Поверочный расчет теплогенератора типа ДЕ-4-14
Конструктивный расчет водяного чугунного экономайзера некипящего типа системы ВТИ с целью определения его конструкции и размеров. Определение КПД котлоагрегата. Создание эффективной компоновки теплогенерирующего агрегата из отдельных его частей.
| Рубрика | Физика и энергетика |
| Вид | курсовая работа |
| Язык | русский |
| Дата добавления | 10.06.2014 |
| Размер файла | 139,1 K |
Отправить свою хорошую работу в базу знаний просто. Используйте форму, расположенную ниже
Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.
Размещено на http://www.allbest.ru
Введение
Роль рабочих тел, участвующих в процессе тепловых преобразований, играют топливо, воздух и вода.
В качестве источника тепла мы применяем паровой теплогенератор. Он вырабатывает насыщенный пар. Для того, чтобы пар вырабатывался мы должны сжигать топливо. Для того чтобы происходил процесс горения в топку подается окислитель (воздух). Топливо, сгорая в топке, образует горячие газы, которые движутся по газоходам котельного агрегата, отдавая тепло поверхностям нагрева. После чего газы охлаждаются и выбрасываются в окружающую среду.
В качестве теплоносителя в котельных установках обычно используются пар или вода.
Котельный агрегат представляет собой генератор, в котором химическая энергия топлива преобразуется в тепло.
В данной работе выполняется поверочный расчет теплогенератора типа ДЕ-4-14. водяной экономайзер котлоагрегат теплогенерирующий
Задачей расчета является определение температуры воды, пара, воздуха, дымовых газов на границах между определенными поверхностями котельного агрегата, а также расход топлива, КПД котлоагрегата, расхода и скорости дымовых газов по заданным конструкциям и размерам теплогенератора.
Также выполняется конструктивный расчет водяного чугунного экономайзера некипящего типа системы ВТИ с целью определения его конструкции и размеров.
Общей задачей курсовой работы является создание эффективной компоновки теплогенерирующего агрегата из отдельных его частей.
Исходные данные
1. Тепловые потоки теплогенерирующей установки (ТГУ):
1.1 Расход пара на технологию - 6,6 т/ч
1.2 Максимальный расход теплоты на отопление и вентиляцию - 3,1 МВт
1.3 Среднечасовой расход теплоты за сутки на горячее водоснабжение - 2,2 МВт
2. Местоположение ТГУ - г. Архангельск
3. Располагаемый источник тепловой энергии:
3.1 Органическое топливо - мазут сернистый марки М 100
3.2 Нетрадиционные источники - -
4. Тип теплогенератора - ДЕ-4-14 ГМ
5. Параметры вырабатываемого и возвращаемого в ТГУ теплоносителя
5.1 Пар Рабс=1,4 МПа
5.2 Конденсат от технологических потребителей:
количество 46%, температура - 90оС
6. Другие данные: система теплоснабжения закрытая
ф1=130 оС, ф2=70 оС
1. Определение количества и типа размера котельного агрегата.
Согласно СНиП «Котельные установки» количество котлов принимается таким, что бы при выходе из строя одного из котлов оставшиеся обеспечивали расчетную нагрузку котельной при средней температуре наиболее холодного месяца.
1.1 Определение максимальной нагрузки на котельную установку
Максимальная нагрузка на котельную установку определяется по формуле:
Для перевода нагрузок, обеспечиваемых перегретой во-дой, в паровую нагрузку, нужно использовать выражения:
Дов - расход пара на подогрев воды поступающей в систему отопления и вентиляции, т/ч
Дгв - расход пара на подогрев воды поступающей в систему горячего водоснабжения, т/ч
Дтех - расход пара поступающего технологическим потребителям
kсн-расход пара на собственные нужды котельной установки
Первое приближение kсн=1,1ч1,15
hп = 2,763 МДж/кг, энтальпия пара, поступающего в пароводяной подогреватель, при Р=1,4 мПа
hк - энтальпия конденсата, выходящего из охладителя кондесата; hк=377,1 кДж/кг при температуре tк =90 К.
=0,98 - коэффициент полезного действия подогре-вателя.
