Методика расчета котлоагрегата
Исследование схемы циркуляции парового котла. Выбор и характеристика топочного устройства. Методика определения теоретического объема трехатомных газов. Расчет коэффициента тепловой эффективности экранов. Вычисление конвективных поверхностей нагрева.
| Рубрика | Физика и энергетика |
| Вид | курсовая работа |
| Язык | русский |
| Дата добавления | 23.05.2015 |
| Размер файла | 232,1 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
Размещено на http://www.allbest.ru
1. Поверочный расчет котлоагрегата
Описание котлоагрегата типа КЕ 6.5-14.
Паровые котлоагрегаты типа КЕ Бийского котельного завода паропроизводительностью от 2.5 до 25 т/час со слоевыми топками предназначены для выработки пара, идущего на технологические нужды промышленных предприятий в системы отопления и горячего водоснабжения.
Паровой котел типа КЕ - 6.5-14 состоит из верхних барабанов с внутренним диаметром 1000 мм, левых и правых экранов, трубы которых 51х 2.5 мм; конвективных пучков, выполненных из труб 51х 2.5 с установленным шагом 90 мм вдоль барабанов, а в поперечном сечении с шагом 110 мм, правого и левого коллекторов и опускных и подъемных труб. Причем концы экранных труб в барабаны ввальцованы, а в коллекторы приварены. Концы опускных и подъемных труб, как в коллекторы, так и в барабаны вварены. Ширина топочных камер котла КЕ-6.5-14 по осям труб составляет 2270 мм.
Котел КЕ-6.5-14 имеет плотные боковые экраны в области топочных камер и ограждающих стен в конвективном пучке (с шагом 55 мм при трубах 51х 2.5 мм). Экраны и крайние боковые ряды труб конвективного пучка объединены общими коллекторами по всей длине котла.
Паровой котел типа КЕ оборудован устройством для прогрева котла при пуске паром, состоящим из подводящей трубы с пароводяным эжектором; стационарным обдувочным прибором с расположенной по оси котлам вращающейся трубой, имеющий ряд сопел. Кроме того, котел КЕ-6.5-14 оснащен топкой типа ТЛЗМ с пневматическими забрасывателями с моноблочной ленточной цепной решеткой обратного хода. Котел типа КЕ-6.5-14 оснащен двумя предохранительными клапанами, двумя водоуказательными приборами прямого действия, которые соединены с паровым и водяным пространствами котла соединительными трубами с внутренним диаметром 50 мм. На концах труб, соединяются водоуказательные приборы с котлом, установлены металлические заглушки на болтах, благодаря чему возможна внутренняя очистка труб. На верхнем барабане каждого котла, установлен манометр; при наличии пароперегревателя манометр крепится и на выходном коллекторе пароперегревателя.
На верхнем барабане размещена следующая арматура: главный паровой вентиль или задвижка; вентили для отбора проб пара; отбора пара на собственные нужды. На колене для спуска воды установлен запорный вентиль с условным проходом 50 мм. На днище нижнего барабана имеется вентиль, на трубке прогрева - обратный клапан, на патрубке периодической продувки - два запорных вентиля или запорный и регулирующий вентили. У котла, производительностью 6,5т/час через патрубок периодической продувки осуществляется периодическая и непрерывная продувка. На линиях периодической продувки из всех нижних камер экранов установлено по два запорных вентиля. На паропроводе обдувки расположены дренажные вентили для отвода конденсата при прогреве линии и запорные вентили для подачи пара к обдувочному прибору. На питательных трубопроводах перед экономайзером установлены обратные клапаны и запорные вентили: перед обратным клапаном - регулирующий клапан питания, соединенный с исполнительным механизмом автоматики котла.
