,46	2,65	1,91	1,5
13	Расход тепла на отопление и вентиляцию,		180	115,36	88,36	63,82	-
14	Производительность котла,		242,82	181,02	149,8	122,15	56
15	Теплопроизводительность теплообменника подогрева сырой воды,		3,33	2,39	2	1,65	0,04
16	Теплопроизводительность подогревателя химочищеной воды,		6,65	4,73	4,01	3,29	0,15
17	Количество котлов,	Шт.	4	4	3	2	1

2.ТЕПЛОВОЙ РАСЧЕТ КОТЛА ПТВМ-60

Описание котла ПТВМ-60.

Водогрейный котел ПТВМ-60 предназначен для работы на тепловых станциях (котельных), используя топливо - природный газ является основным источником теплоснабжения.

Котел имеет башенную компоновку. Конвективные поверхности располагаются непосредственно над топочной камерой которая полностью экранирована. Конвективная поверхность нагрева имеет площадь 1378 м , образована трубами диаметром 28х3 и выполнена в виде змеевиковых пакетов с шахматным расположением труб с шагами: вертикальным 64 мм, горизонтальным 33мм. Средняя длина змеевиков 8,32 м.

На боковых стенках котла устанавливаются 12 газовых горелок ГГРУ-600 (по шесть горелок на каждой стороне) с индивидуальными дутьевыми вентиляторами Ц-14-46-4.

Над каждым котлом устанавливают стальную дымовую трубу, которая упирается на каркас. Труба имеет диаметр 2,5 м. Котел предназначен для работы с естественной тягой, поэтому высота трубы достигает 70 м.

Котел установлен полуоткрыто, поэтому в закрытом помещении располагается только нижняя часть котла (до отметки 6 м), где размещены горелочные устройства, арматура и дутьевые вентиляторы. Обмуровка котла выполнена натрубной облегченного типа. Вся трубная часть котла подвешивается к раме каркаса.

Топочная камера разделена на четыре угловых блока. Конвективная часть на шесть блоков.

Вода в котле подается с помощью насосов. Вода из теплосети подводится в нижний коллектор заднего экрана и последовательно проходит через все элементы поверхности нагрева котла, после чего через нижний коллектор фронтового экрана отводится в тепловую сеть.

2.1 Расчет горения топлива

Расчеты теоретического объема воздуха и продуктов сгорания определяются в кубических метрах при нормальных условиях (0,760 мм рт ст) на 1мсухого газообразного топлива. Состав топлива задается в процентах.

Таблица 2.1.

Cастав газа по объему, %
					N
93.8	2.0	0.8	0.3	0.1	2.6	0.4	8620	0.764

Объемы воздуха и продукты сгорания при сжигании 1нм сухого газообразного топлива определяются по формулам:

Теоретическое количество воздуха

;

Объем трехатомных газов

;

Теоретический объем азота.

;

Теоретический объем водяных паров

;

Теоретический объем дымовых газов

.

Полученные данные сведены в таблицу 2.2.

Таблица 2.2

Газопровод
Ставрополь-Москва 1 нитка	9.58	1.02	7.60	2.14	10.76

Объем продуктов сгорания зависит от коэффициента избытка воздуха и определяется по формуле:

При=1.05

При =1.08

Определяем объемные доли трехатомных газов в продуктах сгорания и заносим их в таблицу 2.3.

Таблица 2.3.

	Cсредний объем, нм	Объемное содержание
1.05	2.14	11.239	0.091	0.19	0.281
1.08	2.14	11.526	0.088	0.186	0.274

Энтальпия дымовых газов на 1мтоплива подсчитывается по формуле:

Энтальпия газов при и температуре газов

Энтальпия теоретически необходимого количества воздуха при Н.У.:

Подсчитываем энтальпии уходящих газов при =1 и температуре газов 100:

Энтальпия теоретически необходимого количества воздуха при Н.У. и температуре 100.

Энтальпия 1м влажного воздуха ,углекислого газа ,азота ,и водяных паров определяется по таблице ,,Энтальпия газообразных продуктов сгорания,,.