т/ч
т/ч
т/ч
1.2 Определение расчетной паропроизводительности котельной установки при средней температуре наиболее холодного месяца
где б - коэффициент, учитывающий снижение нагрузки на отопление и вентиляцию при средней температуре наиболее холодного месяца
где tв - расчетная температура внутреннего воздуха, tв=160C
tнхм - температура наиболее холодного месяца, tнхм= -18оС
tно - расчетная температура наружного воздуха (температура наиболее холодной пятидневки с обеспеченностью 0,92), tно= - 31оС
т/ч
Определим минимальную нагрузку котельной установки (в летний период)
т/ч
1.3 Определение количества котлов, которое необходимо установить в котельной
где Дка - паропроизводительность котельного агрегата
, следовательно необходимо установить 5 котлов.
2. Расчет тепловой схемы котельной установки
2.1 Определение максимальной паропроизводительности
Двн=Дтех+Дов+Дгв
Двн - суммарное внешнее потребление пара в т/ч.
Двн=4,77+3,38+6,6=14,75 т/ч
К этому нужно добавить расход пара внутри котельной
Дкотмакс= Двн + Дсв + Дд + Дпот
Дсв - расход пара на подогрев свежей (водопроводной) воды перед ее умягчением, т/ч;
Дд - расход пара на дегазацию воды, т/ч;
Дпот - потери пара на собственные нужды котельной, т/ч.
Предварительно можно примять, что:
Дсв + Дд =0,15Двн=2,213 т/ч
Дпот =0,02Двн=0,295 т/ч
Тогда полное количество пара, вырабатываемого котельной, будет равно:
где Дкотмак - максимальная выработка пара котельной, т/ч.
Дкотмакс=14,75+2,213+0,295=17,258 т/ч
2.2 Определение расхода питательной и продувочной воды
Необходимое количество воды, подаваемой в котёл, будет равно сумме максимальной производительности котлов и величины непрерывной продувки:
Расход питательной воды:
- расход продувочной воды, т/ч
Согласно СНиП II-35-76 при отсутствии данных размер непрерывной продувки можно принять
где Рпр - процент продувки котельного агрегата, принимаем 10%, так как заданный котел имеет давление 1,4 МПа
т/ч
т/ч
2.3 Определение количества пара и воды, выходящих из сепаратора непрерывной продувки
Для расчета сепаратора непрерывной продувки необходимо составить уравнения теплового и материального баланса:
где МДж/кг
МДж/кг
МДж/кг
Решая систему данных уравнений, получим:
т/ч
т/ч
2.4 Определение производительности химводоочистки и производительности деаэратора
Производительность определяем по формуле:
где gпк - потери конденсата технологических потребителей
gподп - расход подпиточной воды
Двып - расход выпара из деаэратора
µ - процент возврата конденсата, µ=44%
т/ч
Расход подпиточной воды должен быть 0,75% от объема воды в системе. Объем воды в системе теплоснабжения при отсутствии данных можно определить
где gс - удельный объем воды в системе, gс=65 м3/МВт
т/ч
Расход выпара деаэратора принимаем от 2 до 5 кг на 1 тонну деаэрированной воды, то есть
gД - расход деаэрированной воды
т/ч
т/ч
Действительный расход на химводоочистку будет на 10ч15% больше, так как часть воды будет расходоваться на собственные нужды химводоочистки.
Принимаем
т/ч
2.5 Определение расхода пара на подогрев воды перед химводоочисткой
Пароводяной теплообменник
t''св - температура холодной воды в зимний период, t''св=5 0С
t''2 принимают равной 60 0С
Расчетная схема
Для теплообменника 1 необходимо определить температуру нагреваемой воды на выходе из теплообменника, т.е. t''св , а для теплообменника 2 определить расход пара на подогрев воды - Дсв.
tсв'''=30ч40 0C
2.6 Определение температуры воды на входе в деаэратор
После подогревателя вода направляется на умягчение, а затем идет в теплообменник выпара (охладитель выпара), где подогревается за счет избытка пара деаэратора. Охлаждением воды в аппаратах водоподготовки и в трубопроводах можно пренебречь.
Определим температуру воды на выходе из охладителя выпара:
2.7 Определение расхода пара на деаэрацию воды
Составляем уравнение теплового баланса:
2,04т/ч
Подученный расход Дд нужно сложить с расходом пара на подогревание водопроводной воды. Сумма должна быть близка к предварительно принятой прежде величине Дсв + Дд =0,2Двн
< 20%
Следовательно расчет сделан верно.
3. Расчет объемов воздуха и продуктов сгорания
Для сгорания топлива в топку подают воздух. При сгорании топлива образуются продукты сгорания (состав: CO2, H2O, N2, SO2, зола).