Рис. 1. Схема циркуляции котла КЕ-6.5-14: 1. Верхний барабан, 2. Нижний барабан, 3. Правый боковой экран, 4. Задний фронтовой экран, 5. Верхний коллектор, 6. Нижний коллектор, 7. Конвективные трубы
Циркуляция воды в котле производительностью 10т/час происходит следующим образом: питательна вода, из экономайзера, подается в верхний барабан под уровень воды по перфорированной трубе. В нижний барабан вода сливается по задним обогреваемым трубам кипятильного пучка. Передняя часть пучка (от фронта котла) является подъемной. Из нижнего барабана вода по перепускным трубам поступает в камеры левого и правого экранов. Питание экранов осуществляется также из верхнего барабана по опускным стоякам, расположенным на фронте котла. Вся пароводяная смесь выходит под уровень воды в верхний барабан, где происходит барботирование пара через слой воды. Отсепарированный в свободном объеме пар проходит через пароприемный дырчатый лист, установленный на расстоянии 90 мм от верхний образующей барабана, и направляется в паропровод. Производительность парового котла КЕ-6.5-14 -10 т/час, давление 14 кг/см2, площадь поверхности нагрева радиационной части котла 30,7 м2; конвективной - 146,25 м2.
Выбор топочного устройства.
Устройство, предназначенное для сжигания топлива, называется топкой или топочным устройством. Конструкция топки должна обеспечивать устойчивый процесс горения, экономичное сжигания необходимого количества топлива, высокую производительность, удобную подачу топлива и воздуха, удобное удаление золы и шлака. Надежная работа топки обеспечивается таким температурным режимом ее работы, который исключает шлакование поверхностей нагрева размещенных в ней и котле.
При поверочном расчете топки по чертежам необходимо определить:
объем топочной камеры,
степень экранирования топочной камеры,
площадь поверхности стен,
площадь лучевоспринимающих поверхностей нагрева,
конструктивные характеристики труб экранов (диаметр труб, расстояние между осями труб).
Верхняя часть объема топки ограничивается топочным перекрытием и выходным окном, перекрытым фестоном или первым рядом труб конвективной поверхности нагрева. При определении объема верхней части топки за его границы принимают потолочное перекрытие и плоскость, проходящую через оси первого ряда труб фестонов или конвективной поверхности нагрева в выходном окне топки. Границами средней (призматической) части объема топки являются осевые плоскости экранных труб или топочной камеры.
Нижняя часть слоевых топок ограничивается колосниковой решеткой со слоем топлива. За границы объема слоевых топок с механическими забрасывателями принимают плоскость колосниковой решетки и вертикальную плоскость, проходящую через концы колосников или скребки шлакоснимателя.
Значительное распространение в промышленности имеют механические слоевые топки с цепными решетками. Характерной особенностью этих топок является непрерывное перемещение топлива вместе с колосниковой решеткой, представляющий собой транспортер, выполненный в виде бесконечного полотна. Применение находят механические топки с колосниковыми решетками прямого и обратного хода. В топке с решеткой прямого хода полотно с топливом перемещается от фронта топки к задней стенке.
В механической топке с чешуйчатой решеткой обратного хода полотно решетки 1 состоит из отдельных колосников, укрепленных на шарнирных цепях надетых на две пары звездочек 2. Передняя пара, являющаяся ведущей, приводится во вращение электродвигателем через редуктор.
Рис. 2. Схема подачи топлива и воздуха
Скорость движения решетки можно изменять в широких приделах (1-18 м/час). Топливо из загрузочного ящика 3 поступает на движущуюся решетку. Желаемую толщину слоя устанавливают шибером 4, который может перемещаться по вертикали. Необходимый для горения воздух подводится под решетку (между полотнами) и поступает в слой через зазоры между колосниками. По мере передвижения решетки топливо выгорает. Образующийся шлак сбрасывается с решетки шлакоснимателем 5 в шлаковый бункер 6.
Секционное дутье: процесс горения в топке с цепной решеткой и загрузка топлива протекает непрерывно. По длине решетки процесс горения разделяется на следующие этапы: подготовка топлива, горение кокса и летучих веществ, выжег и удаление шлака.
Зажигание слоя: особенностью горения топлива в топке с цепной решеткой обратного хода, является одностороннее верхнее его зажигание, так как свежее топливо из загрузочного ящика ложится на относительно холодные колосники. В данном случае получается схема поперечного движения топливного и газовоздушных потоков.
Основным источником теплоты, определяющим прогрев и воспламенение свежего топлива, является излучение газов из топочного объема. Скорость распространения в слое горения (Wр.т.) направлена поперечно движению слоя перемещающегося со скоростью движения решетки.
