Тепловой расчёт котельного агрегата малой мощности

Размещено на http://www.allbest.ru/

Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение

Высшего профессионального образования

САРАТОВСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ ИМЕНИ ГАГАРИНА Ю.А.

Курсовая работа

По дисциплине: Теплогенерирующие установки

Тепловой расчёт котельного агрегата малой мощности

Выполнил:

студент группы ТГС-21 (уск.)

Егоров С.А.

Проверил:

Баженов А.И.

Саратов 2012

СОДЕРЖАНИЕ

Введение

Задание к курсовой работе

Расчет объемов энтальпий продуктов сгорания и воздуха

Тепловой баланс котла

Поверочный расчет топки

Поверочный расчет котельных пучков

Поверочный расчет I котельного пучка

Поверочный расчет II котельного пучка

Конструктивный расчет водяного экономайзера

Поверочный тепловой баланс котла

Заключение

Используемая литература

Приложение 1

Приложение 2

Приложение 3

Котел ДЕ-4-14

Компоновка чугунного экономайзера

ВВЕДЕНИЕ

Описание котла.

Газомазутные вертикальные водотрубные паровые котлы типа - ДЕ предназначенные для выработки насыщенного или слабоперегретого пара. Топочная камера котлов размещается сбоку от конвективного пучка, оборудованного вертикальными трубами, развальцованными в верхних и нижних барабанах. Ширина топочной камеры по осям боковых экранных труб 1790 мм, глубина топочной камеры, зависимости от паропроизводительности 1990-6960 мм. Основные составляющие части котла: верхний и нижний барабаны, конвективный пучок, фронтовой, боковой и задний экраны, оборудующие топочную камеру. Трубы перегородки правого бокового экрана, образующего так же и поверхность топочной камеры, вводятся непосредственно в верхний и нижний барабаны. Концы труб заднего экрана привариваются к верхнему и нижнему коллекторам диаметром 159x6 мм. Трубы фронтового экрана также привариваются к коллекторам аналогичного диаметра. Диаметр верхнего и нижнего барабанов 1000 мм. Расстояние между барабанами 2750мм. Длина цилиндрической части барабана от 2250 мм. До 7500 мм. Изготавливаются барабаны для котлов с давлением 1,4 МПа с толщиной стенки 13 мм, а для давления 2,4 МПа с толщиной стенки 22 мм. Конвективный пучок отделен от топочной камеры газоплотной перегородкой. При вводе в барабан трубы разводятся в два ряда. Конвективный пучок образован коридорно-расположенными трубами диаметром 51мм., развальцованы в верхним и нижнем барабанах. Шаг труб 90 мм., поперечный шаг 110 мм. В водяном правом верхнем барабане находится питательная труба, в нижнем - устройств для парового нагрева воды. Средний срок службы котла между капитальным ремонтом при 2500 часов работы в год 3 раза. Котлы поставляются потребителем в сборе. Производятся Бийским котельным заводом.

ЗАДАНИЕ К КУРСОВОЙ РАБОТЕ

Задание на курсовую работу содержит следующие данные:

Тип парового котла - ДЕ 4-14

Паропроизводительность D=3,5 т/ч

Давление пара Р₀=0,9 МПа

Температура питательной воды t_пв=104 єС

Вид топлива - Саратовский природный газ (газопровод Саратов-Москва)

Процент продувки р=3%

Температура дымовых газов = 160 єС

Температура воздуха t= +30 єС

Пар на выходе из котла - сухой, насыщенный

Экономайзер чугунный ВТИ

В курсовой работе необходимо выполнить:

Описание котла и выбор топочного устройства.

Расчет объёмов и энтальпии продуктов сгорания и воздуха.

Расчет теплового баланса котла с определением КПД и расхода топлива.

Поверочный расчет топки.

Поверочный расчет I и II пучка.

Конструктивный расчет чугунного экономайзера ВТИ.

Сведение теплового баланса котла.

РАСЧЕТ ОБЪЕМОВ И ЭНТАЛЬПИЙ ПРОДУКТОВ СГОРАНИЯ И ВОЗДУХА

топочный котел тепловой чугунный

В соответствии с заданием расчетные характеристики топлива выписываются из приложения 1.

