Проверочно-конструкторский расчет парового котла

Наименование величины	Обознач.	Ед.	Ряды фестона	Для всего фестона
			1	2	3	4
Наружный диаметр труб	d	м	0,06	0,06	0,06	0,06	0,06
Количество труб в ряду	zi	-	20	20	20	21	-
Длина трубы в ряду	li	м	5,20	5,16	5,12	5,22	-
Поперечный шаг труб	S1	м	0,300	0,300	0,300	0,300	0,300
Продольный шаг труб	S2	м	-	0,250	0,250	0,250	0,250
Угловой коэффициент фестона	Xф	-	-	-	-	-	1
Расположение труб	-	-	Шахматное
Расчётная поверхность нагрева	Hi	м2	14,70	14,77	14,88	15,82	60,17
Высота газохода	ai	м	4,98	-	-	4,92	-
Ширина газохода	b	м	6,075	6,075	6,075	6,075	-
Площадь живого сечения прохода газов	F	м2	24,30	-	-	23,70	24,00
Относительный поперечный шаг труб	S1/d	-	5,00	5,00	5,00	5,00	5,00
Относительный продольный шаг труб	S2/d	-	-	4,17	4,17	4,17	4,17
Эффективная толщина излучающего слоя	Sф	м	-	-	-	-	1,379

Площадь живого сечения для прохода газов в каждом ряду определяют по формуле:

где - длина проекции трубы на плоскость сечения, проходящую через ось труб рассчитываемого ряда.

Определим площади живого сечения для первого ряда Fвх и последнего Fвых:

;

В соответствии с [1], так как

то среднюю площадь живого сечения находят как среднеарифметическое их значений:

Расчётная поверхность нагрева каждого ряда равна геометрической поверхности всех труб в ряду по наружному диаметру и полной обогреваемой газами длине трубы, измеренной по её оси с учётом конфигурации (сгибов) в пределах фестона:

где - число труб в ряду, - длина трубы в ряду по её оси.

Расчётную поверхность нагрева фестона определяем как сумму поверхностей всех его рядов:



.

На правой и левой стенах газохода фестона расположена часть боковых экранов, поверхность которых не превышает 5% от поверхности фестона, и поэтому при тепловом расчете фестона дополнительную поверхность экрана в области фестона суммируют с поверхностью фестона:

Дополнительная поверхность экранов определяется как площадь боковых стен (правой и левой), покрытых экранами в газоходе фестона (снизу граница этих площадей проходит по оси первого ряда труб фестона), умноженная на угловой коэффициент бокового экрана хб (таблица 2.1):

Где =6,58 - поверхность стен боковых экранов, расположенная выше 1-ого ряда фестона, = 0,97.

Составляем таблицу исходных данных для поверочного теплового расчёта.

Табл. 2.3. Исходные данные для поверочного теплового расчёта

Наименование величин	Обозначение	Единица	Величина
Температура газов перед фестоном			997,6
Энтальпия газов перед фестоном			11662,37
Объём газов на выходе из топки при			7,4705
Объёмная доля водяных паров		-	0,0935
Суммарная объёмная доля трёхатомных газов		-	0,2354
Концентрация золы в газоходе			0,0153
Температура состояния насыщения при давлении в барабане			255

Ориентировочно примем температуру газов за фестоном на (30 -100) 0С ниже, чем перед ним:

(по табл.1.5)

По уравнению теплового баланса теплоносителя (продуктов горения) определяем балансовое тепловосприятие фестона:

По рекомендациям указаний [1, разд.4, формула (4,4) и (4.34)] определяем коэффициент теплопередачи и температурный напор по [4, формула (1.23)].

Коэффициент теплоотдачи :

Коэффициент теплоотдачи от газов к стенке для конвективных пучков труб определяется по [1, формула (4.5)]:



где - коэффициент использования, для поперечно омываемых пучков труб принимается - коэффициент теплоотдачи конвекцией;

- коэффициент теплоотдачи излучением.

Коэффициент теплоотдачи конвекцией от газов к стенке труб при поперечном омывании шахматных пучков дымовыми газами находят по номограмме 8 [1, стр. 129]. Для этого нужно определить среднюю скорость газового потока в фестоне по [1, формула 4.6]:

Где - площадь живого сечения для прохода газов, - расчетный расход топлива, - объем газов на 1 кг топлива (табл 1.4).