Рис. 3. Схема зажигания слоя топлива на цепной решетке обратного хода
Зажигание топлива от непосредственного его соприкосновения с горящими частицами играет небольшую роль в общем процессе воспламенения топлива. Так, скорость распространения горения от непосредственного контакта частиц 0,2 - 0,5 м/час, в то время как перемещение слоя вместе с решеткой имеют скорость в десятки раз большую. В связи с указанной особенностью прогрева воспламенения топлива при сжигании малореакционных и влажного топлива, значительная часть цепной решетки может оказаться занятой предварительной подготовкой топлива. При сжигании такого топлива, на цепной решетке приходится принимать меры для интенсификации подготовительных этапов.
"Острое дутье" в слоевых топках: газы выходящие из горящего на цепной решетке слоя топлива наряду с инертными продуктами полного горения содержат горючие составляющие, также кислород. Во избежание значительных потерь теплоты от химического недожога продукты горения, содержащие компоненты и кислород необходимо в топочной камере хорошо перемешать для завершения горения. Весьма эффективным способом интенсификации процесса перемешивания газов в топке, является применение "острого дутья", т.е. ввод в топочную камеру с большей скоростью (50-70 м/сек) относительно тонких струй воздуха. Расход воздуха на "острое дутье" составляет 5 - 10 % общего количества воздуха.
Выжиг и удаление шлака: для уменьшения потери химически связанной теплоты догорающего топлива необходимо всемерно интенсифицировать его выжиг на шлаковом участке решетке. Эффективным в этом отношении являются низко расположенные горячие кирпичные своды. При налаженном процессе горения на решетке должно полностью заканчиваться примерно на расстоянии 0,3 - 0,5 м от места сброса шлака с решетки. В месте схода шлака устанавливают шлакосниматель, который несколько замедляют движение шлака, способствуя его выжигу, а так же защищает решетку от оголения.
Чтобы избежать образование нароста шлака на боковых стенках топочной камеры на уровне верхнего полотна цепной решетки, с боковых ее сторон устанавливают водоохлаждаемые панели, представляющие собой круглые коллекторы, включенные в систему циркуляции котла.
Таблица 1. Характеристика топлива
|
Бассейн месторождения |
Марка топлива класс |
Состав рабочей массы топлива |
Низшая теплота сгорания |
|||||||
|
W |
А |
С |
Н |
N |
O |
|||||
|
Назаровское |
Б2Р |
39 |
7.3 |
0.4 |
37.6 |
2.6 |
0.4 |
12.7 |
13020 |
Обоснование выбора температуры уходящих газов: потери теплоты с уходящими газами обусловлены тем, что температура продуктов сгорания, покидающих котлоагрегат, значительно выше температуры атмосферного воздуха. Потери теплоты с уходящими газами являются наибольшими из потерь теплоты, и зависят от вида сжигаемого топлива, нагрузки котлоагрегата, температуры и объема уходящих газов, температуры воздуха, забираемого дутьевым вентилятором. Для снижения потерь теплоты с уходящими газами следует стремиться к уменьшению их объема и температуры.
Температуру, при которой водяные пары в продуктах сгорания, находящиеся в агрегатном парциальном давлении, начинают конденсироваться, называют температурой точки росы. Согласно рекомендациям Р.И. Эстеркина, температуру уходящих газов принимаем 150 °С.
Выбор хвостовых поверхностей нагрева.
Выбор типа хвостовых поверхностей нагрева производственно-отопительных котельных производительностью от 2,5 до 25 т/час производиться с учетом того, что в топках сжигается сравнительно небольшое количество топлива и образуется сравнительно небольшое количество дымовых газов. Теплота, уносимая этими газами, недостаточна для подогрева воды в водяном экономайзере и воздухоподогревателе одновременно, поэтому котлы КЕ 6.5-14 оборудованы только одной поверхностью нагрева. В нашем случае, более экономично хвостовой поверхностью установить водяной экономайзер, чтобы предотвратить низкотемпературную коррозию труб поверхности нагрева котлоагрегата.
Водяной экономайзер, благодаря применению труб небольшого размера является недорогой и компактной поверхностью нагрева, в которой эффективно используется теплота уходящих газов. Водяной экономайзер воспринимает до 18% общего количества теплоты.
Гидравлическое сопротивление водяного экономайзера по расчетам парогенератора среднего давления не должно превышать 8% рабочего давления в барабане. В зависимости от материала, из которого сделан экономайзер, разделяют на чугунные и стальные. Чугунные экономайзеры устанавливают для работы при давлении в барабане парогенератора 2,4 мПа. В нашем случае, давление равно 1,37 мПа. Следовательно, выбираем к установке чугунный экономайзер.