Коэффициенты избытка воздуха по мере движения продуктов сгорания по газоходам котельного агрегата увеличиваются. Это обусловлено тем, что давление в газоходах меньше давления окружающего воздуха и через неплотности в обмуровке происходят присосы атмосферного воздуха в газовый тракт агрегата.
При тепловом расчете паровых и водогрейных котлов определяются теоретические и действительные объемы воздуха и продуктов сгорания.
3.1 Определение теоретического объема воздуха, необходимого для полного сгорания
При сжигании жидкого топлива теоретический объем воздуха равен:
где Ср = 83,80%, = 1,4%, Нр = 11,2%, Ор = 0,5%
м3/кг
3.2 Определение теоретического объема азота в продуктах сгорания
При сжигании жидкого топлива теоретический объем азота равен:
где Nр = 0,5%
м3/кг
3.3 Определение объемов трехатомных газов
При расчете учитываем, что диоксид углерода и сернистый газ принято объединять и называть «сухие трехатомные газы», обозначая через RO2, т.е. RO2 = CO2 + SO2
При сжигании жидкого топлива объем трехатомных газов равен:
м3/ч
3.4 Определение теоретического объема водяных паров
3.5 Определение среднего коэффициента избытка воздуха в газоходе для каждой поверхности нагрева
(3.5)
где б' - коэффициент избытка воздуха перед газоходом
б” - коэффициент избытка воздуха после газохода
Для топки:
Для первого конвективного пучка:
Для второго конвективного пучка:
Для водяного экономайзера:
Для дымовой трубы:
3.6 Определение избыточного количества воздуха для каждого газохода
(3.6)
м3/кг
м3/кг
м3/кг
м3/кг
м3/кг
3.7 Определение действительного объема водяных паров для жидкого топлива
(3.7)
м3/кг
м3/кг
м3/кг
м3/кг
м3/кг
3.8 Определение действительного суммарного объема продуктов сгорания для жидкого топлива
(3.8)
м3/кг
м3/кг
м3/кг
м3/кг
м3/кг
3.9 Определение объемных долей трехатомных газов, водяных паров и суммарной объемной доли
(3.9)
(3.10)
(3.11)
Результаты расчета действительных объёмов продуктов сгорания по газоходам котлоагрегата сводим в таблицу 1.
Таблица 1 Объемы продуктов сгорания, объемные доли трехатомных газов, концентрация золы
|
Величина |
Формула |
Теоретические объемы: |
|||||
|
м3/кг |
м3/кг |
||||||
|
м3/кг |
м3/кг |
||||||
|
Газоход |
|||||||
|
Топка |
Конвективные пучки |
Экономайзер |
Дымовая труба |
||||
|
I |
II |
||||||
|
1. Коэффициент избытка воздуха после поверхности нагрева, б'' |
- |
1,1 |
1,15 |
1,25 |
1,35 |
1,4 |
|
|
2. Средний коэффициент избытка воздуха в газоходе поверхности нагрева, бСР |
3.5 |
1,05 |
1,125 |
1,2 |
1,3 |
1,375 |
|
|
3. Избыточное количество воздуха, VИЗБВ |
3.6 |
0,524 |
1,31 |
2,096 |
3,144 |
3,930 |
|
|
4. Объем водяных паров, |
3.7 |
1,457 |
1,47 |
1,483 |
1,499 |
1,512 |
|
|
5. Полный объем продуктов сгорания, VГ |
3.8 |
11,107 |
11,906 |
12,705 |
13,769 |
14,568 |
|
|
6. Объемная доля трехатомных газов, |
3.9 |
0,076 |
0,071 |
0,066 |
0,061 |
0,058 |
|
|
7. Объемная доля водяных паров, |
3.10 |
0,131 |
0,123 |
0,117 |
0,109 |
0,104 |
|
|
8. Суммарная объемная доля, |
3.11 |
0,207 |
0,194 |
0,183 |
0,170 |
0,162 |
4. Определение энтальпий воздуха и продуктов сгорания
Количество теплоты, содержащееся в воздухе или продуктах сгорания, называют теплосодержанием (энтальпией) воздуха или продуктов сгорания. При выполнении расчетов принято энтальпию воздуха или продуктов сгорания относить к 1 кг сжигаемого жидкого топлива.
Расчет энтальпий продуктов сгорания производится при действительных коэффициентах избытка воздуха после каждой поверхности нагрева.