По средней скорости W, диаметру труб (60 мм) по номограмме 8 [1, стр. 128] находим коэффициент теплоотдачи конвекцией и определяем поправки по номограмме 7 [1, стр. 127] и формулам (4.15в) и (4.14а) [1,стр.91]: поправка на число рядов труб по ходу газов или воздуха: При поправка на компоновку трубного пучка, зависящая от относительных шагов труб: -коэффициент, определяемый в зависимости от относительного поперечного шага и значения :



Т.о.

При

поправка на изменение физических свойств среды в зависимости от средней температуры потока и объёмной доли водяных паров в дымовых газах:

при

Тогда согласно [1, стр. 90] коэффициент теплоотдачи конвекцией:

Коэффициент теплоотдачи излучением определяется в зависимости от температур потока и стенки (определяем по номограмме 18 [1, стр. 134] ) и степени черноты продуктов горения :

Для пользования номограммой 18 необходимо знать температуру загрязненной стенки рассчитываемой поверхности нагрева. Учитываем, что для фестона при давлении в барабане:



Тогда .

Степень черноты потока:

где

- суммарная оптическая толщина продуктов сгорания.

где

=40 - коэффициент ослабления лучей трёхатомными газами определили по монограмме 2 [1, стр.124];

Определяем по (2.11):

Тогда получим:

Коэффициент теплоотдачи излучением продуктов горения для запылённого потока:

Таким образом, коэффициент теплоотдачи от газов к стенке для фестона:

Коэффициент теплопередачи:

коэффициент тепловой эффективности по рис.4.1 [1, стр.87].

Температурный напор при постоянной температуре пароводяной смеси в фестоне:

Из уравнения теплопередачи для фестона находим тепловосприятие фестона по [1, формула 4.1]:

Тепловой баланс считаем действительным и принимаем вычисленные значения для дальнейшего расчета.



8. Поверочно - конструкторский расчёт пароперегревателя и хвостовых поверхностей нагрева парового котла

Определение тепловосприятий пароперегревателя, экономайзера, воздухоподогревателя. Тепловой баланс парового котла. В целях уменьшения ошибок тепловосприятие пароперегревателя и воздухоподогревателя определяем по уравнению теплового баланса рабочего тела (пара, воздуха), а тепловосприятие экономайзера - по уравнению теплового баланса продуктов горения. 1) Энтальпия газов на входе в перегреватель.

.

2) Энтальпия пара на входе и на выходе из перегревателя берется по и , : ; .

3) Тепловосприятие омывающих газов.

,

где - расход пара через перегреватель.

.

.

4) Энтальпия газов на выходе.



.

5) Температура газов на выходе.

.

6) Тепловосприятие поверхности перегревателя от газа.

,

где - коэффициент теплопередачи в перегреватель; - средний расчетный температурный напор, с учетом противоточного теплообмена;

- поверхность стен конвективного перегревателя.

,

где - скорость движения газов в перегревателе.

,

где - коэффициент живого сечения газохода в районе перегревателя;

- площадь сечения газохода для прохода газов.



.

.

.

.

.

7) Относительное расхождение.

.

Т.к. , то с учетом коррекции:

8) Корректировка температуры газов на выходе.

- энтальпия газов на выходе:

.



- температура газов на выходе:

.

Тепловосприятие воздухоподогревателя:

Тепловосприятие воздухоподогревателя определяется по уравнению теплового баланса рабочего тела (воздуха), так как температура горячего воздуха (после воздухоподогревателя) задана. Зависит от схемы подогрева воздуха. При отсутствии рециркуляции горячего воздуха, а также в случае отсутствия предварительного подогрева воздуха , тепловосприятие воздухоподогревателя, определяемое по уравнению теплового баланса:

1) Расчет энтальпии уходящих газов.

.

Температура уходящих газов: .

2) Энтальпия присосов.

,

где - средняя температура воздуха.

Температуры воздуха на входе и на выходе и берутся из режимной карты.



.

.

3) Тепловосприятие от омывающих газов.

,

где - энтальпия газов на входе.

.

4) Энтальпия воздуха на входе.

.

5) Тепловосприятие поверхности РВП от газа.

,

где - средний тепловой поток в поверхность РВП;

- площадь по горячей части РВП.

,



где - коэффициент теплопроводности.

.