Чугунный водяной економайзер- состоит из ребристых труб. Трубы соединены между собой. Питательная вода последовательно проходит по всем трубам снизу вверх, что обеспечивает удаление воздуха из питательной воды. Продукты сгорания проходят между ребрами труб через зазоры.
Горение топлива - это процесс окисления горючего вещества, проис-ходящий при высокой температуре и сопровождающийся выделением тепла.
Расчет объёмов продуктов сгорания.
Объем продуктов сгорания определяется в м/кг сжигаемого топлива. Для нахождения его чистой величины необходимо знать элементарный состав топлива на рабочую массу V и .
V= 0,0889(С + 0,375) + 0,265 Н - 0,0333 O; (1)
V°= 0,0889(37,6 +0.375*0.41+0.265*2.6-0.0333*12.7)=3.622075 мі/кг
Определяем объемы , , .
Определяем теоретический объем азота; (м3/кг):
=0.79*V0+0.008*Np; (2)
=0.79*3.6220+0.008*0.4=2.8632 мі/кг
Определяем теоретический объем трехатомных газов; (м3/кг):
; (3)
==0.7044 мі/кг
Определяем теоретический объем водяных паров; (м3/кг):
; (4)
=0.111*2.6+0.0124*39+0.016*3.62207=0.8301 мі/кг
Таблица 2. Характеристика топлива
|
Величина |
Расчетная формула |
Теоретические объемы: V=3.622мі/кг;=2.8632 мі/кг; =0.7044 мі/кг =0. мі/кг |
||||
|
Газоходы |
||||||
|
Топка |
I конвект. пучок |
II конвект. пучок |
Водяной экономайзер |
|||
|
1. Коэф. избыт-ка воздуха после поверх-ности нагрева. |
1,3 |
1,4 |
1,5 |
1,6 |
||
|
2. Средний коэф. изб.Воз-духа в газохо-де поверхно-стей нагрева |
1,3 |
1,35 |
1,45 |
1,55 |
||
|
3. Избыточное количество воздуха мі/кг |
1.0866 |
1.2677 |
1.6299 |
1.9921 |
||
|
4. Объем водяных паров мі/кг |
= |
0.8475 |
0.8505 |
0.8563 |
0.8621 |
|
|
5. Полный объем продук-тов сгорания мі/кг |
5.4843 |
5.6654 |
6.0276 |
6.3898 |
||
|
6. Объёмная доля водяных паров |
0.1284 |
0.1243 |
0.1168 |
0.1102 |
||
|
7. Объемная доля трех-атомных газов |
0.1513 |
0.1465 |
0.1377 |
0.1299 |
||
|
8. Суммарная объемная доля |
0.2797 |
0.2708 |
0.2545 |
0.2401 |
Расчет энтальпии продуктов сгорания.
Энтальпия (теплосодержание) - это количество теплоты содержащейся в воздухе или продуктах сгорания.
Расчёт продуктов сгорания производится при действительном коэффициенте избытка воздуха после каждой поверхности нагрева. Расчёт следует производить для всего диапазона температур после поверхностей нагрева, так как эти температуры неизвестны. Энтальпия действительного объёма продуктов сгорания определяется как сумма энтальпий.
Определение энтальпий воздуха и продуктов сгорания производится в следующей последовательности:
Определяем энтальпию теоретического объёма воздуха для всего выбранного диапазона температур, для твердого топлива, КДж/кг;
(5)
где (CV) - энтальпия 1 м3 воздуха, КДж/м3; (применяется для каждой выбранной температуры из таблицы), Vo - объём воздуха необходимый для сжигания топлива, м3/кг; (из таблицы 2)
Определяем энтальпию теоретического объёма продуктов сгорания для всего выбранного диапазона температур, КДж/кг;
(6)
Где: (CV)RO2 - энтальпия 1 м3 теоретического объёма трёхатомных газов, КДж/м3; (применяется для каждой выбранной температуры из таблицы), (CV)N2 - энтальпия 1 м3 теоретического объёма азота, КДж/м3; (применяется для каждой выбранной температуры из таблицы), (CV)Н2O - энтальпия 1 м3 теоретического объёма водяных паров, КДж/м3; (применяется для каждой выбранной температуры из таблицы), VoRO2 - теоретический объём трёхатомных газов, м3/кг; (из таблицы №2), VoN2 - теоретический объём азота, м3/кг; (из таблицы №2), VoH2O - теоретический объём водяных паров, м3/кг; (из таблицы №2).