4.1 Определение энтальпии теоретического объёма воздуха для всего выбранного диапазона температур
где: VO - теоретический объем воздуха, необходимого для горения,
VO = 10,481 м3/кг;
(с)В - энтальпия 1 м3 воздуха, кДж/м3, принимаются для каждой выбранной температуры, по табл. 3.4 [7].
4.2 Определение энтальпии теоретического объёма продуктов сгорания для всего диапазона выбранных температур
где: - объемы трехатомных газов, теоретический объем азота и водяного пара воздуха, необходимого для горения:
м3/кг ; м3/ кг ;
- энтальпии 1 м3 трехатомных газов, теоретического объема азота и теоретического объема водяных паров, кДж/м3, принимаются для каждой выбранной температуры, по табл. 3.4 [7].
4.3 Определение энтальпии избыточного количества воздуха для всего выбранного диапазона температур
4.4 Определение энтальпии продуктов сгорания при коэффициенте избытка воздуха б > 1
Результаты расчета энтальпии продуктов сгорания по газоходам котлоагрегата сводим в таблицу 2. По данным таблицы 2 строится график.
Таблица 2 Энтальпия продуктов сгорания
|
Поверхность нагрева |
Температура,ОС |
НBO, кДж/кг |
НГO, кДж/кг |
НИЗБВ, кДж/кг |
Н, кДж/кг |
|
|
Топка |
2000 |
32218,59 |
34429,11 |
3221,86 |
37650,97 |
|
|
1900 |
34457,79 |
32535,65 |
3045,78 |
35581,43 |
||
|
1800 |
28696,98 |
30615,76 |
2869,69 |
33485,45 |
||
|
1700 |
26978,09 |
28729,74 |
2697,81 |
31427,55 |
||
|
1600 |
25269,69 |
26857,15 |
2526,97 |
29384,12 |
||
|
1500 |
23550,81 |
24986,80 |
2355,08 |
27341,88 |
||
|
1400 |
21831,92 |
23157,25 |
2183,19 |
25340,44 |
||
|
1300 |
20113,04 |
21198,49 |
2011,30 |
23309,79 |
||
|
1200 |
18446,56 |
19485,35 |
1844,66 |
21330,02 |
||
|
1100 |
16769,60 |
17716,11 |
1676,96 |
19393,07 |
||
|
1000 |
15092,64 |
15948,59 |
1509,26 |
17457,85 |
||
|
900 |
13468,08 |
14194,17 |
1346,81 |
15540,98 |
||
|
800 |
11885,45 |
12460,52 |
1188,55 |
13649,07 |
||
|
Первый конвективный пучок |
1000 |
15092,64 |
15948,59 |
2263,89 |
18212,48 |
|
|
900 |
13468,08 |
14194,17 |
2020,21 |
16214,38 |
||
|
800 |
11885,52 |
12460,52 |
1782,82 |
14243,34 |
||
|
700 |
10292,34 |
10764,20 |
1543,85 |
12308,05 |
||
|
600 |
8720,19 |
9115,14 |
1308,03 |
10423,17 |
||
|
500 |
7189,97 |
7513,49 |
1078,49 |
8591,98 |
||
|
Второй конвективный пучок |
600 |
8720,19 |
9115,14 |
2180,05 |
11295,19 |
|
|
500 |
7189,97 |
7513,49 |
1797,49 |
9310,98 |
||
|
400 |
5691,18 |
5935,87 |
1422,79 |
7358,66 |
||
|
300 |
4234,32 |
4400,48 |
1058,58 |
5459,06 |
||
|
Водяной экономайзер |
400 |
5691,18 |
5935,87 |
1991,91 |
7927,78 |
|
|
300 |
4234,32 |
4400,48 |
1482,01 |
5882,49 |
||
|
200 |
2798,43 |
2906,45 |
979,45 |
3885,90 |
||
|
Дымовая труба |
200 |
2798,43 |
2906,45 |
1119,37 |
4025,82 |
|
|
100 |
1393,97 |
1438,89 |
557,59 |
1996,48 |
5. Определение КПД котельного агрегата и расхода топлива
При работе котла, вся поступившая в него теплота расходуется на выработку полезной теплоты, содержащейся в паре, и на покрытие различных потерь теплоты. Суммарное количество теплоты, поступившее в котельный агрегат, называют располагаемой теплотой и обозначают QРР.