Теоретическое кол-во воздуха, необходимое для полного сгорания топлива при избытке воздуха б=1, определяется по формуле:

V⁰=0,0478[0,5CO+0,5H₂+1,5H₂S+?(m+n/4)C_mH_n-O₂] , нм³/нм (1)

V⁰=0,0478[84,5+3,5•3,8+5•1,9+6,5•0,9+8•0,3]=5,523 нм³/нм

Теоретический объем азота определяется по формуле:

(2)

Объем трехатомных газов определяется по формуле:

(3)

Теоретический объем водяных паров определяется по формуле:

 (4)

где d_г.тл - влагосодержание газообразного топлива, г/нм³ (принимается d_г.тл=10)

Энтальпии продуктов сгорания воздуха при коэффициенте избытка воздуха б=1 и температуре рассчитываются по формулам:

(5)

(6)

где, - температура дымовых газов, єС

t - температура воздуха, єС

- соответственно теплоемкости двуокиси углерода, азота; водяных паров, воздуха определяются по таблице 1.

Таблица 1 - Среднее объемные теплоемкости газов и воздуха, кДж/(нм³К)

Размещено на http://www.allbest.ru/

Расчеты энтальпии ведутся для 100 и 200 єС и сравниваются со значениями в приложении 2.

для 100 єС:

для 200 єС:

По известным значениям теоретических объемов продуктов сгорания и воздуха заполняется таблица объемов, которая имеет следующий вид:

Таблица 2 - Таблица объемов.

Рассчитываемая величина	Размер-ность	Элементы котла
		топка	I пучок	II пучок	Эконо-майзер
1. Приносы воздуха в поверхности нагрева, Дб	-	0,05	0,05	0,1	0,1
2. Коэффициент избытка воздуха за поверхностью нагрева, б”	-	1,15	1,2	1,3	1,4
3. Средний коэффициент избытка воздуха, бср=0,5(б'+б”)	-	1,12	1,17	1,25	1,35
4.	нм3/ нм3	2,85	2,855	2,862	2,868
5.	нм3/ нм3	12,15	12,43	12,88	13,44
6.	-	0,085	0,083	0,08	0,077
7.	-	0,234	0,229	0,222	0,213
8.	-	0,319	0,312	0,302	0,29

Объемы в таблице 2 рассчитываются для б_ср. Коэффициент избытка воздуха на выходе из каждой следующей за топкой поверхности нагрева определяется путем сложения присосов воздуха Дб этой поверхности и б” предыдущей поверхности. Коэффициент избытка воздуха на выходе из экономайзера равен б_ух.

Присосы воздуха Дб для каждой поверхности нагрева принимаются по таблице3.

Коэффициент избытка воздуха на выходе из топки б”_т принимается по таблице 4.

Таблица 3 - присосы воздуха в котельных агрегатах.

Таблица 4 - основные расчетные характеристики камерных топок.

По известным энтальпиям газа и воздуха и определенным в таблице 2 избыткам воздуха заполняется таблица. Которая имеет следующий вид:

Таблица 5 - таблица.

Энтальпия в таблице 5 в каждой графе определяется по формуле:

(7)

ТЕПЛОВОЙ БАЛАНС КОТЛА

Целью составления теплового баланса котла является определение КПД котла и расхода топлива. Из уравнения прямого баланса котла расход топлива равен:

 (8)

Где Q_ка - полное количество теплоты полезно отданное в котле, кВт

- располагаемая теплота, кДж/кг

з_ка - КПД котельного агрегата, %

Для паровых котлов малой мощности без пароперегревателя Q_ка определяется по формуле:

(9)

Где D - расход пара, кг/с (из задания)

D_пр=р•D/100 - расход продувочной воды, кг/с

р - доля непрерывной продувки, % (из задания)

h',h” - энтальпия кипящей воды и энтальпия насыщенного пара, кДж/кг, (определяется из приложения 3, в зависимости от давления пара Р₀ (из задания))

h_пв - энтальпия питательной воды, кДж/кг, (определяется из приложения 3, в зависимости от температуры t_пв и давления питательной воды Р_пв=1,4Р₀)

h_пп - энтальпия перегретого пара, кДж/кг, (определяется из приложения 3, в зависимости от давления температуры перегретого пара t_пп)