Определяем энтальпию избыточного количества воздуха для выбранного диапазона температур, КДж/кг;
(7)
где Ioв - энтальпия теоретического объёма воздуха для всего выбранного диапазона температур, для мазута, КДж/кг; (8)
Определение энтальпии продуктов сгорания при коэффициенте избытка воздуха >1,КДж/кг;
(8)
где Ior - энтальпия теоретического объёма продуктов сгорания для всего выбранного диапазона температур, КДж/кг; Ioизб - энтальпия избыточного количества воздуха для выбранного диапазона температур, КДж/кг.
Таблица 3. Энтальпии продуктов сгорания
|
Поверх-ность нагрева |
поверхности нагрева |
|||||
|
Верх топочной камеры iт = 1,3 |
2000 1900 1800 1700 1600 1500 1400 1300 1200 1100 1000 900 800 |
11134.028 10525.532 9917.036 9323.028 8732.642 8138.634 7544.626 6950.618 6374.72 5795.21 5215.68 4654.27 4107.348 |
15204.736 14358.792 13507.990 12669.348 11836.182 11007.122 10192.252 9369.8328 8565.2514 7778.0592 6994.8462 6478.7513 5454.2208 |
3340.2084 3157.6596 2975.1108 2796.9084 2619.7926 2441.5902 2263.3878 2085.1854 1912.22 1738.56 1564.704 1396.281 1232.2044 |
18544.944 17516.451 16483.1 15496.256 14455.974 13448.712 12455.639 11455.018 10477.471 9516.6192 8559.5502 7875.0323 6686.4252 |
|
|
1 Конвективный пучок iкп = 1,4 |
1000 900 800 700 600 500 400 300 |
5215.68 4654.27 4107.348 3556.804 3013.504 2484.692 1966.746 1463.288 |
6994.8462 6978.7513 5454.2208 4759.2723 3976.5206 3272.1765 2576.278 1905.5724 |
2086.272 1861.708 1642.9392 1422.7216 1205.4016 1153.8768 786.6984 585.3152 |
9081.1182 8340.459 7097.16 6181.9939 5181.9222 4426.0533 3362.9764 2490.8876 |
|
|
2 конвективный пучок iкп = 1,5 |
700 600 500 400 300 200 100 |
3556.804 3013.504 2484.692 1966.746 1463.288 967.074 481.726 |
4759.2723 3976.5206 3272.1765 2576.278 1905.5724 1253.3553 617.3091 |
1778.402 1506.752 1242.346 983.373 731.644 483.537 240.863 |
6537.6743 5483.2726 4520.5225 3559.651 2637.2164 1736.8923 858.1721 |
|
|
Водяной Экономайзер iв.эк = 1,6 |
400 300 200 100 |
1966.746 1463.288 967.074 481.726 |
2578.278 1905.5724 1105.3553 617.3091 |
1180.0476 877.9728 580.2444 289.0356 |
3758.3256 2783.545 1833.5597 906.3447 |
После расчёта в интервале температур от 100 до 2000 С строим I - Q диаграмму.
2. Определение теплового баланса котлоагрегата
При работе парового или водогрейного котла вся потребляемая им теплота расходуется на выработку полезной теплоты, содержащейся в паре или горячей воде и на покрытие различных потерь теплоты.
Тепловой баланс котлоагрегата составляется на 1 м3 полностью сгоревшего топлива. Коэффициентом полезного действия парового или водогрейного котла называется отношение полезной теплоты к расходуемой. Не вся полезная теплота, вырабатываемая котлоагрегатом, направляется к потребителю. Часть её в виде пара и электрической энергии расходуется на собственные нужды.
При тепловом расчёте парогенератора или водогрейного котла, тепловой баланс составляется для определения КПД брутто и расчётного расхода топлива.
Расчёт производим в следующем порядке:
Определяем располагаемую теплоту для твердого топлива.
Qpp=Qpн=13020 кдж/кг (9)
где Qрн - низшая теплота сгорания, КДж/кг; (из таблицы №1, =13020 КДж/кг).