Потеря теплоты с уходящими газами обусловлено тем, что температура продуктов сгорания, покидающих котлоагрегат, значительно выше температуры окружающего воздуха. Потеря теплоты с уходящими газами зависит от вида сжигаемого топлива, коэффициента избытка воздуха в уходящих газах, температуры уходящих газов, чистоты внутренних и наружных поверхностей нагрева (q2).
Потеря теплоты от химической неполноты сгорания (q3) обусловлена появлением в уходящих газах горячих газов. Потеря теплоты зависит от вида топлива и содержания в нем летучих соединений, способа сжигания в топке, от уровня и распределения температур в топочной камере.
Потеря теплоты от механической неполноты горения (q4) наблюдается только при сжигании твердого топлива и обусловлено наличием в остатках продуктов горения твердых горючих частиц. Остатки в основном состоят из золы, содержащейся в топливе и твердых горючих частиц, не вступивших в процесс газификации и горения. Потеря теплоты от механической неполноты горения зависит от вида сжигаемого топлива и его фракционного состава, форсировки колосниковой решетки и топочного объема, способа сжигания топлива и конструкции топки, коэффициента избытка воздуха, а также от зольности топлива.
Потеря теплоты от наружного охлаждения (q5) обусловлено передачей теплоты от обмуровки агрегата наружному воздуху, имеющему более низкую температуру. Потери в окружающую среду зависят от теплопроводности обмуровки, ее толщины, поверхности стен, приходящихся на единицу паропроизводительности парового котла.
Коэффициентом полезного действия парового котла называется отношение полезной теплоты к располагаемой теплоте. Не вся полезная теплота, выработанная агрегатом, направляется к потребителю. Часть выработанной теплоты в виде пара и электрической энергии расходуется на собственные нужды. Под расходом на собственные нужды понимают расход всех видов энергии, затраченной на производство пара или горячей воды. Поэтому различают КПД агрегата брутто и нетто. КПД брутто определяется по выработанной теплоте, КПД нетто - по отпущенной.
Между теплотой, поступившей в котельный агрегат, и покинувшей его, должно существовать равенство, т. е.
где - низшая теплота сгорания топлива по рабочей массе
- теплота, вносимая в котельный агрегат с воздухом, кДж/кг
где tв - температура воздуха, подаваемого на горение, принимаем tв=300С
кДж/кг
- теплота, вносимая в котельный агрегат с топливом (учитывается только при сжигании мазута)
где tт - температура топлива (для мазута в зависимости от его вязкости 90ч130оС)
ст - удельная теплоемкость топлива, которую определяем по формуле:
кДж/кг
Найдем располагаемую теплоту:
кДж/кг
Запишем уравнение теплового баланса:
где - полезная теплота, вырабатываемая котельным агрегатом
- потери теплоты с уходящими газами
- потери теплоты вследствие химической неполноты сгорания топлива
- потери теплоты из-за механической неполноты сгорания топлива, =0
- потери теплоты от наружного охлаждения котельного агрегата
- потери теплоты со шлаком, =0
Разделим левую и правую часть уравнения на QРР, тогда
,
Потеря теплоты с уходящими газами определяется по формуле:
где Нух - энтальпия уходящих газов, определяем по таблице 2, выбрав температуру уходящих газов 160оС, Нух = 3220,66 кДж/кг
бУХ - коэффициент избытка воздуха после поверхности нагрева, бУХ = 1,35
- энтальпия воздуха, который поступает через различные неплотости в газоходах и обмуровки котельного агрегата
%
КПД брутто парового котла определяем по уравнению обратного баланса:
Расход топлива, подаваемого в топку, определяем из уравнения теплового баланса:
где QКА - теплопроизводительность котельного агрегата
- энтальпия насыщенного пара, вырабатываемого котлом, =0,826 МДж/кг
- энтальпия питательной воды, кДж/кг
- энтальпия котловой воды, кДж/кг
Д - паропроизводительность котельного агрегата, Д=4 т/ч
кВт
кг/с
Расчетный расход топлива: кг/с
Для последующих расчетов определяем коэффициент сохранения теплоты:
6. Поверочный тепловой расчет топки
При проектировании и эксплуатации котельных установок чаще всего выполняется поверочный расчет топочных устройств.
Для выполнения поверочного расчета необходимо знать определенные параметры: объем топочной камеры, степень ее экранирования, площадь поверхности стен и площадь лучевоспринимающих поверхностей нагрева, а также конструктивные характеристики труб экранов (диаметр труб, расстояния между осями труб).