D=3,5 т/ч=0,97 кг/с

D_пр=3•0,97/100=0,03кг/с

Р_пв=1,4•0,9=1,26 МПа

путем интерполяции найдем значения h',h”,h_пе,h_пп из приложения 3:

h'=(762,6-720,9)/(1-0,8)•(0,9-0,8)+720,9=741,75

h”=(2777,0-2766,4)/(1-0,8) •(0,9-0,8)+2766,4=2771,7

h_пв=(830,1-796,4)/(1,4-1,2)•(1,26-1,2)+796,4=806,51

h_пп=(2788,4-2783,4)/(1,4-1,2)•(1,26-1,2)+2783,4=2784,9

Q_ка=1,85 МВт

Располагаемая теплота топлива для котлов малой мощности равна низшей теплоте сгорания топлива.

=. (10)

В соответствии с заданием расчетные характеристики топлива выписываются из приложения 1

=35,8 МДж/м³

КПД котельного агрегата определяется по обратному балансу котла:

з_ка=100-(q₂+q₃+q₄+q₅),% (11)

где q₂ - потери теплоты с уходящими газами, %

q₃ - потери теплоты от химической неполноты сгорания, %

(определяются по таблице 4)

q₄ - потери теплоты от механической неполноты сгорания, %

(определяются по таблице 4)

q₅ - потери теплоты от наружного охлаждения, % (определяются по рисунку 1)

(12)

Где Н_ух - энтальпия уходящих газов (определяется по таблице (таблица 5) в зависимости от температуры уходящих газов и коэффициента избытка воздуха б_ух=1)

Н⁰_хв - энтальпия холодного воздуха при температуре присасываемого холодного воздуха t_хв=30 єC

Н_ух= (2570-2543)/(200-100) •(160-100)+2543=2559,2 кДж/нм³

Н⁰_хв=V₀•C_B•t_XB=5.523•1.32•30=218.71 кДж/нм³

Экономайзер чугунный

D=3,5 т/ч=0,97кг/с

Из рисунка 1 следует, что потери теплоты от наружного охлаждения q₅=3,4 %

з_ка=100-(6,54+1 +3,4)=89,06 %

Расчетный расход газового топлива равен:

В_р=В(100-q₄)/100 ,нм/с (13)

т.к. q₄=0 , то В_р=В=0,058 нм³/с

Потери от наружного охлаждения учитываются введением в уравнение теплового баланса по газовой стороне коэффициента сохранения теплоты:

(14)

ПОВЕРОЧНЫЙ РАСЧЕТ ТОПКИ

Целью поверочного расчета топки является определение температуры дымовых газов на выходе из топки, конструктивные размеры и поверхность нагрева которой заданы.

Расчет температуры газов на выходе из топки производится по формуле:

(15)

где, - адиабатическая (теоретическая) температура горения, єК;

- коэффициент;

- степень черноты топки;

- критерий Больцмана.

Порядок определения величин, входящих в формулу 15 приводится ниже.

Полное тепловыделение в топке определяется по формуле:

(16)

где, - тепло, внесённое в топку с воздухом, кДж/кг

В котлах типа КЕ и ДЕ нет воздухоподогревателя и воздух в топку подается с температурой холодного воздуха t_хв. Поэтому для данных котлов:

(17)

Таблица 6 - Основные размеры топок котлов ДЕ и КЕ.

По найденному значению Q_т, равному адиабатической энтальпии горения Н_а, по таблице определяем адиабатическую (теоретическую) температуру горения ,єС и Т_а=+273 ,єК.

=1800 єС

Т_а=1800+273=2073 єК.

Коэффициент М зависит от относительного расположения максимума температуры пламени по высоте топки :

М=А-В•Х_т (18)

где при сжигании газа и мазута А=0,54, В=0,2.

где - средняя высота топки, м. (таблица№6).

- средняя высота горелок от пода топки, м:

М=0,54-0,2•0,5=0,44

Тепловосприятие топочной камеры оценивается средним коэффициентом тепловой эффективности, который определяется по формуле:

(19)

где, - угловой коэффициент экрана, определяется по рисунку 2.

