Расчет и конструирование парового котла

Расчет парового котла с естественной циркуляцией, работающего на топливе Челябинское Б-3. Теплотехнические характеристики топлива, объемные доли трехатомных газов, концентрация золы и энтальпия продуктов сгорания. Расчет параметров пароводяного тракта.

Рубрика Физика и энергетика
Вид контрольная работа
Язык русский
Дата добавления 13.11.2017
Размер файла 145,3 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/

Расчет и конструирование парового котла

Введение

  • паровой котел топливо
  • В данной курсовой работе требуется рассчитать паровой котел с естест-венной циркуляцией, работающий на топливе Челябинское Б-3 (остальные исходные данные приведены в задании).
  • Теплотехнические характеристики топлива, объемные доли трехатомных газов, концентрация золы и энтальпия продуктов сгорания (I-н-таблица) взятые из расчетных работ № 1,2,3.
  • Проанализировав исходные данные, требуется выбрать способ сжигания топлива, способ шлакоудаления, тип углеразмольных мельниц, расчетные температуры, тип воздухоподогревателя, способ регулирования температуры перегретого пара, коэффициенты избытка воздуха по ходу газов, составить предварительную компановку парового тракта.
  • В курсовой работе требуется рассчитать параметры пароводяного тракта, тепловой баланс котла, конструктивные характеристики топки котла, параметры конвективного пароперегревателя горячей ступени, а также произвести расчёт теплообмена в топочной камере, прочностной расчёт выходного коллектора и выходной ступени, аэродинамический расчёт, расчёт вредных выбросов в атмосферу, расчёт бункера, дымососа, дымовой трубы, электрофильтра и устройства шлакоудаления.
  • После расчета конструктивных характеристик топки котла изобразить топку по рассчитанным размерам.

1. Исходные данные

Таблица №1. Тип котла - Е. Топливо № 35 Челябинское Б3.

№ п/п

Наименование

Обозначение

Размерность

Величина

1

Паропроизводительность

D

т/ч

320

2

Параметры пара:

-давление

-температура

pпп

tпп

кг/см2

0С

140

560

3

Параметры воды:

-давление

-температура

pпв

tпв

кг/см2

0С

170

220

2. Характеристика котла

Агрегаты, в испарительных трубах которых движение рабочего тела создается под воздействием напора циркуляции, естественно возникающего при обогреве этих труб, получили название паровых котлов с естественной циркуляцией ЕЦ. Чем больше высота контура циркуляции, тем больше развиваемый в нем движущий напор, который не превышает 0,1 МПа. Это достаточно для преодоления гидравлического сопротивления по всему контуру циркуляции.

В отличие от движения воды в экономайзере и пара в пароперегревателе, движение рабочего тела в циркуляционном контуре многократное. В процессе одного цикла прохождения через парообразующие трубы вода испаряется не полностью, а лишь частично и поступает в барабан в виде пароводяной смеси. При ЕЦ массовое паросодержание на выходе из парообразующих труб составляет 3…20%. При паросодержании на выходе, равном, например, 20% для полного превращения в пар оставшаяся не испаренная вода в количестве 80% должна совершить движение через контур циркуляции еще четыре раза, (всего пять раз), т.е. кратность циркуляции равна 5. Поскольку процессы образования и отвода пара из котла происходят непрерывно, питательная вода в барабан также поступает непрерывно в соответствии с расходом пара, в контуре все время циркулирует (совершает замкнутое движение) вода, и количество ее не изменяется.

В котлах с ЕЦ кратность циркуляции может быть от 5 до 30 и более.

Для уменьшения сопротивления циркуляционного контура, подъемные трубы располагаются вертикально по всему периметру топочной камеры. При необходимости отклонения от вертикали допускается плавный изгиб труб с обеспечением положительного (только вверх) движения среды.

3. Топливо

Марка угля Б3 - бурый уголь, содержит рабочую влагу до 30%. Класс угля Р - рядовой, диаметр частиц до 300 мм. Топливо обладает хорошим выходом летучих, а значит и высокой реакционной способностью, высоким содержанием внешнего балласта, что определяет пониженную теплоту сгорания рабочей массы топлива, неспекающимся коксовым остатком, высокой гигро-скопичностью, высокой общей влажностью. Данный уголь легко теряет на воздухе влагу и механическую прочность, превращаясь в мелочь, и обладает повышенной склонностью к самовозгоранию. Характер нелетучего остатка - порошкообразный. Основную часть золы составляет SiO2, поэтому возможен золовой износ котла.

Таблица №2. Теплотехнические характеристики топлива № 35 Челябинское Б3

Показатель

Обозначение

Размерность

Величина

Элементарный состав топлива на рабочую массу

Влага

Wtr

%

17,4

Зола

Ar

%

32

Сера

Sr

%

1,0

Углерод

Cr

%

36,0

Водород

Hr

%

2,7

Азот

Nr

%

0,8

Кислород

Or

%

10,1

ВСЕГО

%

100

Низшая теплота сгорания

Qri

ккал/кг

3212

кДж/кг

13448

Зольность на сухую массу

Ad

%

39

Приведенные характеристики

Влажность

Wrпр

%кг/МДж

1,29

Зольность

Arпр

%кг/МДж

2,38

Сера

Srпр

%кг/МДж

0,07

Выход летучих на сухое беззольное состояние

Vdaf

%

45

Таблица №3.Состав золы на бессульфатную массу, %.

SiO2

Al203

TiO2

Fe203

CaO

MgO

K2O

Na2O

50,0

25,0

-

13,0

7,0

2,0

1,5

1,5

Таблица №4.Характеристики плавкости золы.

Наименование показателя:

Обозначение

Размерность

Величина

температура начала деформации

tA

0C

1150

температура начала размягчения

tB

0C

1250

температура начала жидкоплавкого состояния

tC

0C

1300

4. Выбор способа сжигания

Производительность котла >75 т/ч, поэтому выбираем камерный способ сжигания топлива.