1. Предварительно задаемся температурой продуктов сгорания на выходе из топочной камеры, Т”=1000oC
2. Для принятой температуры определяем энтальпию продуктов сгорания на выходе из топки по табл. 2, Н=19028,91 кДж/кг
3. Определяем полезное тепловыделение в топке
кДж/кг
4. Определяем коэффициент тепловой эффективности экранов
где х - угловой коэффициент, х=1 [Эстеркин, стр.57, рис. 5.3, 55/51]
- коэффициент, который учитывает снижение тепловосприятия экранных поверхностей нагрева вследствие их загрязнения наружными отложениями или закрытия огнеупорной массы, принимаем =0,55
5. Определяем эффективную толщину излучающего слоя:
где VT - объем топочной камеры, VT = 8,01 м3;
FСТ - поверхность стен топочной камеры, FCT = 23,8 м2;
м
6. Определяем коэффициент ослабления лучей:
При сжигании жидкого топлива коэффициент ослабления лучей зависит от коэффициентов ослабления лучей трехатомными газам:
где - суммарная объемная доля трехатомных газов, берется по таблице 1, = 0,256
Коэффициент ослабления лучей трехатомными газами () определяется по формуле:
где: - парциальное давление трехатомных газов, МПа;
p - давление в топочной камере котлоагрегата, принимается p = 0,1 МПа;
- суммарная объемная доля, из табл.1, =0,256
- объемная доля водяных паров, из табл. 1, ;
TT// - абсолютная температура на выходе из топочной камеры, TT// = 1273 К;
(м?МПа)-1
Коэффициент ослабления лучей сажистыми частицами определяется по формуле:
где и - содержание углерода и водорода в рабочей массе жидкого топлива.
(м?МПа)-1
(м?МПа)-1
7. Определяем степень черноты факела для жидкого топлива:
где m - коэффициент, характеризующий долю топочного объёма, заполненного светящейся частью факела, принимаем m=0,935
- степень черноты светящейся части факела и несветящихся трёхатомных газов, какой обладал бы факел при заполнении всей топки соответственно только светящимся пламенем или только несветящимися трёхатомными газами, их значения определяются по формулам
8. Определяем степень черноты для камерной топки при сжигании жидкого топлива
9. Определяем коэффициент М, учитывающий расположение максимума температур пламени по высоте топки. Для полуоткрытых топок при сжигании мазута - М=0,48
10. Определяем среднюю суммарную теплоемкость продуктов сгорания на 1 кг сжигаемого жидкого топлива при нормальных условиях
где ТТ// - температура (абсолютная) на выходе из топки, принятая по предварительной оценке, ТТ// = 1000 ОС = 1273 К;
НТ// - энтальпия продуктов сгорания, берется из табл. 2 при принятой на выходе из топки температуре, НТ// = 19028,91 кДж/кг;
QТ - полезное тепловыделение в топке, QТ = 40646,26 кДж/кг;
ТА - теоретическая (адиабатная) температура горения, К, определяемая из табл. 2 по значению QТ = 40646,26 кДж/кг , равному энтальпии продуктов сгорания НA = 40646,26 кДж/кг , равная ТА = 1990ОС = 2263 К;
кДж/(кг · К)
11. Определяем действительную температуру на выходе из топки
7. Расчет водяного экономайзера
При установке только водяного экономайзера расчет водяного экономайзера проводим в такой последовательности:
1. По уравнению теплового баланса определяем количество теплоты, которое должны отдать продукты сгорания при принятой температуре уходящих газов:
где ц - коэффициент сохранения теплоты, равен ц = 0,982
НЭК' - энтальпия продуктов сгорания перед поверхностью нагрева, при температуре на выходе из конвективного пучка иКП'' = иЭК' = 310 ОС,
по табл. 2, равна: НЭК' = 5711,41 кДж/кг;
НЭК'' - энтальпия продуктов сгорания после поверхности нагрева, при предварительно принятой нами температуре уходящих газов иЭК'' = 160 ОС, по табл. 2, равна: IЭК'' = 2926.33 кДж/м3;
?б - присос воздуха в экономайзер, принимается по табл. 3,1 [7]:
?бЭК = 0,1;
НВО - энтальпия теоретического количества воздуха, равна:
НВО = 39,8·V0 =39,8·9,58=381,28 кДж/кг;
Qб = 0,98 · (5711,4 - 2926,33 + 0,1 · 381,28) = 2766,73 кДж/кг;
2. Приравнивая теплоту, отданную продуктами сгорания, теплоте, воспринятой водой в водяном экономайзере, определяем энтальпию воды после водяного экономайзера, кДж/кг, по формуле:
где: D - паропроизводительность котла, кг/с, Д = 4,44 кг/c;
ВР - расчетный расход топлива, м3/с, равен: ВР = 0,322 кг/с;
ДПР - расход продувочной воды, определяется по формуле:
ДПР = Р/10 · Д , кг/c;
ДПР = 10/10 · 4,44 = 4,44 кг/c;
Qб - количество теплоты, которое должны отдать продукты сгорания при принятой температуре уходящих газов, Qб = 2766,73 кДж/кг;
hЭК' - энтальпия воды на входе в экономайзер, hЭК' = 419 кДж/кг;
кДж/кг;
По найденной энтальпии воды hЭК'' из таблиц для воды и водяного пара определяем температуру воды после экономайзера tЭК'' , равная tЭК'' = 123,95 ОС;
Т.к. полученная нами температура воды после экономайзера tЭК'' оказалась более чем на 20 ОС ниже, то к установке принимаем чугунный водяной экономайзер.