Определяем потери теплоты с уходящими газами.%
где - энтальпия уходящих газов, g4 - потери теплоты от неполноты сгорания топлива, % (для твердого топлива =3), tух=1500; -энтальпия холодного воздуха.
= 39.8*V0
=39*3.6220=144.1556
3) Определяем потерю теплоты от химической не полноты сгорания, %
q3=0,5%
q6=0.5%
4) Опредиляем потерю теплоты от наружнего охлаждения, %
q8=2.35%
5) Опредиляем КПД бруттопарового котла из уровнения теплового баланса, %:
збр=100-(q2+q3+q4+q5+q6)
збр=100-(8.4878+0.5+2.35+0.5)=88.1622%
6) Опредиляем мощность парового котла:
.
Qпк=1.8055(2790-435.8+0.01*3(2790-435.8))/1000=4.1229МВТ.
7) Определяем расход топлива: кг/c:
кг/с.
8) Определяем коэффициент сохранения теплоты:
=0.9741.
3. Расчет топочных камер
Поверочный расчёт топочных камер сводится к определению температуры продуктов сгорания на выходе из топок, количество теплоты отданной дымовыми газами экранных поверхностей нагрева, а также проверяется надёжность топочного устройства.
Из технических характеристик котлоагрегата определяем площадь поверхности стен и площадь лучевоспринимающих поверхностей нагрева, а также диаметры труб и расстояние между ними.
По расходу топлива и его виду, определяем площадь зеркала горения R (мІ), объем топочной камеры VT (мі), высоту топочной камеры H (м).
Vт=22.7.
Приход теплоты за 1 час (кДж/час) от сгорания топлива:
(кДж\час)
Приход теплоты за 1 час (кДж/час) с воздухом, поступающим на горение:
.
(кдж\час)
Определяем энтальпии продуктов сгорания.
Предварительно задаемся температурой продуктов сгорания на выходе из топки для твердого топлива в пределах от 900 до 1000 С и берём Т``т = 1223С. Для этой температуры определяем энтальпию продуктов сгорания на выходе из топки (из таблицы №3). I=8217.29125 КДж/кг. FCT=44.5.
Определяем полезное тепловыделение, КДж/кг;
,
где Qв - теплота вносимая в топку воздухом, КДж/кг; Рассчитывается по формуле:
,
где т - коэффициент избытка воздуха после поверхности нагрева; (из таблицы №2, = 1,3), Iохв - энтальпия теоретического объёма холодного воздуха, КДж/кг.
Определяем коэффициент тепловой эффективности экранов:
где - коэффициент загрязнения, учитывающий снижение тепловосприятия экранных поверхностей нагрева из-за загрязнения; х - угловой коэффициент отношения количества энергии посылаемой на облучаемую поверхность к энергии излучения всей сферической излучающей поверхности.
Определяем эффективность толщины излучающего слоя, м.
,
где Vт - объём топочной камеры, м3; Fст - площадь поверхности стен топочной камеры, м3.
(м3)
Определение коэффициента ослабления лучей:
,
где Rn - суммарная объёмная доля трёхатомных газов; kr - коэффициент ослабления лучей трёхатомными газами; Рассчитывается по формуле:
,
где rH2O - объёмная доля водяных паров; Р - парциальное давление в топке для котлоагрегата работающего без поддува, МПа; (равняется 0,1 МПа), S - толщина излучающего слоя, м; T``т - абсолютная температура на выходе из топки, К.
kк - коэффициент ослабления лучей частицами кокса; принимается при сжигании в слоевых топках: Кк=0,15
Определяем степень черноты факела.
Для твердого топлива она равна степени черноты среды, заполняющей топку б. Эта величина подчитывается по формуле:
,
где е =2,73.
Определяем степень черноты топок:
,
где R -площадь зеркала горения, принятой к установке топки; ср - среднее значение коэффициента эффективности экранов.
.
Определяем параметр М.
Он зависит от максимального положения температуры пламени по высоте топки.
,
где хм - относительное положение максимума температуры пламени по высоте топки; для слоевых топок хм=0,3
.
Определяем суммарную теплоёмкость продуктов сгорания на один килограмм жидкого топлива, при нормальных условиях, КДж/кг*К.
