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 t_C=1300⁰C целесо-образно выбирать твердое шлакоудаление. Так как V_daf=45%, то тип угле-размольной мельницы - молотковая.

6. Выбор расчетных температур

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

По таблице 1-2:

при: W^r_пр.=1,29 %кг/МДж;

p_пп =13,71 МПа;

t_пв =220⁰C;

следовательно, н_ух=140 ⁰C.

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

t_ГВ=350⁰C.

7. Выбор типа воздухоподогревателя

Для твердых топлив рекомендуется устанавливать трубчатый воздухо-подогреватель (S^r=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;

p_бар=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 pбар^нас).

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 б_т=1,2.

Присосы воздуха в газоходе пароподогревателя и экономайзера: ?б_ПП=?б_ЭК=0, для трубчатого воздухоподогревателя ?б_ВП=0,03.

Таким образом: б_ВП=1,215; б_ух=1,23.

При топке с твердым шлакоудалением, камерном сжигании и топливе бурый уголь: коэффициент уноса: б_ун=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./ат--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	(б//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-х//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	(н/кпп+н//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	(нср.+ 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+(б1/б2))	(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 Vг (нср.+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/-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/ /м2	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/ /м2 ч	[зш 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	?ом/lI	1/м	?ом/lI	(0,3+0,13)/29	0,015
Расчётная скорость	щэкI	м/с	по таблице III-1 [8]	-	14
Площадь заборного окна	FI	м2	Vв/щэкI	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.	?ом 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	?ом/lII	1/м	?ом/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	?ом/lIV	1/м	?ом/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

• Расчет параметров парового котла

  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
  

• Поверочный расчет конвективных поверхностей нагрева котла ТП–230

  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
  

• Тепловой расчет судового парового котла

  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
  

• Поверочный тепловой расчет котельного агрегата

  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
  

• Тепловой расчет парового котла

  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
  

• Поверочно-конструкторский расчет парового котла БКЗ-75-39 ФБ

  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
  

• Поверочный расчет парового котла ДКВР 4-14, работающего на твердом топливе Кузнецкий Д

  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
  

• Тепловой расчёт парового котельного агрегата ДКВР-10-13

  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
  

• Поверочный расчет парового котла ПК-10

  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
  

• Проектирование парового котла барабанного типа с естественной циркуляцией

  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
  

• главная
• рубрики
• по алфавиту
• вернуться в начало страницы
• вернуться к началу текста
• вернуться к подобным работам