3. Определяем температурный напор, по формуле:
, ОС;
где: ?tБ и ?tМ - большая и меньшая разности температуры продуктов сгорания и температуры нагревания жидкости, определяются по формулам:
?tБ = иЭК' - tЭК'' = 310 - 123,95 = 186,05 ОС;
?tМ = tУХ. - tПИТ = 160 - 100 = 60 ОС;
Получаем: ОС;
4. Определяем действительную скорость продуктов сгорания в экономайзере по формуле:
, м/с
где: ВР - расчетный расход топлива, кг/с, равен: ВР = 0,322 кг/с;
VГ - объем продукта сгорания на 1 кг угля, по табл. 1 при соответствующем коэффициенте избытка воздуха, VГ = 12,703 м3/кг;
иЭК - средняя расчетная температура продуктов сгорания в экономайзере, ОС, определяем по формуле:
, ОС;
ОС;
FЭК - площадь живого сечения для прохода продуктов сгорания, рассчитывается по формуле:
FЭК = z1 · FТР
z1 - число труб в ряду, для чугунных экономайзеров должно быть не менее 3 и не более 10, принимаем: z1 = 6;
FТР - площадь живого сечения для прохода продуктов сгорания одной трубы, берется из табл. 6.3 [7], принимаем: FТР = 0,184 м2;
FЭК = 6 · 0,184 = 1,104 м2
м/с
5. Определяем коэффициент теплопередачи. Для чугунных экономайзеров коэффициент определяется по формуле:
, Вт/(м2 · К);
где: КН - коэффициент, Вт/(м2 · К), определяется по номограмме рис. 6.9 [7], для экономайзера ВТИ, при щГ = 6,89 м/с: КН = 19 Вт/(м2 · К);
- коэффициент, определяется по номограмме рис. 6.9 [7], для экономайзера ВТИ, при иЭК = 235 ОС: = 1,0;
Вт/(м2 · К);
6. Определяем площадь поверхности нагрева водяного экономайзера по формуле:
, м2
где: ВР - расчетный расход топлива, м3/с, равен: ВР = 0,322 кг/с;
Qб - количество теплоты, которое должны отдать продукты сгорания при принятой температуре уходящих газов, Qб = 2766, 73 кДж/м3;
К - коэффициент теплопередачи, К = 19 Вт/(м2 · К);
?t - температурный напор, ?t = 111,55 ОС;
м2
7. Определяем общее число труб и число рядов по формулам:
n = HЭК / НТР
m = n / z1
где: НЭК - площадь поверхности нагрева водяного экономайзера, равна:
НЭК = 420, 34 м2;
НТР - площадь поверхности нагрева одной трубы, равна: НТР = 4, 49 м2;
z1 - принятое число труб в ряду: z1 = 6;
n = 420, 34 / 4,49 = 93,62 ? 94 шт.
m = 94 / 6 =15,6? 16 шт.
Список литературы
1. Кузнецов Н.В., Митор В. В., Дубовский И. Е., Красина Э. С. «Тепловой расчет котельных агрегатов (нормативный метод)» Изд.2-е переработ. и доп. М. «Энергия», 1973.
2. Эстеркин Р.И. Промышленные парогенерирующие установки. - Л.: Энергия, Ленингр. отделение, 1980. - 400с.: ил.