5. Выбор способа шлакоудаления и типа углеразмолочных мельниц

Так как температура начала жидкоплавкого состояния tC=13000C целесо-образно выбирать твердое шлакоудаление. Так как Vdaf=45%, то тип угле-размольной мельницы - молотковая.

6. Выбор расчетных температур

Температура уходящих газов (нух) оказывает решающее влияние на экономичность работы котла, так как потеря теплоты с уходящими газами является наибольшей.

По таблице 1-2:

при: Wrпр.=1,29 %кг/МДж;

pпп =13,71 МПа;

tпв =2200C;

следовательно, нух=140 0C.

Температура на выходе из воздухоподогревателя выбирается в зависимости от влажности топлива и типа шлакоудаления и выбранной системы пылеприготовления.

tГВ=3500C.

7. Выбор типа воздухоподогревателя

Для твердых топлив рекомендуется устанавливать трубчатый воздухо-подогреватель (Sr=0,07%). При температуре подогрева воздуха до 300-3500C рекомендуется устанавливать одноступенчатый воздухоподогреватель. Выбираем одноступенчатый воздухоподогреватель.

8. Предварительная компоновка котла

Смотри рисунок №1.

Б - барабан

ШПП - ширмовый пароперегреватель

КПП 1, КПП 2 - конвективный пароперегреватель горячей и холодной ступени

ЭК - ступень экономайзера
ВП - воздухоподогреватель
Рисунок №1. Предварительная компоновка парового котла.

9. Выбор способа регулирования температур перегретого пара

Все пароподогреватели (ПП) (первичного и вторичного пара) должны состоять из двух-четырех ступеней с обязательным полным перемешиванием пара после каждой из них.

В котлах с естественной циркуляцией для впрыска применяются - “собственный конденсат”.

Количество впрысков ограничивают двумя - тремя точками при общем расходе впрыскиваемой воды 3-5% в барабанных котлах. Обязателен впрыск перед выходной ступенью ПП для регулирования и перед ШПП.

Для регулирования температуры вторичного перегрева использование впрыска не рекомендуется, так как при этом снижается экономичность цикла.

Количество ступеней первичного ПП определяется по общему приращению энтальпии пара в нем с учетом снижения ее в пароохладителях и в ППТО.

10. Расчет схемы пароводяного тракта

Схема пароводяного тракта:

Таблица № 5. Параметры пароводяного тракта.

№ п/п

Размер-

ность

1

2

3

4

5

6

7

8

9

D

т/ч

320

320

320

320

304

304

304

320

320

p

МПа

16,65

16,65

15,67

15,67

15,67

15,08

14,49

14,49

13,71

T

0С

220

235

344,75

344,75

344,75

356,9

459

433,84

560

I

кДж/кг

948,1

1016,6

1631,8

2597,5

2597,5

2796,8

3195,63

3117,44

3392

Паропроизводительность котла:

От точки 1 до точки 4 паропроизводительность равна D=320 т/ч. После точки 4 происходит отбор пара в конденсатор для осуществления впрыска: Dвпр=0,05 D=16 т/ч.

В точке 5: D5=D-Dвпр=304 т/ч.

В точке 8, после впрыска: D8=D=320 т/ч.

Таким образом: D1= D2= D3= D4=320 т/ч;

D5= D6= D7=304 т/ч;

D8= D9=420 т/ч.

Точка 1:

Давление воды p1= pпв=16,65 МПа.

Температура воды T1= Tпв=2200С.

По давлению p1 и T1 определяем энтальпию: I1=948,1 кДж/кг.

Точка 2:

Давление воды после экономайзера р2=рпв=16,65 МПа

Температура воды Т2=Тпв+15=220+15=2350С

По давлению и температуры определяем энтальпию: I2=1016,6 кДж/кг

Точка 3:

Изменение давления по тракту: ?pтр= pпв-pпп;

?pтр=16,65-13,71=2,94 МПа.

Давление в барабане: pбар= pпв-?pтр /3;

pбар=16,65-2,94/3=15,67 МПа.

Т3=Тs=344,750С

В барабане вода и водяной пар находится в состоянии насыщения. При pбар определяем энтальпию пара I//=2597,5 кДж/кг и воды I/=1631,8 кДж/кг.

Удельная теплота парообразования: ?Iп.обр= I//- I/;

?Iп.обр=2597,5-1631,8=965,7 кДж/кг

Давление p3= pбар=15,67 МПа.

В барабане находится насышенная вода и ее энтальпия I3=1631,8 кДж/кг.

Точки 4-5:

Из барабана отводится пар в состоянии насыщения, следовательно:

p4=p5=pбар; I4=I5=2597,5 кДж/кг; T4=T5=344,750С.

Точка 6:

На последнюю ступень конвективного ПП приходится перепад давлений:

Давление p6=p5-?p; p6=15,67-0,588=15,08 МПа.

Перепад энтальпии от точки 5 до точки 9:

?I=I9-I5; ?I=3392-2597,5=797,5 кДж/кг.

Перепад энтальпии на ширму:

?Iш=0,5?I; ?Iш=0,5 797,5=398,75 кДж/кг.

Перепад энтальпии на последнюю ступень КПП:

?I6-5=0,5?Iш; ?I6-5=0,5 398,75=199,38 кДж/кг.

Энтальпия в точке 6: I6= I5+?I6-5;

I6=2597,5+199,38=2796,88 кДж/кг.

По давлению p6 и энтальпии I6 определяем: T6=356,90С.

Точка 7:

Перепад давления на ширму: ?pш=?p=0,588МПа.

Давление p7=p6-?pш; p7=15,08-0,588=14,49 МПа.

Энтальпия I7=I6+?Iш; I7=2796,88+398,75=3195,63 кДж/кг.

По давлению p7 и энтальпии I7 определяем: T7=4590С

Точка 8:

Уравнение баланса впрыска: D7 I7 +Dвпр Iконд=D8 I8.

Энтальпия конденсата: Iконд=1631,8 кДж/кг (вода при pбарнас).