,
где Та - теоретическая температура горения, К; T``т - абсолютная температура на выходе из топки, К, Qт - полезное тепловыделение в топке; I``т - энтальпия продуктов сгорания по принятой температуре на выходе из топки, КДж/кг.
.
Определяем действительную температуру на выходе из топки,оС.
,
где ср - среднее значение коэффициента эффективности экранов; Fпов - площадь поверхности стен топочной камеры, м3; ат - степень черноты топки; Vсср - суммарная теплоёмкость продуктов сгорания на один килограмм жидкого топлива, при нормальных условиях, КДж/кгК; - коэффициент сохранения теплоты; Вр - расчётный расход топлива, кг/с.
Определяем удельную нагрузку топочного объёма, КВт/кг.
,
где Вр - расчётный расход топлива, кг/с; Qpp - располагаемая теплота для мазута, КДж/кг; Равна Qcн - низшая теплота сгорания, КДж/кг; Vт - объём топки, м3.
Определяем теплоту, отданную дымовыми газами экранным поверхностям нагрева, КДж/кг
,
где - коэффициент сохранения теплоты; I` = Qт - полезное тепловыделение в топке, КДж/кг; I``т - энтальпия продуктов сгорания по действительной температуре на выходе из топки, КДж/кг.
4. Расчет конвективных поверхностей нагрева
Первый конвективный пучок.
Конвективные поверхности паровых котлов играют важную роль в процессе получения пара и использовании теплоты продуктов сгорания. Эффективность работы поверхностей нагрева зависит от интенсивности передачи тепла продуктами сгорания.
Продукты сгорания передают теплоту наружным поверхностям труб путём конвекции и излучения.
При расчёте конвективных поверхностей нагрева используются уравнения теплопередачи и теплового баланса.
Определяем теплоту отданую продуктами сгорания:
,
где - коэффициент сохранения теплоты; I` - энтальпия продуктов сгорания перед поверхностью нагрева, КДж/кг; (равняется энтальпии продуктов сгорания по принятой температуре на выходе из топки, КДж/кг); I`` - энтальпия продуктов сгорания после конвективного пучка для двух выбранных температур, КДж/кг; к = 0,05, Iприс - энтальпия присосанного в конвективную поверхность воздуха при t = 30 С; (равняется Iхв - энтальпия теоретического объёма холодного воздуха, КДж/кг; = 8217.2912 КДж/кг).
Определяем температуру потока продуктов сгорания в конвективном газоходе, С.
,
где V` и V`` - температуры продуктов сгорания на входе и выходе из топки, С.
Определение средней скорости продуктов сгорания на поверхности нагрева, м/с.
,
паровой топочный конвективный трехатомный
где Вр - расчётный расход топлива, кг/с; F - площадь живого сечения для прохода продуктов сгорания, м2;=1,15 м2), V - температура потока продуктов сгорания в конвективном газоходе, С; Vг - полный объём продуктов сгорания, м3/м3.
Определяем коэффициент теплоотдачи конвекции от продуктов сгорания к поверхности нагрева, Вт/м2
,
где н - коэффициент теплоотдачи; сz - поправка на число рядов по ходу продуктов сгорания; сs - поправка на компоновку пучка; cф - коэффициент учитывающий изменение физических параметров потока.
Определяем степень черноты газового потока.
При этом необходимо вычислить суммарную оптическую толщину:
,
где kr - коэффициент ослабления лучей трёхатомными газами находится по формуле:
,
r - суммарная объёмная доля трёхатомных газов; P - давление в газоходе без поддува, МПа; (равняется 0,1 МПа); S - толщина излучающего слоя, м; Рассчитывается по формуле, м:
,
где S1 и S2 - поперечный и продольный шаг труб, м; (из чертежа котлоагрегата), d - наружный диаметр труб, м; (равняется 0,051 м).
Определяем коэффициент теплоотдачи, учитывающий передачу теплоты излучением в конвективных поверхностях нагрева, Вт/м2*К:
,
где н - коэффициент теплопередачи; а - степень черноты; Рассчитывается по формуле:
где k - степень черноты газового тракта; P - давление в газоходе без поддува, МПа; (равняется 0,1 МПа); S - толщина излучающего слоя, м.
Определяем температуру загрязнённой стенки для вычисления н и сг:
,
где t - средняя температура окружающей среды для паровых котлов, С; (равняется 195С, при давлении в барабане котла P = 1,37 МПа); t - температура при сжигании твердого топлива, С; (равняется 60 С).