Энтальпия дымовых газов на топлива при=1.05 (на выходе из топки):

Энтальпия дымовых газов на топлива при=1.08 (на выходе из котла):

Подсчитываем энтальпии продуктов сгорания при значениях а на выходе из топки и котла и заносим в таблицу 2.4

Таблица 2.4

2200	9541	7782	9930		10164
2100	9056	7399	9426	504	9648	516
2000	8573	7016	8924	502	9134	514
1900	8096	6632	8428	496	8627	508
1800	7616	6249	7928	499	8116	511
1700	7144	5875	7438	491	7614	502
1600	6674	5501	6949	489	7114	500
1500	6207	5128	6463	486	6617	497
1400	5748	4754	5986	478	6128	489
1300	5286	4380	5505	481	5636	492
1200	4832	4016	5033	472	5153	483
1100	4390	3652	4573	460	4682	471
1000	3951	3287	4115	457	4214	468
900	3513	2933	3660	456	3748	466
800	3083	2588	3212	447	3290	458
700	2661	2243	2773	439	2840	450
600	2253	1900	2348	425	2405	435
500	1855	1566	1933	415	1980	425
400	1465	1240	1527	406	1564	416
300	1085	922	1131	396	1159	405
200	715	610	746	386	764	395
100	354	303	369	376	378	386

2.2 Тепловой баланс котельного агрегата

Составление теплового баланса котельного агрегата заключается в установлении равенства между поступившим в агрегат количеством тепла, называемым теплом Q , и суммой полезно использованного тепла , и тепловых потерь . На основании теплового баланса вычисляют КПД и необходимый расход топлива.

Общее уравнение теплового баланса:

Q=.

где -потеря тепла с уходящими газами;

- потеря тепла от химической неполноты сгорания ;

-потеря тепла от механической неполноты сгорания;

-потеря тепла от наружного охлаждения;

-потеря с теплом шлаком;

Потеря тепла с уходящими газами определяется как разность энтальпий продуктов сгорания на выходе из котельного агрегата и холодного воздуха:

где I-энтальпия уходящих газов с температурой 170 (принята в первом приближении) при коэффициeнте избытка воздуха =1.08;

I-энтальпия холодного воздуха, поступающего на горение, с температурой -26

Расход топлива, подаваемого в топку, определяется по формуле:

2.3 Тепловой расчет топочной камеры

Геометрические характеристики топки.

полная поверхность стен топки, вычисляется по размерам поверхностей, ограничивающий объем топочной камеры. Границами поверхностей экрана являются осевые плоскости экранных труб:

где -поверхности топочной камеры:

Лучевоспринимающая поверхность камеры сгорания находится как сумма лучистых поверхностей переднего и заднего экранов, боковых стен и окна фестона:



где х-угловой коэффициент, зависит от отношения шага труб к их диаметру. При s/d=64/60=1.067; х=0.99

-неэкранированная поверхность топочной камеры.

Эффективная толщина излучающего слоя в топке вычисляется по формуле:

где -объем топочной камеры.

=4,18 =4,18

2.4 Расчет теплообмена в топке

Расчет основывается на приложении теории подобия к топочным процессам.

Расчетная формула связывает безразмерную температуру газов на выходе из топки с критерием Больцмана Во, степенью черноты топки а и параметром М , учитывающим характер распределения температуры по высоте топки и зависящим от относительного местоположения максимума температуры пламени.

Исходной для расчета теплообмена является формула

действительная для значений

Здесь - абсолютная температура газов на выходе из топки, К;

- температура газов, которая была бы при адиабатическом сгорании, К.

Адиабатическая температура , определяется по полезному тепловыделению в топке , равному энтальпии продуктов сгорания , при избытке воздуха в конце топки .

По таблице 3.4 методом интерполяции определяем адиабатическую температуру:

Для однокамерных топок параметр М определяется в зависимости от относительного положения максимума температуры пламени на высоте топки .

При сжигании мазута и газа:

.

Приведенные рекомендации по значениям М относятся к случаям, когда максимум температур факела располагается на уровне горелок. В случаях, когда максимум температур располагается выше или ниже уровня горелок, к величине следует вводить поправку :

При сжигании газа и встречном расположении горелок

Отопительный уровень расположения горелок определяется из отношения:

где -высота расположения осей горелок относительно пода топки или середины холодной воронки;

-общая высота топки от пода топки или середины холодной воронки до середины выходного окна из топки или до ширм в случае полного заполнения ими верхней части топки.

При расположении горелок в несколько рядов

где п- количество горелок в первом и втором ряду;

В- расход топлива через горелку;

h - высота расположения осей горелок первого и второго рядов.



Критерий Больцмана Во рассчитывается по формуле:

где - расчетный расход топлива, ;

- среднее значение коэффициента тепловой эффективности экранов;

4,9- коэффициент излучения абсолютно черного тела, ;

V- cсредняя суммарная теплоемкость продуктов сгорания 1 нм топлива в интервале температур ;

- коэффициент сохранения тепла.