(В топках котлов ДЕ стены полностью экранированы трубками 51х2,5 мм и с шагом 55 мм)

- коэффициент загрязнения топочных экранов. Для открытых гладкотрубных экранов при сжигании газа ;

F_экр - экранированная поверхность стен топки, м². (определяется по таблице 6 )

F_ст - полная поверхность стенки топки, м². (определяется по таблице 6 )

l принять равным Ѕ d

S=55 мм, d=51 мм ; S/d=1.08

=0.99

Из табл. 6 - F_экр=21,8 м²; F_ст=23,8 м²

Степень черноты слоевых топок определяется по формуле:

(20)

где, - степень черноты факела.

При сжигании газа и мазута эффективная степень черноты факела определяется по формуле:

, (21)

где, - коэффициент усреднения, зависящий от теплового напряжения топочного объёма; При:

- объём топки, м³. Для котлов ДЕ-4 по табл.1:

Т.к 95,7<q_v>306 , то m=(0,6-0,1)/(306-95,7)•(251,23-95,7)+0,1=0,47

- степени черноты соответственно светящейся части факела и несветящейся. Определяются по рисунку №3 в зависимости от :

 по

по

где, -доля трёхатомных газов в топке (из таблицы 2);

- коэффициент поглощения трёхатомными частицами,1/(МПа·м).

Определяется по рисунку №4 в зависимости от:.



Для определения предварительно задаются температурой газов на выходе из топки ;

, (по таблице 2);

- давление газов в котле, ;

- толщина излучающего слоя, м.



Р_nS=r_nPS=0.319•0.13=0.04

Определяем по графику(рис.4):

Определения по формуле:

(22)

Где С^р/Н^р=0,12?m/n C_mH_n=

=0,12(0,25СН₄+0,33С₂Н₆+0,375С₃Н₈+0,4С₄Н₁₀+0,416С₅Н₁₂)=

=0,12(0,25•84,5+0,33•3,8+0,375•1,9+0,4•0,9+0,416•0,3)=2,83

k_c=0,3•(2-1,15) •(1,6•1273•10^-3-0,5) •2,83=1,11

а_св по крs=(6,6•0,319+1,11) •0,13=0,41

определяем по (рис.№3): а_св=0,5

а_н по крs=(6,6•0,319) •0,13=0,27

определяем по (рис.№3): а_н=0,25

Критерий Больцмана рассчитывается по формуле:

, (23)

где, - коэффициент сохранения теплоты (формула 14)

- средняя суммарная теплоёмкость продуктов сгорания, определяется по формуле:

(24)

где, -энтальпия газов на выходе из топки определяется по

при .

Т.к. =1010-1000=10єС <100 єС , то поверочный расчет топки считается законченным.

По Н-х-таблице находим : при и определяем количество теплоты, передаваемое в топке излучением:

(25)

ПОВЕРОЧНЫЙ РАСЧЕТ КОТЕЛЬНЫХ ПУЧКОВ

Расчёт двух котельных пучков котлов типа ДЕ производится последовательно с целью определения температуры газов на выходе из первого котельного пучка и на выходе из второго.

Задавшись двумя значениями температур газов на выходе из 1-ого пучка (400и500єС) и определив по Н-х-таблице энтальпии газов, соответствующие этим температурам, находим два значения балансового тепловосприятия пучка , по формуле:

(26)

При =400 єС:

При =500 єС:

Определяем величину поверхности нагрева F₁ первого пучка:

FI=р•d•lcp•n1•n2 ,м2 (27)

где, - диаметр труб, м: ;

- средняя длина труб в пучке, м: ;

- количество труб в ряду пучка: ;

-количество рядов: .

Все величины выбраны для котла ДЕ-4 (таблица 7).

Таблица 7 - Основные геометрические характеристики конвективных пучков котлов типа ДЕ и КЕ

Принимаем значения без учета экранных труб в газоходах.

Определяем скорость газа W_г в пучке:

(28)

Где V_Г1 - объем газов в I пучке,нм³/нм³ (таблица 2)

- средняя температура газов в пучке, єС

- сечение для прохода газов, м²

При =400 єС:

При =500 єС:

Сечение для прохода газов в пучке определяется по формуле:

(29)

где, - ширина газохода, м (таблица 7)

f_г=0,55•2,3-6•0,051•2,3=0,56 м²

Определяем скорость газов в пучке:

При =400 єС: ,

При =500 єС:

Рассчитываем коэффициент теплоотдачи конвекцией по формуле:

бК=бн•Сs•Cz•Cф ,Вт/(м2•К) (30)

где б_н - номограмное значение коэффициента конвекцией, Вт/(м²•К) определяется по рисунку 5 в зависимости от W_г и d;

С_s - поправка, учитывающая шаги между трубами (определяется по рисунку 5 в зависимости от у₁=S₁/d и у₂=S₂/d);

S₁ и S₂ - соответственно продольный и поперечный шаг между трубами (определяется по таблице 7);

C_z - поправка на число рядов труб (т.к. n₂>10, то C_z=1);

C_ф - поправка, учитывающая фракционный состав дымовых газов (определяется по рисунку 5 в зависимости от и ).