Энтальпия в точке 8:

Давление p7=p8=14,49 МПа.

Перед точкой 8 производится впрыск конденсата в пароохладителе. Энтальпия пара и его температура уменьшались.

При давлении p8 и энтальпии I8 определяем: T8=433,840С.

Точка 9:

Давление пара: p9=pпп=13,71 МПа.

Температура пара: T9=Tпп=5600С.

Энтальпия пара: I9=3392 кДж/кг.

В точке 9 находится перегретый пар после КПП горячей ступени.

Перепад давления на первую ступень КПП составляет:

p9= p8-?p; p9=14,49-0,78=13,71 МПа.

Перепад энтальпии на первую ступень КПП:

?I=I9-I8; ?I=3392-3117,44=274,56 кДж/кг.

Перепад температуры на первую ступень КПП:

?T=T9-T8; ?T=560-433,84=126,160С.

11. Выбор коэффициента воздуха на выходе из топки, определение присосов холодного воздуха и других расчетных характеристик

Коэффициент избытка воздуха на выходе из топки при твердом шлакоудалении и топливе бурый уголь бт=1,2.

Присосы воздуха в газоходе пароподогревателя и экономайзера: ?бПП=?бЭК=0, для трубчатого воздухоподогревателя ?бВП=0,03.

Таким образом: бВП=1,215; бух=1,23.

При топке с твердым шлакоудалением, камерном сжигании и топливе бурый уголь: коэффициент уноса: бун=0,95.

Таблица № 6. Энтальпия продуктов сгорания

t

кДж/кг

т=1,2

ух=1,23

C

I

I

I

I

100

574

479

25

-

-

708

-

200

1162

961

51

-

-

1434

726

300

1770

1451

80

2140

-

400

2392

1951

109

2892

752

500

3033

2466

139

3666

774

600

3692

2988

170

4460

794

700

4367

3524

201

5273

813

800

5054

4064

233

6100

827

900

5757

4619

266

6947

847

1000

6471

5177

299

7806

859

1100

7189

5742

333

8671

865

1200

7922

6314

367

9552

881

1300

8641

6890

414

10433

882

1400

9387

7474

481

11363

929

1500

10139

8060

535

12286

923

1600

10897

8651

570

13198

912

1700

11664

9241

627

14140

942

1800

12434

9835

665

15065

925

1900

13205

10436

726

16018

953

2000

13982

11038

764

16953

935

2100

14763

11642

-

17092

138

2200

15545

12247

-

17995

903

2300

16332

12856

-

18903

909

2400

17121

13464

-

19814

911

2500

17911

14076

-

20726

912

Таблица № 7.Объемы продуктов сгорания, объемные доли трехатомных газов и концентрации золы.

Величина

Размерность

Газоходы

Топка

Воздухоподогреватель

Уходящие газы

Среднее значение коэффициента в газоходе

-

1,2

1,215

1,23

м3/кг

0,5816

0,5825

0,5833

м3/кг

4,8316

4,8865

4,9413

-

0,1407

0,1392

0,1376

-

0,1204

0,1192

0,1181

-

0,2611

0,2584

0,2557

кг/кг

6,3219

6,3924

6,4630

кг/кг

0,0481

0,0476

0,0470

12. Тепловой баланс котла и определение расхода топлива

Таблица № 8.

Наименование

Обозначение

Единица измерения

Формула или обоснование

Расчет

Результат

Потери теплоты:

-от химического недожега

q3

%

По таблице 1-7 [2]

-

0

-от механического недожега

q4

%

По таблице 1-7 [2]

-

0,5

-в окружающую среду

q5

%

(60/Dном)0,5/lg Dном

(60/88,89)0,5/lg88,89

0,42

-со шлаком

q6

%

бшл(ct)шл Аr/Qri

0,05 560 32/13448

0,067

-с уходящими газами

q2

%

(Iух- бух I0хв)(100- q4)/Qri

(998,4-1,23 142,2) (100-0,5)/13448

6,1

Сумма потерь теплоты

? qпот

%

q2+ q3+ q4+ q5+ q6

6,1+0+0,5+0,42+0,067

7,09

КПД котельного агрегата

з ка

%

100-? qпот

100-7,09

92,91

Коэффициент сохранения тепла

ц

-

1- q5 /(з ка+ q5)

1-0,42/(92,91+0,42)

0,996

Давление перегретого пара

рпп

кг/см2,

МПа

задано

-

140

13,71

Температура перегретого пара

tпп

К/0С

задано

-

833

560

Удельная энтальпия перегретого пара

iпп

кДж/кг,

ккал/кг

По таблице П-3 [2]

-

3392

806,5

Давление питательной воды

pпв

кг/см2,

МПа

задано

-

170

16,65

Температура питательной воды

tпв

К/0С

задано

-

493

220

Удельная энтальпия питательной воды

iпв

кДж/кг,

ккал/кг

По таблице П-3 [2]

-

948,1

226,3

Теплота, полезно использованная в котельном агрегате

Qка

МВт

D ( iпп - iпв)+Dпродув.(is-iпв)

88,89(3392-948,1)+0,89(1631,8-948,1)

217,8

Расход топлива

B

кг/с

т/ч

(1__----Qка)/--(Qri----з--ка)

(100--217,8--1_3)/(13448 92,91)

17,43

62,75

Расчетный расход топлива

Bр

кг/с

т/ч

B--(1-_,_1----q4)

17,34--(1-0,5/100)

17,34

62,42

13. Конструирование топки котла

Таблица № 9. Расчет конструктивных характеристик топки с ТШУ.

Рассчитываемая величина

Обозначение

Единица измерения

Формула и обоснование

Расчет или данные эскизов

Результат

Ширина топки

ат

м

1,1--(D)_,5

1,1 88.890,5

10,4

Тепловое напряжение сечения топки

qF

МВт/м2

По--таблице--1-9--[2]

-

3,5

Тепловое напряжение топочного объема

qv

кВт/ м3

По--таблице--1-7--[2]

-

185

Сечение топки

Fсеч.т.