Определяем суммарный коэффициент теплоотдачи от продуктов сгорания к поверхностям нагрева, Вт/м2*К:
,
где - коэффициент использования, учитывающий уменьшение тепловосприятия поверхности нагрева; (=1); к - коэффициент теплоотдачи конвекции от продуктов сгорания к поверхности нагрева, Вт/м2; л - коэффициент теплоотдачи, учитывающий передачу теплоты излучением в конвективных поверхностях нагрева, Вт/м2К.
Определяем коэффициент теплопередачи,Вт/м2*К.
,
где =0,9775, 1 - суммарный коэффициент теплоотдачи от продуктов сгорания к поверхностям нагрева, Вт/м2К.
Определение воспринятого количества теплоты поверхностью нагрева на 1 кг твердого топлива, КДж/кг
,
где К - коэффициент теплопередачи, Вт/м2К; Н - площадь поверхности нагрева газохода, м2; Вр - расчётный расход топлива, кг/с; t - температурный параметр для испарительной конвективной поверхности нагрева. Рассчитывается по формуле:
,
где V` - действительная температура на выходе из топки, С; V`` - заданная температура продуктов сгорания, С; tкип - температура кипения при давлении в паровом котле, С; (равняется 195 С).
По принятым двум значениям температуры и по полученным двум значениям Qб и Qт проводится графическая интерполяция для определения температуры продуктов сгорания после поверхности нагрева, строится зависимость, точки пересечения при этом покажут температуру продуктов сгорания, которую следует принять при расчёте.
Размещено на Allbest.ru
Подобные документы
Выбор расчетных температур и способа шлакоудаления. Расчет энтальпий воздуха, объемов воздуха и продуктов сгорания. Расчет КПД парового котла и потерь в нем. Тепловой расчет поверхностей нагрева и топочной камеры. Определение неувязки котлоагрегата.
курсовая работа [392,1 K], добавлен 13.02.2011Выбор типа котла. Энтальпия продуктов сгорания и воздуха. Тепловой баланс котла. Тепловой расчет топки и радиационных поверхностей нагрева котла. Расчет конвективных поверхностей нагрева котла. Расчет тягодутьевой установки. Расчет дутьевого вентилятора.
курсовая работа [542,4 K], добавлен 07.11.2014Определение объемов воздуха и продуктов сгорания, коэффициента полезного действия и расхода топлива. Расчет топки котла, радиационно-конвективных поверхностей нагрева, ширмового пароперегревателя, экономайзера. Расчетная невязка теплового баланса.
дипломная работа [1,5 M], добавлен 15.11.2011Описание 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 27.05.2015Общая характеристика котла. Определение составов и объемов воздуха и продуктов сгорания по трактам. Расчет энтальпии дымовых газов. Тепловой баланс котельного агрегата. Основные характеристики экономайзера. Расчет конвективных поверхностей нагрева.
курсовая работа [151,1 K], добавлен 27.12.2013Особенности определения размеров радиационных и конвективных поверхностей нагрева, которые обеспечивают номинальную производительность котла при заданных параметрах пара. Расчётные характеристики топлива. Объёмы продуктов сгорания в поверхностях нагрева.
курсовая работа [338,5 K], добавлен 25.04.2012Выполнение теплового расчета стационарного парового котла. Описание котельного агрегата и горелочных устройств, обоснование температуры уходящих газов. Тепловой баланс котла, расчет теплообмена в топочной камере и конвективной поверхности нагрева.
курсовая работа [986,1 K], добавлен 30.07.2019Рациональная компоновка парового котла, оценка размеров топки и поверхностей нагрева. Выполнение расчета на прочность, выбор материала поверхностей нагрева, выполнение гидравлических и аэродинамических расчетов и выбор вспомогательного оборудования.
курсовая работа [2,6 M], добавлен 09.08.2012Описание 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 20.01.2014Расчетные характеристики топлива. Расчет теоретических объемов воздуха и основных продуктов сгорания. Коэффициент избытка воздуха и объемы дымовых газов по газоходам. Тепловой баланс котла и топки. Тепловой расчет конвективных поверхностей нагрева.
контрольная работа [168,0 K], добавлен 26.03.2013