При W_г =4,6м/с б_н=41 Вт/(м²•К)

При W_г =4,84м/с б_н=43 Вт/(м²•К)

S₁=0,09 м у₁=0,09/0,051=1,76

S₂=0,11 м у₂=0,11/0,051=2,15

С_s=1

=0,229

При =705 єС

C_ф=1,06

При =755 єС

C_ф=1,05

При =705 єС

б_К=41•1•1•1,06=43,46 Вт/(м²•К)

При =755 єС

б_К=43•1•1•1,05=45,15 Вт/(м²•К)



Рисунок 5. Коэффициент теплоотдачи конвекцией для ширм и коридорных гладкотрубных пучков при поперечном смывании б_К=б_н•С_s•C_z•C_ф

Коэффициент теплоотдачи излучением б_л, определяем по формуле:

бл= бн•а• Cг , Вт/(м2•К) (31)

где б_н - номограмное значение коэффициента теплоотдачи излучением, Вт/(м²•К) определяется по рисунку 6 в зависимости от и t_ст;

-степень черноты газового потока. Определяется в зависимости от по (рис. №3).

C_г =1 - для запыленного потока, а для не запыленного (газ, мазут) по риунку 6 в зависимости от и t_ст;

t_ст - температура загрязненной стенки. Для испарительных (котельных) пучков определяют по формуле t_н+Дt;

t_н - температура насыщения, єС (определяется по приложению 3 в зависимости от давления в барабане Р₀);

Дt=25 єС - для газа.

Р₀=0,9 МПа t_н=(179,88-170,42)/(1-0,8)•(0,9-0,8)+170,42=175,15 єС

t_ст=175,15+25=200,15 є

При =705 єС:

C_г=0,98

б_н=137 Вт/(м²•К)

При =755 єС:

C_г=0,99

б_н=150 Вт/(м²•К)

Степень черноты газового потока б определяется в зависимости от по (рис. №3) для газа:

(32)

Коэффициент определяется аналогично таким же коэффициентам топки.

Толщина излучающего слоя S для конвективных пучков определяется по формуле:

 (33)



Рисунок 6 - Коэффициент теплоотдачи излучением.

Определяем в зависимости от , ,:

, (по таблице объёмов);

- давление газов в котле, ;

Р_nS=r_nPS=0.312•0.018=0.0056

При =400 єС

При =500 єС

Определяем :

При =400 єС крs=(36,5•0,312) •0,018=0,204

При =500 єС крs=(35•0,312) •0,018=0,196

Определяем степень черноты по рисунку 3:

При крs=0,204 а=0,18

При крs=0,196 а=0,174

Определяем коэффициент теплоотдачи излучением б_л:

При =705 єС:

б_л=137•0,18•0,98=24,17 Вт/(м²•К)

При =755 єС:

б_л=150•0,174•0,99=25,84 Вт/(м²•К)

Определяем коэффициент теплоотдачи от газов к стенкеб₁,по формуле:

(34)

Где ж - коэффициент использования, учитывающий уменьшение тепловосприятия поверхности нагрева вследствие неравномерного омывания ее газами. Для газоходов котлов ДЕ и КЕ - ж=0,90ч0,95.

При =705 єС:

б₁=0,92•(43,46+24,17)=62,22 Вт/(м²•К)

При =755 єС:

б₁=0,92•(45,15+25,84)=65,31 Вт/(м²•К)

Рассчитываем коэффициент теплопередачи для конвективных пучков по формуле:

(35)

где, - коэффициент тепловой эффективности, зависящий от вида топлива и типа поверхностей, для котельных пучков при сжигании газа

При =705 єС:

К=0,6•62,22=37,33 Вт/(м²•К)

При =755 єС:

К=0,6•65,31=39,19 Вт/(м²•К)

Средний температурный напор в общем случае определяется по формуле:

(36)

Где Дt_max и Дt_min - соответственно больший и меньший температурные напоры между дымовыми газами и пароводяной смесью с температурой t_н.