м2

(Bр--Qri)/--qF

(17,34 ?????)/3,5 103

66,4

Глубина топки

bт

м

Fсеч.т./--ат

66,4/10,4

6,38

Минимальный объем топки

Vminт

м3

(Bр--Qri)/--qv

(17,34 ?????)/185

1260,4

Ориентировочный расчетный объем топки

Vрт

м3

[3-х//т/625]--[28/--Qri]_,5----Vminт

(3-1100/625) (28/13,448)0,5 1260,4

2255,2

Холодная--воронка:

угол наклона скатов

б

град

5_-55_

-

50

ширина устья

by

м

_,8-1,4

-

1

высота ската

hх.в.

м

_,5--(bт-by)--tg--б

0,5 (6,38-1) tg500

3,2

длина средней поверхности

bср

м

_,5--(bт+--by)

0,5 (6,38+1)

3,69

длина ската

lск

м

hх.в./sin--б

3,2/sin500

4,18

Поверхность и объем холодной воронки:

боковой стены

Fтр

м2

_,25--(bт+bср)--hх.в.

0,25 (6,38+3,69) 3,2

16,2

наклонного экрана

Fск

м2

_,5--lск--ат

0,5 4,18 10,4

21,74

средней плоскости

Fср

м2

bср--ат

5 10,4

38,38

общая

Fхв

м2

2--(Fтр+Fск)+Fср

2 (16,2+21,74)+38,38

114,26

объем холодной воронки

Vх.в.

м3

Fтр--ат

16,2 10,4

168,48

Верхняя часть топки:

Глубина выступа, глубина ширм

lв, lш

м

Приняты

-

2

Глубина топки до ширм

b/

м

bт-lш/2-lв

6,38-2/1

3,88

Высота выходного окна

hок

м

Принята

-

7

Высота ширм

hш

м

hок-0,1

7-0,1

6,9

Рассчитываемая величина

Обозначение

Единица измерения

Формула и обоснование

Расчет или данные эскизов

Результат

Высота аэродинамического выступа

hв

м

lв--tg--в2--

2--tg3__

0,87

Поверхность фронтовой стены

fфр1+2

м2

(hок+hв)--ат

(7+_,87)--1_,4

81,85

Поверхность боковой стены топки в зоне ширм

fбок1

м2

(hш--–_,5--lш--tg--в1)----b/

(6,9-_,5--2--tg5__)--3,88

22,15

Поверхность потолка

fпот

м2

ат--b/

1_,4--3,88

10,35

Зазор между ширмами и аэродинамическим выступом

hт.з.

м

--_,_5-_,1

-

0,1

Поверхность боковой стены топки в зоне аэродинамического выступа и скоса ширм

fбок2

м2

[(b/+_,25--lш)--_,5--lш--tgв2]+[hт.з.--(b/++_,5--lш)]+[_,5--(b/+_,5--lш+bт)----hв]

[(3,88+_,25--2)--_,5--tg35_]+[_,1--(3,88+_,5--2)]+

+[_,5--(3,88+_,5--2+6,38)--_,87]

7,91

Длина выходного окна

lок

м

hок-_,5--lш--tg--в1+_,5--lш/cos--в1

7-_,5--6,9--tg5__+_,5--6,9/cos5__

8,26

Площадь выходного окна

Fок

м2

lок--ат

8,26--1_,4

85,9

Поверхность верхней части

Fв.ч.

м2

fфр1+2+2--(fбок1+fбок2)+fпот+Fок

85,85+2--(22,15+7,91)+4_,35+85,9

268,22

Объем верхней части

Vв.ч.

м3

ат--(fбок1+fбок2)

1_,4--(22,15+7,91)

312,62

В целом по топке:

Объем призматической части

Vпр.ч.

м3

Vрт-Vх.в.-Vв.ч.

2255,2-168,48-312,62

1774,1

Высота призматической части топки (ориентировочно)

hпр.0

м

Vпр.ч.т--bт

1774,1/(1_,4--6,38)

26,73

Высота призматической части топки

hпр.

м

Принята

-

13,5

Общая высота топки

hт

м

hх.в.+hпр+hв+hок

3,2+13,5+0,87+7

24,57

Поверхность стен призматической части

Fпр

м2

2--(ат+bт)--hпр

2 (10,4+6,38) 13,5

453,06

Поверхность стен топки

Fст.р.

м2

Fхв+Fв.ч.+Fпр

114,26+268,22+453,06

835,54

Поверхность экранов топки

Fэкр.р.

м2

Fст.р.-Fок

835,54-85,9

749,64

Толщина излучаемого слоя

s

м

3,6--Vрт/ Fст.р.

3,6 2255,2/835,54

9,717

Расстояние от горелок до ската холодной воронки

h/

м

Принята

-

3

Высота расположения горелок

hг

м

h/+0,5--hх.в

3+0,5 3,2

4,6

Расчетная высота топки

h/т

м

hт-0,5--hх.в-0,5--hок

24,57-0,5 3,2-0,5 7

19,32

Относительное положение максимума температур

xг

-

hг/h/т

4,6/19,32

0,238

Коэффициент

M

-

0,59-0,5 xг

0,59-0,5 0,238

0,471

Эскиз топки котла с твердым шлакоудалением смотри рисунок №2.

14. Расчет теплообмена в топке

Таблица № 10. Тепловой расчет топки с ТШУ.

Рассчитываемая величина

Обозначение

Единица измерения

Формула и обоснование

Расчет или данные эскизов

Результат

Температура горячего воздуха

tг.в.

0С

Принята

-

350

Энтальпия

I0г.в.

кДж/кг

По таблице № 6

-

1703

Тепло, вносимое воздухом в топку

Qв

кДж/кг

//т-?бт-?бпл)--I0г.в.++(?бт+?бпл)--I0х.в.