Среднее значение коэффициента тепловой эффективности экранов определяют по формуле:

где -коэффициент, учитывающий снижение тепловосприятия вследствие загрязнения или закрытия изоляцией поверхностей равный 0,65.



Средняя суммарная теплоемкость продуктов сгорания, адиабатной и на выходе из топки, 1 нмтоплива в интервале температур определяется по формуле:

Коэффициент сохранения тепла определяем по формуле:

Степень черноты экранированных топок определяется по формуле:

Степень черноты факела

В пламени газа и мазута основными излучающими компонентами являются трехатомные газы СОи взвешенные в них мельчайшие сажистые частицы.

При сжигании газообразного и жидкого топлив эффективная степень черноты факела

где - степень черноты, какой обладал бы факел при заполнении всей камеры соответственно только светящимся пламенем или только несветящимися трехатомными газами. где определяются по формулам:

т -коэффициент усреднения, зависящий от теплового напряжения топочного объема. т=0,188;

-коэффициент ослабления лучей трехатомными газами:

;

где -температура газов в конце топки, принимаем 1601 К, (1328 );

- суммарная объемная доля трехатомных газов;

-суммарное парциальное давление газов, кгс/см.

.

Коэффициент ослабления лучей сажистыми частицами:

где -коэффициент избытка воздуха в топке;

-соотношение содержания углерода и водорода в рабочей массе топлива. Для газа:

;

;

Окончательно температура газов на выходе из топки равна:

2.5 Расчет теплообмена в конвективной части поверхностей нагрева

Исходные данные.

Диаметр труб, мм: 28х3; 83х3,5.

Шаги труб, мм: =64; =33.

Расположение труб шахматное.

Средняя длинна змеевика, м: =8,32.

Количество рядов, 56.

Количество труб в ряду, .

Поверхность нагрева конвективной части,: Н=1372.

Сечения для проходоа газов, : F=9.66.

Относительные шаги:

Скорость воды в конвективном пучке [w] оценочно принята 1.1 м/с.

Температура воды в конвективе.

Количество тепла воспринятого топкой:

Расход воды через котел:

Степень нагрева воды в топке:

.

с- средняя теплоемкость воды.

Средняя температура нагрева воды в одном экране котла:

Отсюда оценочно принимаем:

Температура воды в конвективных трубках со стороны фронтового экрана:

112,3-140,9 .

Температура воды в конвективных трубках со стороны заднего экрана: 69,1-97,7 .

Средняя температура воды в конвективе:

.

Основные уравнения

Для расчета конвективных поверхностей нагрева используется два уравнения.

Уравнение теплообмена:

где Q - тепло, воспринятое рассчитываемой поверхностью конвекцией и излучением, отнесенное топлива, Ккал/нм;

k - коэффициент теплопередачи, отнесенный к расчетной поверхности нагрева, ;

- температурный напор,;

В- расчетный расход топлива, ;

Н - расчетная поверхность нагрева, м.

В конвективных пучках расчетная поверхность нагрева принимается равной полной поверхности труб с наружной (газовой ) стороны.

В уравнении теплового баланса тепло, отданное дымовыми газами, приравнивается к теплу, воспринятому водой.

Тепло, отданное газами:

где - коэффициент сохранения тепла, учитывающий его потери в окружающую среду, =0,9956;

- энтальпия газов на входе в поверхность нагрева и на выходе из нее, ;

- количество тепла, вносимого присылаемым воздухом, .

.

Тепло, воспринятое обогреваемой средой вследствие охлаждении газов, рассчитывается по формуле:

где G- расход воды через рассчитываемую поверхность, кг/ч;

- энтальпия воды на выходе и входе из поверхности нагрева, Ккал/кг.

Расчет конвективной части считается законченным, если тепловосприятие, подсчитанное по формуле (1) расходится с величиной, подсчитанной по уравнению теплового баланса (2) или (3), не более чем на 2%. При большем расхождении величин принимают новое значение конечной температуры и повторяют расчет.

Температурный напор.

Температурный напор определяется как средне логарифмическая разность температур по формуле:

где - разность температур сред в том конце поверхности, где она больше, ;

- разность температур на другом конце поверхности, ;

Поскольку конструкция котла устроена таким образом, что змеевики конвективной части крепятся к фронтовому и заднему экрану и теплоноситель имеет в них разную температуру, то температурный напор вычисляется сначала для змеевиков фронтового экрана, а затем для заднего экрана. Из полученных данных определяется среднее значение температурных напоров.