,

.

При =400 єС

При =500 єС

По уравнению тепло обмена определяем количество теплоты передаваемое в I пучке через поверхность F₁:

(37)

При =400 єС

При =500 єС

Имея по два значения и для разных принятых, строим график и . Точка пресечения двух указанных зависимостей будет соответствовать искомой температуре на выходе из 1-ого пучка. Для неё определяется и уточняется .

Температура на выходе из первого пучка .

Определим для, энтальпию газов по Н-х-таблице:

=(7149-3016)/(400-200)•(393-200)+3016=7000 кДж/м³

Уточняем балансовое тепловосприятие пучка Q_Б1:

ПОВЕРОЧНЫЙ РАСЧЕТ II КОТЕЛЬНОГО ПУЧКА

II котельный пучок, рассчитывается аналогичным способом, как и I пучок.

Задавшись двумя значениями температур газов на выходе из 2-ого пучка (,) и определив по Н-х-таблице энтальпии газов, соответствующие этим температурам, находим два значения балансового тепловосприятия пучка , по формуле:

(38)

При =(7664-3239)/(400-200)•(250-200)+3239=4345 кДж/м³

При =(7664-3239)/(400-200)•(300-200)+3239=5452 кДж/м³

При Q_Б2=0,96•(7000-4345+0,1•218,71)=2569,8 кДж/м³

При Q_Б2=0,96•(7000-5452+0,1•218,71)=1507,07 кДж/м³

Определяем величину поверхности нагрева F₂ второго пучка:

FII=р•d•lcp•n1•n2 ,м2 (39)

где, - диаметр труб, м: ;

- средняя длина труб в пучке, м: ;

- количество труб в ряду пучка: ;

-количество рядов: .

Все величины выбраны для котла ДЕ-4 (таблица 7).

Определяем скорость газов ,м/с, в пучке по формуле:

 (40)

где, - объём газов в пучке (по таблице 2)

- средняя температура газов в пучке, єС

- сечение для прохода газов, м²

При

При

Сечение для прохода газов в пучке определяется по формуле:

(41)

где, - ширина газохода, м (таблица 7)

f_г=0,4•2,3-4•0,051•2,3=0,45 м²

Определяем скорость газов в пучке:

При : ,

При :

Рассчитываем коэффициент теплоотдачи конвекцией по формуле:

бК=бн•Сs•Cz•Cф ,Вт/(м2•К) (42)

где б_н - номограмное значение коэффициента конвекцией, Вт/(м²•К) определяется по рисунку 5 в зависимости от W_г и d;

С_s - поправка, учитывающая шаги между трубами (определяется по рисунку 5 в зависимости от у₁=S₁/d и у₂=S₂/d);

S₁ и S₂ - соответственно продольный и поперечный шаг между трубами (определяется по таблице 7);

C_z - поправка на число рядов труб (т.к. n₂>10, то C_z=1);

C_ф - поправка, учитывающая фракционный состав дымовых газов (определяется по рисунку 5 в зависимости от и ).

При W_г =2,9 м/с б_н=32 Вт/(м²•К)

При W_г =3,77м/с б_н=38 Вт/(м²•К)

S₁=0,09 м у₁=0,09/0,051=1,76

S₂=0,11 м у₂=0,11/0,051=2,15

С_s=1

=0,222

При =322 єС : C_ф=1,11; б_К=32•1•1•1,11=35,52 Вт/(м²•К)

При =347 єС : C_ф=1,1; б_К=38•1•1•1,1=41,8 Вт/(м²•К)

Коэффициент теплоотдачи излучением бл, определяем по формуле:

бл= бн•а• Cг , Вт/(м2•К) (43)

где б_н - номограмное значение коэффициента теплоотдачи излучением, Вт/(м²•К) определяется по рисунку 6 в зависимости от и t_ст;

-степень черноты газового потока. Определяется в зависимости от по (рис. №3).