(1,2-0-0,04) 1703+(0+0,04) 144

1979

Полезное тепловыделение в топке

Qт

кДж/кг

Qri--(100-q3-q4-q6)/(100- q4)+Qв

13448 (100-0-0,5-0,09)/(100-0,5)+1979

15420

Теоретическая температура горения

ха

Ta

0С

К

По таблице № 6

-

1844

2117

Температура газов на выходе из топки

х//т

T//т

0С

К

Принята

-

1100

1373

Энтальпия

I//т

кДж/кг

По таблице № 6

-

8671

Средняя суммарная теплоемкость продуктов сгорания

VCp,ср

кДж/

/(кг град)

(Qт-I//т)/(ха//т)

(15420-8671)/(1844-1100)

9,1

Угловой коэффициент экранов

x

-

Принята

-

1

Условный коэффициент загрязнения

о

-

По таблице № 3.6 [3]

-

0,45

КТЭ экранов

Шэкр

-

x о

1 0,45

0,45

Средний КТЭ

Шср

-

Принята

0,45

Коэффициент ослабления лучей газами (p=0,1 МПа)

kгrп

1/(м МПа)

0,65

Эффективный диаметр золовых частиц

dзл

мкм

По таблице № 3.8 [3]

-

16

Коэффициент ослабления лучей частицами золы

kзлмзл

1/(м МПа)

4,3 104 ст мзл/(T//т dзл)0,67

4,3 104 1,3 0,0481/(1373 16)0,67

3,316

Коэффициент ослабления лучей частицами кокса

kк

1/(м МПа)

[5]

-

0,5

Коэффициент ослабления лучей топочной средой

k

1/(м МПа)

kгrп+kзлмзл+kк

0,61+3,316+0,5

4,47

Коэффициент излучения факела (p=0,1 МПа)

оф

-

1-exp(-kps)

1-exp(-4,4--0,1--9,7)

0,987

Рассчитываемая величина

Обозначение

Единица измерения

Формула и обоснование

Расчет или данные эскизов

Результат

Коэффициент теплового излучения топки

от

-

оф/[ оф+(1- оф)--Шср]

0,986/[0,986+(1-0,986) 0,45]

0,994

Критерий Больцмана

B0

-

(ц--Bр VCp,ср)/(у0 Шср Fст. Ta3)

(0,996 17,34 9,1)/(5,7 10-11 0,45 835,554 21173)

0,768

Безразмерная температура газов на выходе из топки

И//т

-

B00,6/(M от0,6-B00,6)

0,7680,6/(0,471 0,9940,6+0,7680,6)

0,645

Температура газов на выходе из топки

T//т

х//т

К

0С

И//т Ta

T//т-273

0,645 2117

1366-273

1366

1093

Так как рассчитываемая х//т отличается от предварительно заданной менее чем на 2% , то расчет топки считаем законченным.

15. Расчет КПП выходной ступени

Таблица № 11.

Рассчитываемая величина

Обозначение

Единица измерения

Формула и обоснование

Расчет или данные эскизов

Результат

Ширина топки

aт

м

по расчету конструкривных характеристик топки котла

-

10,4

Число рядов труб

z

шт.

принимаем

-

>10

Внутренний диаметр труб

dвн.

м

принимаем

-

0,032

Толщина стенки

м

принимаем

-

0,005

Наружный диаметр труб

dнар.

м

dвн.+ 2

0,032+2 0,005

0,042

Относительный шаг труб вдоль оси барабана

у1

-

принимаем

у1=s1/dнар.

-

3

Относительный шаг труб поперек оси барабана

у2

-

принимаем

у2=s2/dнар

-

1,5

Коэффициент сохранения тепла

ц

-

по тепловому балансу котла

-

0,996

Температура газов на выходе из топки

н//т

0С

по тепловому расчету топки котла

-

1093

Теплота, воспринятая обогреваемой средой

Q

кДж/кг

D (I9- I8)/Bр

88,89 (3392-3117,44)/17,34

1407

Температура дымовых газов на входе в КПП

н/кпп

0С

н//т-200

1093-200

893

Энтальпия дымовых газов на входе в КПП

I/кпп

кДж/кг

по I-х-таблице при б//т=1,2

-

6887,71

Энтальпия дымовых газов на выходе из КПП

I//кпп

кДж/кг

I/кпп-(Q/ц)

6887,71-(1407/0,996)

5795,06

Температура дымовых газов на выходе из КПП

н//кпп

0С

по I-х-таблице при б//т=1,2

-

724

Средняя температура дымовых газов в КПП

нср.

0С

/кпп//кпп)/2

(893+724)/2

805,5

Средняя температура пара в КПП

tср.

0С

(T8+T9)/2

(433,84+560)/2

496,92

Среднее давление пара в КПП

pср.

МПа,

кг/см2

(p8+p9)/2

(14,49+13,71)/2

14,1

143,82

Температура стенки труб

tст.

0С

ср.+ tср.)/2

(805,5+496,92)/2

651,21

Теплота, отданная продуктами сгорания рассчитываемой поверхности

Qг

кДж/кг

ц (I/кпп -I//кпп)

0,996 (6887,71-5475,06)

1407

Рассчитываемая величина

Обозначение

Единица измерения

Формула и обоснование

Расчет или данные эскизов

Результат

Разность температур дымовых газов и пара на входе в КПП

?tд

0С

н/кпп-T9

893-560

333

Разность температур дымовых газов и пара на выходе из КПП

?tм

0С

н//кпп-T8

724-433,84

290

Температурный напор

?t

0С

(?tд-?tм)/(2,3 lg(?tд /?tм))

(333-290)/(2,3lg(333/290))

311

Скорость дымовых газов в пакете КПП

с

м/с

принимаем

-

11

Объемная доля водяных паров

rH2O

-

при б//т=1,2

-

0,12

Коэффициент теплоотдачи конвекцией

бк

Вт/

/(м2 К)

бн Сz Сs Сф

по номограмме [5]

?? 1 0,92 1

71

Коэффициент теплоотдачи излучением

бл

Вт/

/(м2 К)

для запыленного потока

по номограмме [5]

-

210

Коэффициент теплоотдачи от дымовых газов к стенке

б1

Вт/

/(м2 К)

о (бк + бл)

0,85 (71+210)

239

Коэффициент теплоотдачи от стенки к пару

б2

Вт/

/(м2 К)

бн Сd

по номограмме [5]

2400 1

2400

Коэффициент использования учитывающий уменьшение поверхности нагрева

о

-

Принимаем

0,85

Удельный объем пара при pср. и tср.