Коэффициент теплопередачи

Коэффициент теплопередачи для многослойной плоской стенки выражается формулой:

;

где - коэффициенты теплоотдачи от греющей среды к стенке и от стенки к обогреваемой среде, Ккал/;

- толщина и коэффициент теплопроводности металлической стенки трубы, м и Ккал/;

- толщина и коэффициент теплопроводности слоя золы или сажи на наружной поверхности трубы, м и Ккал/;

- тепловое сопротивление загрязняющего слоя, называемое коэффициентом загрязнения, ;

- толщина и коэффициент теплопроводности слоя накипи на внутренней поверхности трубы, м и Ккал/.

Если одна или обе теплообменивающиеся среды представляют собой дымовой газ или воздух, то термическое сопротивление на газовой и воздушной сторонах () будет значительно больше термического сопротивления металла труб; последним в этом случае принебригают ().

При нормальной эксплуатации отложение накипи не должны достигать толщины, вызывающей существенное повышение термического сопротивления и рост температуры стенки трубы, поэтому в тепловом расчете оно не учитывается ().

Коэффициент загрязнения зависит от большого количества факторов: рода топлива, скорости газа, диаметра труб, их расположения, крупности золы и др. Из-за отсутствия в ряде случаев этих данных применяются два метода оценки загрязнения: с помощью коэффициента загрязнения и коэффициента эффективности , представляющего собой отношение коэффициентов теплопередачи загрязненных и чистых труб.

Коэффициент теплопередачи гладкотрубных шахматных и коридорных пучков при сжигании газа и мазута рассчитывается при помощи коэффициента тепловой эффективности :

;

Для котлов, работающих на природном газе при средней температуре газов большей 400.

Коэффициент теплоотдачи от газов к стенке для конвективных пучков:

;

где - коэффициент использования, учитывающий уменьшение тепловосприятия поверхности нагрева вследствие неравномерного омывания ее газами, частичного перетекания газов помимо нее и образования застойных зон. Для поперечно омываемых пучков труб коэффициент =1.

- коэффициент теплоотдачи конвекцией Ккал/;

- коэффициент теплоотдачи излучением Ккал/.

Коэффициент теплоотдачи конвекцией.

Коэффициент теплоотдачи конвекцией зависит от скорости и температуры потока, определяющего линейного потока, расположения труб в пучке, вида поверхности (гладкая или ребристая) и характера ее обмывания (продольное, поперечное или косое), физических свойств омываемой среды и (в отдельных случаях) от температуры стенки.

Расчетная скорость дымовых газов определяется по формуле:

;

где F - площадь живого сечения, (конструкторские данные);

- расчетный расход топлива, ;

V- объем газов на 1, определенный по среднему избытку воздуха в газоходе, ;

- средняя температура газов в конвективном пучке.

Расчетная температура потока газов равна сумме средней температуры обогреваемой среды и температурного напора.



.

Коэффициент теплоотдачи конвекцией при поперечном омывании коридорных пучков и ширм, отнесенный к полной поверхности труб (по наружной окружности), вычисляется по формуле:

;

где С - поправка на число рядов труб по ходу газов, определяется в зависимости от среднего числа рядов в отдельных пакетах рассчитываемого пучка. При ;

С- коэффициент, определяемый в зависимости от относительного поперечного шага и значения

;

средний относительный диагональный шаг труб

- относительный продольный шаг труб

;

при

- коэффициент теплопроводности при средней температуре потока, Ккал/:

- коэффициент теплопроводности дымовых газов среднего состава , определяется в зависимости от температуры уходящих газов, =5,9 Ккал/.

- множитель определяется в зависимости от и температуры газов. =1,04.

[ Ккал/]=72,16[Вт/м ];

- коэффициент кинематической вязкости при средней температуре потока, :

- коэффициент кинематической вязкости дымовых газов среднего состава , определяется в зависимости от температуры уходящих газов, =77,18 .

- множитель определяется в зависимости от и температуры газов. =1,02.

;

d - диаметр труб, м;

w - скорость теплоносителя, м/с;

Pr - критерий Прандтля при средней температуре потока:

- критерий Прандтля для дымовых газов среднего состава , определяется в зависимости от температуры уходящих газов, =0,679

- множитель определяется в зависимости от . =1,04.