C_г =1 - для запыленного потока, а для не запыленного (газ, мазут) по риунку 6 в зависимости от и t_ст;

t_ст - температура загрязненной стенки. Для испарительных (котельных) пучков определяют по формуле t_н+Дt;

t_н - температура насыщения, єС (определяется по приложению 3 в зависимости от давления в барабане Р₀);

Дt=25 єС - для газа.

Р₀=0,9 МПа t_н=(179,88-170,42)/(1-0,8)•(0,9-0,8)+170,42=175,15 єС

t_ст=175,15+25=200,15 є

При =322 єС: C_г=0,94 б_н=33 Вт/(м²•К)

При =347 єС: C_г=0,95 б_н=35 Вт/(м²•К)

Степень черноты газового потока б определяется в зависимости от по (рис. №3) для газа:

(44)

Коэффициент определяется аналогично таким же коэффициентам топки.

где, - для 2 пучка из таблицы 2.

Толщина излучающего слоя S для конвективных пучков определяется по формуле:

(45)

Определяем в зависимости от , ,:

, (по таблице объёмов);

- давление газов в котле, ;

Р_nS=r_nPS=0.302•0.018=0.0054

При

При

Определяем :

При крs=(12•0,302) •0,018=0,065

При крs=(11,8•0,302) •0,018=0,064

Определяем степень черноты по рисунку 3:

При крs=0,065 а=0,09

При крs=0,064 а=0,08

Определяем коэффициент теплоотдачи излучением б_л:

При =322 єС:

б_л=33•0,09•0,94=2,8 Вт/(м²•К)

При =347 єС:

б_л=35•0,08•0,95=2,66 Вт/(м²•К)

Определяем коэффициент теплоотдачи от газов к стенкеб₁,по формуле:

(46)

Где ж - коэффициент использования, учитывающий уменьшение тепловосприятия поверхности нагрева вследствие неравномерного омывания ее газами. Для газоходов котлов ДЕ и КЕ - ж=0,90ч0,95.

При =322 єС:

б₂=0,92•(35,52+2,8)=35,25 Вт/(м²•К)

При =347 єС:

б₂=0,92•(41,8+2,66)=40,9Вт/(м²•К)

Рассчитываем коэффициент теплопередачи для конвективных пучков по формуле:

(47)

где, - коэффициент тепловой эффективности, зависящий от вида топлива и типа поверхностей, для котельных пучков при сжигании газа

При =322 єС:

К=0,6•35,25=21,15 Вт/(м²•К)

При =347 єС:

К=0,6•40,9=24,54 Вт/(м²•К)

Средний температурный напор в общем случае определяется по формуле:

(48)

Где Дt_max и Дt_min - соответственно больший и меньший температурные напоры между дымовыми газами и пароводяной смесью с температурой t_н. На рисунке 9 показан пример определения Дt_max и Дt_min.

,

,

.

При

При

По уравнению тепло обмена определяем количество теплоты передаваемое в II пучке через поверхность F₂:

 (49)

При

При

Имея по два значения и для разных принятых, строим график и . Точка пресечения двух указанных зависимостей будет соответствовать искомой температуре на выходе из 2-ого пучка. Для неё определяется и уточняется .



Рисунок 10. Графическое определение расчетной температуры II пучка

Температура на выходе из первого пучка .

Определим для энтальпию газов по Н-х-таблице:

=(7664-3239)/(400-200)•(289-200)+3239=5208 кДж/м³

Уточняем балансовое тепловосприятие пучка Q_Б2:

КОНСТРУКТИВНЫЙ РАСЧЕТ ВОДЯНОГО ЭКОНОМАЙЗЕРА

Целью расчёта экономайзера является определение его поверхности теплообмена и его компоновки.

Из предыдущих расчетов нам известны температуры газов на выходе и на входе , а также температура воды на входе, равная t_ПВ (из задания).

Для этих значений определяем Q_Б, равное:

(50)

Q_Б.ЭК=0,96(5208-2559,2+0,1•218,71)=2563,84 кДж/нм³

С другой стороны:

(51)

где, . - расход питательной воды

Тогда энтальпия воды на выходе из экономайзера определяется по зависимости:

(52)

Находим температуру воды на выходе из экономайзера, :

 (53)

Определяем температурный напор по формуле 48 :

Где

Скорость газов в экономайзере ВТИ определяем по формуле:

(54)

где, - объёмный расход газов в экономайзере, нм³/нм³. (определяется по таблице 2)

- средняя температура газов в экономайзере.