н

м3/кг

по таблице теплофизических свойств воды и водяного пара

-

0,0222

Плотность пара между входом и выходом в КПП

с

кг/м3

1/х

1/0,0222

45,075

Массовая скорость пара

сw

м3/(кг с)

принимаем

800

Скорость пара

w

м/с

сw/с

800/45,075

18

Коэффициент эффективности теплопередачи

ш

-

Принимаем [5]

-

0,7

Коэффициент теплопередачи от дымовых газов к пару

k

Вт/

/(м2 К)

(ш б1)/(1+(б12))

(0,7 239)/(1+(239/2400))

152

Объем дымовых газов

Vг

м3/кг

при б//т=1,2

-

4,8316

Площадь живого сечения для прохода дымовых газов

Fг

м2

Bр Vгср.+273)/(3600 273 с)

17,34 4,83 (805,5+273)/(273 11)

30,1

Рассчитываемая величина

Обозначение

Единица измерения

Формула и обоснование

Расчет или данные эскизов

Результат

Площадь трубок

fтр.

м2

(р dвн.2)/4

3,14 0,0322/4

0,008

Число змеевиков

nзм.

шт.

(aт /s1)=(aт /3 dнар.)

(10,4-0,126)/3 0,042

81

Высота горизонтального дымохода

hгд

м

Fг/(aт -nзм. dнар.)

30,1/(10,4-81 0,042)

4,3

Площадь поверхности КПП

H

м2

(Q Bр)/(k ?t)

(1407 17,34 3600)/(152 311)

1858

Число ходов

nход

шт.

принимаем

-

1

Число ниток

z

шт.

(D х)/(fтр. w (nзм./nход))

(17,34 0,0222 3,6)/

/( 0,0008 18 (81/1))

1,2 => 2

16. Расчёт на прочность

КПП горячей ступени

Таблица № 12.

Рассчитываемая величина

Обозначение

Единица измерения

Формула и обоснование

1 точка

2 точка

Расчет

Результат

Расчет

Результат

Диаметр и толщина стенки

dнархд

мм

по расчёту КПП выходной ступени

-

42х5

-

42х5

Материал

принимаем

-

12Х1МФ

-

12Х1МФ

Среднее давление в ступени

p

кгс/см2

по расчёту КПП выходной ступени

-

134,5

-

139,8

Энтальпия пара на входе

i/

кДж/кг

i/=i8

-

3117,44

-

3117,44

Энтальпия пара на выходе

i//

кДж/кг

i//=i9

-

3392

-

3392

Перепад энтальпии на ступень

?i

кДж/кг

i//- i/

3392-3117,44

274,56

3392-3117,44

274,56

Перепад энтальпии до точек

?i

кДж/кг

принимаем

-

274,56

274,56/2

137,58

Локальная температура пара

tлок.

0С

по таблица ХХV [11]

-

580

-

470

Локальная энтальпия пара

iлок.

кДж/кг

i/+?i

3117,4+274,5

3392

3117,4+137,2

3254,72

Локальная температура газов

нлок.

0С

н/-(н///)

-

893

893-(893-724)

724

Коэффициент неравномерности тепловосприятия элемента

зш

-

по таблице IV-6 [11]

-

1,0

-

1,0

Коэффициент неравномерности тепловосприятия разваренной трубы

зт

-

по таблице IV-6 [11]

-

1,3

-

1,3

Коэффициент гидравлической развёртки

ст

-

принимаем

-

0,97

-

0,97

Рассчитываемая величина

Обозначение

Единица измерения

Формула и обоснование

1 точка

2 точка

Расчет

Результат

Расчет

Результат

Максимальная энтальпия пара

imax

ккал/кг

i/+(зк зт/ст) ?i

3117.44+(1 1,3/0,97) 274,56

3393

3117,44+(1, 1,3/0,97) 137,28

3256

Максимальная температура пара

tmax

0С

по таблица ХХV [11]

-

600

-

490

Превышение максимальной температуры

?t

0С

tmax- tлок.

600-580

20

490-470

20

Отношение диаметров

в

-

dн/dвн

42/32

1,3125

42/32

1,3125

Коэффициент загрязнения

е

м2 0С/

/кВт

принимаем

-

0,0013

-

0,0013

Коэффициент теплопроводности металла

лm

Вт/

2

по таблице IV-I [11]

125

125

Критерий Био

Bi

-

d б2/2 в лm

0,042 3465/(2 1,3125 125 1000)

0,31

0,042 3465/(2 1,3125 125 1000)

0,31

Коэффициент теплоотдачи от дымовых газов к стенке

б1

Вт/

/(м2 0С)

по расчёту КПП выходной ступени

-

239

-

239

Коэффициент теплоотдачи от стенки к пару

б2

Вт/

/(м2 0С)

по расчёту КПП выходной ступени

-

2400

-

2400

Коэффициент растечки

м

-

по приложению IV п. 17 номограмме 42 [11]

-

1,0

-

0,895

Локальный тепловой поток

qл

Вт/

2 ч

ш зт(нлок.-tлок.)]/

/[в м((2д/лm(1+в))+1/б2)+1/б1+0,25 е]

[1,0 1,3(839-580)]/

/[1,3125 1((2 0,005/125(1+1,3125))+1/

/2400)+

+1/239+0,25 0,0013]

1222

[1,0 1,3(724-470)]/

/[1,3125 1((2 0,005/125(1+1,3125))+1/

/2400)+

+1/239+0,25 0,0013]

911

Температура стенки трубы

tст.