Примем скорость газов и скорость воздуха: и .

.

.

.

8) Относительное расхождение.

.

Т.к. , то расчет точен.

.



Тепловосприятие водяного экономайзера определяется по уравнению теплового баланса теплоносителя (дымовых газов):

1) Энтальпия газов на входе в ЭК-I.

.

2) Энтальпия воды на входе и на выходе из ЭК-I берется по и , а также :

; .

3) Тепловосприятие омывающих газов.

,

где - расход питательной воды через ЭК-I.

.

.

4) Энтальпия газов на выходе.

5) Температура газов на выходе.



.

6) Тепловосприятие поверхности ЭК-I от газа.

,

где - коэффициент теплопередачи в ЭК-I;

- поверхность стен водяного экономайзера.

,

где - скорость движения газов в ЭК-I

,

где - площадь сечения прохода газов;

- коэффициент живого сечения газохода в районе ЭК-I.

.

.



.

.

.

7) Относительное расхождение.

.

Т.к. , то с учетом коррекции:

.

8) Корректировка температуры газов на выходе.

- энтальпия газов на выходе:

;

- температура газов на выходе:

.



Уточнение теплового баланса

Расчет этого пункта, т.е. тепловосприятие не рассчитанных в данной работе поверхностей взято из :

.

Итоговая таблица расчетов

№ п/п	Наименование величины	Размерность	Фестон	Пароперегреватель	Экономайзер	Воздухоподогреватель
		Система измерений
		СИ	МКГ СС	СИ	МКГ СС	СИ	МКГ СС	СИ	МКГ СС	СИ	МКГ СС
1	Паропроизводительность			75	20,83	75	20,83	75	20,83	75	20,83
2	Температура перегретого пара			255	528	450	723	-	-	-	-
3	Расчетный диаметр труб	мм	мм	60	0,06	38	0,038	32	0,032	40	0,04
4	Скорость газового потока			4,1	4,1	6,3	6,3	6,55	6,55	13,3	13,3
5	Скорость пара, воды, воздуха			-	-	22,92	22,92	1,0154	1,0154	5,34	5,34
6	Коэффициент теплоотдачи конвекцией от газов к стенке			41,04	35,29	61,10	52,47	87,51	75,26	-	-
7	Коэффициент теплоотдачи от стенки к рабочему телу			-	-	1843,0	1584,98	-	-	85,36	73,41
8	Коэффициент теплоотдачи излучением от газов к стенке			167,87	144,37	161,47	138,86	78,77	67,74	-	-
9	Суммарный коэффициент теплоотдачи от газов к стенке			208,91	179,66	222,41	191,41	166,28	143,00	60,00	51,60
10	Коэффициент теплопередачи			104,45	89,83	129,08	111,01	102,26	87,94	35,05	30,14
11	Расчетная поверхность нагрева			60,17	60,17	720,00	720,00	810,00	810,00	3627,00	3627,00

Список литературы

1. Баранов В.Н., Методика теплового расчета паровых котлов: учеб. пособие.-Новосибирск: Изд-во НГТУ, 2009.

2. Методические указания по определению коэффициента полезного действия паровых котлов / Ивановский энергетический институт им. В.И. Ленина; сост. Парилов В.А., Ривкин А.С., Ушаков С.Г., Шелыгин Б.Л. - Иваново, 1991 - 36 с.

3. Методические указания по поверочному тепловому расчёту топочной камеры и фестона паровых котлов / Ивановский энергетический институт им. В.И. Ленина; сост. Парилов В.А., Ривкин А.С., Ушаков С.Г., Шелыгин Б.Л. - Иваново, 1991 - 36 с.

4. Методические указания по поверочно-конструкторскому расчёту пароперегревателя и хвостовых поверхностей нагрева паровых котлов / Ивановский энергетический институт им. В.И. Ленина; сост. Парилов В.А., Ривкин А.С., Ушаков С.Г., Шелыгин Б.Л. -Иваново, 1991 -36 с.

5. Методические указания по определению коэффициента теплопередачи и температурного напора при расчёте поверхностей нагрева паровых котлов / Ивановский энергетический институт им. В.И. Ленина; сост. Парилов В.А., Ривкин А.С., Ушаков С.Г., Шелыгин Б.Л. - Иваново, 1991 - 32 с.

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

Размещено на Allbest.ru