.

.

Коэффициент теплоотдачи излучением продуктов сгорания

Коэффициент теплоотдачи излучением продуктов сгорания для газового потока (при отсутствии золы) находится по следующим формулам:

;

где а- степень черноты загрязненных стенок лучевоспринимающих поверхностей, а=0,8.

а - степень черноты потока газов при температуре Т, определяемая по формуле:



- суммарная оптическая толщина продуктов сгорания. Для котлов без наддува р=1 кгс/см;

s - эффективная толщина излучающего слоя, м:

;

- усредненные по поверхности нагрева поперечный и продольный шаги труб, м:

;

- коэффициент ослабления лучей трехатомными газами. Определяется по формуле:

где - температура уходящих газов, К;

- суммарная объемная доля трехатомных газов;

- суммарное парциальное давление газов, кгс/см.



.

Т - абсолютная температура продуктов сгорания, К

Т=496,4+273=769,4

- абсолютная температура загрязненной наружной поверхности, К

при сжигании газа для всех поверхностей нагрева принимают :

;

.

Коэффициент теплоотдачи от стенки к обогреваемой среде

Коэффициент теплоотдачи при продольном обтекании поверхности нагрева однофазным турбулентным потоком при давлении и температуре, далеких от критических, определяется по формуле:

;

где - коэффициент теплопроводности при средней температуре среды. Для воды при

;

- коэффициент кинематической вязкости при средней температуре потока. Определяется по формуле:

;

- коэффициент динамической вязкости

при ;

v - удельный объем воды. При

.

;

w - расчетная скорость воды;

- эквивалентный диаметр, м;

Pr - критерий Прандтля, для воды при при

- поправка, зависящая от температуры потока и стенки. Для воды и других капельных неметаллических жидкостей (Pr>0.7):



- динамическая вязкость жидкости при средней температуре и температуре стенки:

.

Поправка вводится только при течении в кольцевых каналах и одностороннем обогреве. При двустороннем обогреве =1.

Поправка на относительную длину вводится в случае прямого входа в трубу без закругления при значениях l / d <50. В нашем -случае не учитывается.

;

;

.

Определяем погрешность вычислений:

<2%, следовательно расчет закончен.

3. АЭРОДИНАМИЧЕСКИЙ РАСЧЕТ КОТЛА

3.1 Сопротивление конвективной части котла

Местные сопротивления рассчитываются по формуле:

;

где - коэффициент местного сопротивления, который зависит в основном от геометрической формы расматреваемого участка, а иногда от числа Рейнольдса;

w - скорость газов, м/с;

- плотность дымовых газов, кг/м.

Коэффициент местного сопротивления гладкотрубного шахматного пучка определяется по формуле:

где - число рядов труб по глубине пучка;

- коэффициент сопротивления, отнесенный к одному ряду пучка и зависящий от:

Для всех шахматных пучков, с 3< при >1.7

где - коэффициент формы шахматного пучка, который при для пучков с определяется из выражения:

3.2 Сопротивление конфузора

Коэффициент местного сопротивления конфузора определяется по формуле:

где - коэффициент полноты удара. Определяется в зависимости от вида конфузора и его суммарного угла раскрытия;

- коэффициент сопротивления при резких изменениях сечения.



;

.

3.3 Сопротивление дымовой трубы

Сопротивление цилиндрической дымовой трубы определяется как сумма потерь по длине (на трение) и потерь на выходе из трубы.

Сопротивление дымовой трубы по длине рассчитывается по формуле:

;

где - коэффициент сопротивления трения. При турбулентном движении потока определяется из выражения:

;

k - абсолютная шероховатость стенки, м. Для газо- и воздухопроводов из стали (с учетом сварных швов) k=0.4.

;

;

;

;

Сопротивление на выходе из дымовой трубы:

;

.

Суммарное сопротивление котла:

.

3.4 Расчет cамотяги котла

Величина самотяги любого участка газового тракта вычисляется по формуле:

;

где Н - расстояние по вертикали между серединами конечного и начального сечений рассчитываемого участка тракта, м;

р - абсолютное среднее давление газов на участке, кгс/см;

- плотность дымовых газов при 760 мм рт ст и ;

- средняя температура газового потока на данном участке, ;

0,132 - плотность наружного воздуха при 760 мм рт ст и ;

Самотяга топки:

;

Самотяга конвективного пакета:

;

Самотяга трубы с конфузором:

;

Суммарная самотяга:

;

Давление в топке:

.