0С

tлок.+?t+qл в м(д/(1+в)+1/б2)

580+20+1222 1,3125 1,0

(0,005/(1+1,3125)+1/2400)

604

470+20+911 1,3125 0,895

(0,005/(1+1,3125)+1/2400)

497

Номинальное допустимое напряжение

доп

кгс/мм2

по таблице 1.5.1. [10]

-

4,6

-

5,4

Рассчитываемая величина

Обозначение

Единица измерения

Формула и обоснование

1 точка

2 точка

Расчет

Результат

Расчет

Результат

Толщина стенки трубы

s

мм

p d/(200 доп.+p)

134,5 42/(200 4,6+134,5)

5,4

139,8 42/(200 5,4+139,8)

4,6

По результатам расчёта видно, что в точке 1 толщина стенки s=5,4 мм. превышает заданную толщину стенки д=5 мм., что недопустимо по условию прочности, поэтому необходимо либо использовать трубы с большей толщиной стенки, либо для изготовления труб использовать более жаропрочную сталь. Например: 12Х2МФБ или 12Х2МФСР (теплостойкие легированные стали).

Выходной коллектор КПП горячей ступени

Таблица № 13.

Рассчитываемая величина

Обозначение

Единица измерения

Формула и обоснование

Расчет или данные эскизов

Результат

Наружный диаметр коллектора

dкнар

мм

принимаем

-

159

Число ниток

z

шт

по расчёту КПП выходной ступени

-

2

Число змеевиков

nзм

шт

по расчёту КПП выходной ступени

-

81

Угол между нитками

б

град

принимаем

30

Расстояние между рядами связей

b

мм

р dкнар б/360

3,14 159 30/360

42

Шаг в поперечном направлении

t1

мм

t1=b

-

42

Шаг в продольном направлении

s

мм

3 dнар

3 42

126

Расстояние между центрами соседних связей в одном ряду

a

мм

a=s

-

126

Отношение

m

-

b/a

42/126

0,33

Диаметр отверстий

dотв

мм

dнар-2 д

42-2 5

32

Коэффициент ослабления стенок в продольном направлении

цпрод

-

(s-dотв)/s

(126-32)/126

0,746

Коэффициент ослабления стенок в поперечном направлении

цпопер

-

2 (t1- dотв)/t1

2 (42-32)/42

0,476

Коэффициент ослабления стенок в косом направлении

цкос

-

[1-(dотв/a) (1/1+m2)0,5]/

/[1-0,75 ( m2/1+m2)2]0,5

[1-(32/126) (1/1+0,332)0,5]/

/[1-0,75 (0,332/1+0,332)2]0,5

0,746

Температура на выходе из КПП

t

0С

по прочностному расчёту выходной ступени

-

560

Давление на выходе из КПП

p

кгс/см2

по прочностному расчёту выходной ступени

-

140

Материал

принимаем

-

Ст. 15ХМ

Номинальное допустимое напряжение

доп

кгс/мм2

по таблице 1.5.1. [10]

-

6,0

Коэффициент

з

-

по рис. 8.2.6. [10]

-

0,6

Толщина стенки коллектора

Sст

мм

(p dкнар)/(200 доп? цпрод +p)

(140 159)/(200 6,0 0,746+140)

22

Коэффициент

k

-

по пункту 8.3. [10]

-

0,41

Коэффициент (для донышка)

k0

-

по пункту 8.3. [10]

-

1

Внутренний диаметр коллектора

dквн

мм

dкнар - 2 Sст

159-2 22

115

Толщина донышка коллектора

Sдон

мм

(k dквн/k0) (p/100 G доп)0,5

(0,41 115/1) (140/100 6,0)0,5

23

17. Аэродинамический расчёт. Расчёт воздушного тракта

Рисунок 6. Схема воздушного тракта парового котла

Таблица № 14.

Величина

Обозначе-ние

Размерность

Расчётная формула

Расчёт

Результат

Тракт первичного дутья

Участок I: воздухопровод от заборного окна до вентилятора

Объём воздуха, забираемого воздухозаборным окном (при t=300C)

(1 нить)

V хв

м3/c

0,5 (т+вп)--V0 (tхв+273) Bр/273

0,5 (1,2+0,03) 3,6 (30+273)

17,34/273

42,61

Длина участка

lI

м.

по рисунку № 6

15+14

29

Коэффициент сопротивления -заборное окно с шибером

о

-

по таблице VII-3, п.5 [8]

-

0,3

Коэффициент сопротивления -плавный поворот на 1400

о

-

по п.3.4. [8]

-

0,13

Удельный коэффициент местных сопротивлений

м/lI

1/м

м/lI

(0,3+0,13)/29

0,015

Расчётная скорость

щэкI

м/с

по таблице III-1 [8]

-

14

Площадь заборного окна

FI

м2

VвэкI

42,61/14

3,04

Эквивалентный диаметр

dэI

м.

(2 a b)/(a+b)

(2 2 5,52)/(2+5,52)

2,94

Коэффициент сопротивления - трение

отр.

-

л lI/dэI

л=0,02; 0,02 29/2,94

0,2

Динамическое давление

hДI

мм. вод. ст.

по рисунку VII-2 [8]

-

12

Суммарное сопротивление участка

?hI

мм. вод. ст.

м hДI+ отр. hДI

(0,3+0,13) 12+0,2 12

7,56

Участок II: от выхода из вентилятора до ТВП

Коэффициент сопротивления -

2 поворота на 1400

о

-

по таблице III-3 [8]

2 0,56

1,12

Коэффициент сопротивления - шибер

о

-

по таблице VII-3, п.16 [8]

-

0,1

Длина участка

lII

м.

по рисунку № 6

7+2+1

9

Удельный коэффициент местных сопротивлений

м/lII

1/м

м/lII

(1,12+0,1)/9

0,14

Расчётная скорость

щэкII

м/с

по таблице III-1 [8]

-

9

Динамическое давление

hДII

мм. вод. ст.

по рисунку VII-2 [8]

-

5

Эквивалентный диаметр

dэII

м.