- живое сечение для прохода газов одной оребрённой трубы, м².

-число труб в одном ряду

,- подбираем из таблицы 8, такими, чтобы скорость составила для газов 8…12,м/с.

Таблица 8 - Характеристики одной трубы экономайзера ВТИ.

По таблице 8 принимаем характеристики одной трубы:

где, -длина трубы, м;

По рисунку 11 в зависимости от скорости газов и температуры потока определяют коэффициент теплоотдачи:

При ;

При .

Определяем коэффициент теплопередачи:

.

Расчётная поверхность теплообмена , рассчитывается по формуле:

(55)



Зная число труб в одном ряду , величины (таблица 8), определяют число рядов:

, (56)

где - внешняя поверхность теплообмена одной трубы.

Т.к. , следовательно, экономайзер двухходовой

ПОВЕРОЧНЫЙ ТЕПЛОВОЙ БАЛАНС КОТЛА

В конце теплового расчета котлоагрегата определяют расчетную невязку теплового баланса по формуле:

 (57)

Где Q_Л, Q_Б1, Q_Б2, Q_Б.ЭК - соответственно балансные тепловосприятия топки, I и II котельного пучка и экономайзера.

ДQ=35,8•10³•89,06-(16262,4+11752,2+13472,57+2563,84)=3160,3 •10³ МДж/м³

Величина невязки баланса не должна превышать 0,5%

Невязка =0,5%

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

В данной курсовой работе был сделан расчёт котельного агрегата малой мощности, в частности, был рассчитан котёл -ДЕ-4(двух барабанный котёл с естественной циркуляцией, номинальной производительностью- 3,5 т/ч).

В ходе расчёта теплового баланса котла были получены следующие результаты:

1. Полное количество теплоты, воспринятое в котле рабочим телом:;

2. Расчётный расход топлива: ;

3. КПД котельного агрегата составил: .

При поверочном расчёте топки было получено:

1. Полное тепловыделение в топке: ;

2. Степень черноты топки: ;

3. Температура газов на выходе из топки: ;

4. Количество теплоты предаваемое в топку излучением:

При поверочном расчёте котельных пучков было получено:

1. Площади поверхности нагрева 1-ого пучка: ;

2. Площади поверхности нагрева 2-ого пучка:;

3.Температура дымовых газов за 1-ым пучком: ;

4. Температура дымовых газов за 2-ым пучом:.

В ходе конструктивного расчёта водяного экономайзера получили что:

1. Балансовое тепловосприятие экономайзера: ;

2. Скорость газов: ;

3. Расчётную поверхность теплообмена: ;

4. Подобрали характеристики одной трубы экономайзера:

- длина трубы: ;

- Внешняя поверхность нагрева: ;

- Живое сечение для прохода газов: ;

- Диаметр труб : 92х8;

- Размеры прямоугольных рёбер: 150х150;

5.Общее число рядов: ;

6. Число труб в одном ряду: =2;

Экономайзер получился двухходовой, т.к. >10.

Невязка баланса котла 0,5%

ИСПОЛЬЗУЕМАЯ ЛИТЕРАТУРА

1. Доронин М.С., Васильев А.В. - Тепловой расчёт котельных агрегатов малой мощности. Саратов, 1995г.

2. Ривкин С.Л., Александров А.А. - Термодинамические свойства воды и водяного пара. М.: Энергоиздат, 1984г.

3. Раддатис К.Ф., Полтарецкий А.Н. Справочные по котельным установкам малой производительности. М.:Энергоатомиздат, 1989, 487 с.

4. Двойников В.А., и др.- Конструкция и расчёт котлов и котельных установок. М.: Машиностроение, 1989г.

5. Тепловой расчет котельных агрегаток (нормативный метод) М.: Энергия, 1973,296 с.

6. Липов Ю.М.. Самойлов Ю.Ф.. Виленский Т.В. Компоновка и тепловой расчет парового котла. М.:Энергоатомиздат, 1988, 208 с.

ПРИЛОЖЕНИЕ 1

ПРИЛОЖЕНИЕ 2

ПРИЛОЖЕНИЕ 3

Размещено на http://www.allbest.ru/

Котел ДЕ-4-14

Компоновка чугунного экономайзера

Размещено на Allbest.ru

...