3. Цой Е. Н., Климов Г.М. «Компановка котельного агрегата. Ч.4; Тепловой расчет топки / Методические указания по проектированию ТГУ для студентов спец. 2907 «ТГВ» - Горький: ГИСИ, 1989.
4. Цой Е. Н., Климов Г. М. «Компановка котельного агрегата» ч.4; Тепловой расчет топки / Приложение. Горький; ГИСИ,1990
5. Бузников Е.Ф., Роддатис, Берзиньш Э.Я. «Производственные и отопительные котельные». Изд. 2-е, перераб. И доп. М. Энергоатомиздат, 1986.
6. Роддатис К. Ф., Полтарецкий А. Н. Справочник по котельным установкам малой производительности/ под ред. Роддатиса К. Ф. М.: Энергоатомиздат, 1989, - 488 с, ил.
7. Эстеркин Р.И. Котельные установки. (Курсовое и дипломное проектирование) - Л.: Энергоатомиздат, 1989. - 227 с.: ил.
8. Карягин Н. «Проектирование производственно - отопительных котельных установок» Методические указания для студентов ТГУ. Часть 1, 2
Размещено на Allbest.ru
Подобные документы
Конструкция и характеристики котла. Расчет объёмов и энтальпий воздуха и продуктов сгорания. Определение расхода топлива. Поверочный тепловой расчет водяного чугунного экономайзера, воздухоподогревателя, котельного пучка, камеры дожигания, фестона, топки.
курсовая работа [2,9 M], добавлен 28.02.2015Расчет топочной камеры котельного агрегата. Определение геометрических характеристик топок. Расчет однокамерной топки, действительной температуры на выходе. Расчет конвективных поверхностей нагрева (конвективных пучков котла, водяного экономайзера).
курсовая работа [139,8 K], добавлен 06.06.2013Описание конструкции котла. Общие характеристики топлива; коэффициенты избытка воздуха. Расчет объемов продуктов сгорания, доли трехатомных газов и концентрации золовых частиц. Тепловой расчет пароперегревателя, поверочный расчет водяного экономайзера.
курсовая работа [364,8 K], добавлен 27.05.2015Принципиальное устройство котлоагрегата. Тепловой расчет котлоагрегата. Расчет объемов и энтальпий воздуха и продуктов сгорания топлива. Определение конструктивных характеристик топочной камеры. Расчет конвективных поверхностей, водяного экономайзера.
дипломная работа [210,9 K], добавлен 22.06.2012Расчет объемов воздуха и продуктов сгорания. Тепловой баланс теплогенератора. Поверочный тепловой расчет конвективных поверхностей нагрева, водяного экономайзера. Выбор дымососа и дутьевого вентилятора. Технико-экономические показатели работы котельной.
курсовая работа [850,2 K], добавлен 17.05.2015Состав и характеристика рабочего топлива. Определение конструктивных размеров топочной камеры. Тепловосприятие и проверочно-конструктивный расчет пароперегревателя, котельного пучка и водяного экономайзера. Аэродинамический расчет газового тракта котла.
курсовая работа [2,8 M], добавлен 10.03.2015Расширение номенклатуры котлов для промышленной энергетики. Внедрение котлов с кипящим слоем при атмосферном и повышенном давлении и с циркулирующим кипящим слоем. Топочная камера котлоагрегата БКЗ-320-140 полуоткрытого типа. Расчет водяного экономайзера.
дипломная работа [375,1 K], добавлен 12.04.2016Основы проектирования котельных, выбор их производительности и типа. Тепловой расчет агрегата, определение количества воздуха, необходимого для горения, состава и количества дымовых газов. Конструктивный расчет экономайзера, проверка теплового баланса.
дипломная работа [339,0 K], добавлен 13.12.2011Описание конструкции котла и топочного устройства. Расчет объемов продуктов сгорания топлива, энтальпий воздуха. Тепловой баланс котла и расчет топочной камеры. Вычисление конвективного пучка. Определение параметров и размеров водяного экономайзера.
курсовая работа [1,1 M], добавлен 20.01.2014Определение состава и энтальпий дымовых газов. Определение конструктивных размеров и характеристик топочной камеры. Тепловосприятие водяного экономайзера. Аэродинамический расчёт газового тракта котла. Поверочно-конструктивный расчёт котельного пучка.
курсовая работа [373,9 K], добавлен 02.04.2015