[(4 Vв/щэкII)/р]0,5

[(4 42,61/9)/3,14]0,5

2,22

Коэффициент сопротивления - трение

отр.

-

л lII/dэII

л=0,02; 0,02 9/2,22

0,08

Суммарное сопротивление участка

?hII

мм. вод. ст.

hДII (?омI+ отр.)

5 (0,1+1,12+0,08)

6,5

Участок III: трубчатый воздухоподогреватель

Сопротивление холодной части

?hх.ч.

мм. вод. ст.

-

-

1,39

Сопротивление горячей части

?hг.ч.

мм. вод. ст.

-

-

21,8

Величина

Обозначе-ние

Размерность

Расчётная формула

Расчёт

Результат

Участок IV: от выхода из холодной ступени ТВП до мельницы

Объём воздуха в рассматриваемом участке (1 нить)

V/IV

м3/c

0,4 Vхв. (273+tв)/273

0,4 42,61 (273+150)/273

26,4

Коэффициент сопротивления -

4 плавных поворота на 900

о

-

по таблице III-3 [8]

4 0,3

1,2

Коэффициент сопротивления -

расходомер (труба Вентури)

о

-

-

-

1

Коэффициент сопротивления - шибер

о

-

по таблице VII-3, п.16 [8]

-

0,1

Длина участка

lIV

м.

по рисунку №6

1+10+13+2,5+2

28,5

Удельный коэффициент местных сопротивлений

м/lIV

1/м

м/lIV

(1,2+1+0,1)/28,5

0,08

Расчётная скорость

щэкIV

м/с

по таблице III-1 [8]

-

9

Динамическое давление

hДIV

мм. вод. ст.

по рисунку VII-2 [8]

-

3,5

Эквивалентный диаметр

dэIV

м.

[(4 VIV/щэкIV)/р]0,5

[(4 26,4/9)/3,14]0,5

1,9

Коэффициент сопротивления - трение

отр.

-

л lIV/dэIV

л=0,02; 0,02 28,53,2/1,9

0,3

Суммарное сопротивление участка

?hIV

мм. вод. ст.

hДIV (?омIV+ отр.)

(1,2+1+0,1+0,3) 3,5

9,1

Участок V: мельница - сепаратор

Суммарное сопротивление мельницы

?hмелн.

мм. вод. ст.

-

-

150

Участок VI: от мельницы до горелок

Объём воздуха в рассматриваемом участке (1 нить)

VVI

м3/c

0,5 VIV

0,5 26,4

13,2

Концентрация золы

м

кг/кг

(1/4) Bр/[273 с0 VVI/(273+150)]

(1/4) 17,34/[273 1,285 13,2/(273+150)]

0,4

Коэффициент сопротивления -

плавный поворот на 1350

о м1

-

0,3 ((135-90)/90) (1+2,5 м)

0,3 ((135-90)/90) (1+2,5 0,4)

0,16

Коэффициент сопротивления -

плавный поворот на 1100

о м2

-


Подобные документы

  • Назначение, конструкция и рабочий процесс котла парового типа КЕ 4. Расчет объемов и энтальпий воздуха и продуктов сгорания. Тепловой баланс котла и расход топлива. Тепловой расчет топочной камеры, конвективного пучка, теплогенератора, экономайзера.

    курсовая работа [182,6 K], добавлен 28.08.2014

  • Описание 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 27.05.2015

  • Характеристики судовых паровых котлов. Определение объема и энтальпия дымовых газов. Расчет топки котла, теплового баланса, конвективной поверхности нагрева и теплообмена в экономайзере. Эксплуатация судового вспомогательного парового котла КВВА 6.5/7.

    курсовая работа [1,1 M], добавлен 31.03.2012

  • Описание конструкции котла. Расчет продуктов сгорания, объемных долей трехатомных газов и концентраций золовых частиц в газоходах котла. Определение расхода топлива. Коэффициент полезного действия котла. Расчет температуры газов на выходе из топки.

    курсовая работа [947,7 K], добавлен 24.02.2023

  • Описание 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 20.01.2014

  • Расчетно-технологическая схема трактов парового котла. Выбор коэффициентов избытка воздуха. Тепловой баланс парового котла. Определение расчетного расхода топлива. Расход топлива, подаваемого в топку. Поверочный тепловой расчет топочной камеры и фестона.

    курсовая работа [3,4 M], добавлен 13.12.2011

  • Паровые котлы типа ДКВР, их типоразмеры, конструкция. Устройство чугунных экономайзеров. Характеристики каменных и бурых углей. Расчет объемов продуктов сгорания, КПД и расхода топлива, топочной камеры, конвективных пучков, водяных экономайзеров.

    курсовая работа [337,9 K], добавлен 07.02.2011

  • Описание парового котла. Состав и теплота сгорания топлива. Расчёт объемов и энтальпий воздуха, теплосодержания дымовых газов и продуктов сгорания, потерь теплоты и расхода топлива, топочной камеры, теплообмена в топке и конвективных поверхностей нагрева.

    курсовая работа [1000,2 K], добавлен 19.12.2015

  • Конструкция котлоагрегата, топочной камеры, барабанов и сепарационных устройств, пароперегревателя. Тепловой расчет парового котла ПК-10. Объемы и энтальпии воздуха и продуктов сгорания, экономичность работы. Расчет конвективного пароперегревателя.

    курсовая работа [2,6 M], добавлен 15.03.2014

  • Паропроизводительность котла барабанного типа с естественной циркуляцией. Температура и давление перегретого пара. Башенная и полубашенная компоновки котла. Сжигание топлива во взвешенном состоянии. Выбор температуры воздуха и тепловой схемы котла.

    курсовая работа [812,2 K], добавлен 16.04.2012

Работы в архивах красиво оформлены согласно требованиям ВУЗов и содержат рисунки, диаграммы, формулы и т.д.
PPT, PPTX и PDF-файлы представлены только в архивах.
Рекомендуем скачать работу.