Проект котла БГ-20

Размещено на http://www.allbest.ru/

Размещено на http://www.allbest.ru/

Кафедра теплотехніки та енергоефективних технологій

Курсовий проект з дисципліни

«Проектування котельних агрегатів»

За темою «Проект котла БГ-20»



Зміст

Вступ

1. Технічна характеристика та опис конструкції парогенератора

2. Тепловий баланс парогенератора

2.1 Розрахунок об'ємів повітря і продуктів згорання палива

2.2 Ентальпія повітря і продуктів згорання

2.3 Тепловий баланс котла

2.4 Витрати палива

3. Розрахунок теплообміну в топочній камері котла

3.1 Геометрична характеристика топки

3.2 Розрахунок теплообміну в топці

4. Тепловий розрахунок конвективних поверхонь нагріву парогенератора БГ-20

4.1 Розрахунок пароперегрівача

4.2 Розрахунок водяного економайзера

4.3 Розрахунок повітропідігрівача

5. Аеродинамічний розрахунок газового тракту парогенератора

5.1 Розрахунок місцевих опорів

5.2 Вибір димососа

Висновок

Список використаних джерел інформації



Вступ

Котельні установки діляться по роду виробляємого теплоносія на парові й водогрійні; по характеру обслуговування споживачів - на опалювальні, опалювально-промислові та енергетичні.

Котельна установка представляє собою комплекс пристроїв, які розміщені в спеціальних приміщеннях і слугують для перетворення хімічної енергії палива в теплову енергію пари. Основні елементи котельної установки - котел, топка, живильні і тягодуйні пристрої, пристрої паливоподачі й автоматичного регулювання та інші.

Котел - це теплообмінний пристрій, в якому теплло від горячих продуктів згорання палива передається воді. В результаті цього в парових котлах вода перетворюється на пару.

Енергетичні котельні установки виробляють пару для парових турбин на теплових електростанціях. Такі котельні обладнують, як правило, котлоагрегатами великої та середньої потужності, які виробляють пару підвищених параметрів.

Водяна пара отримала широке розповсюдження як робоча середа в паросилових установках, а також у якості теплоносія різних теплообмінних апаратів. Процес перетворення води на пару називається пароутворення.

Перегрітим називається така пара, у якої температура та питомий об'єм вище температури й питомого об'єму сухої насиченої пари при тому ж тиску. Таким чином, отримання перегрітої пари складається з трьох послідовних процесів: а) підігрів води до температури кипіння; б) пароутворення; в) перегрів сухої насиченої пари. Ці три процеси спостерігаються й в паровому котлі: підігрів води відбувається в економайзері котла, пароутворення - у котлі, пароперегрів - в спеціальному змійовиковому теплообміннику-пароперегрівачі. У даному курсовому проекті виконано розрахунок котла БГ-20, який працює на природному газі.

1. Технічна характеристика та опис конструкції парогенератора

Рис. 1.1 Паровий котел БГ-20 з камерною топкою для спалювання газу: 1 -- пальник; 2 -- бічний екран топки; 3 -- фронтовий екран топки; 4 -- повітропровід; 5 -- водоспускні труби; 6. -- каркас; 7 -- виносний паросепараційний циклон; 8 -- барабан; 9 -- труби для підводу живильної води; 10 -- камера перегрітої пари; 11 -- поверхневий регулятор перегріву пари (пароохолоджувач); 12 -- горизонтальний газохід; 13 -- пароперегрівач; 14 -- водяний економайзер; 15 -- опускний (задній) газохід; 16 -- повітропідігрівач; 17 -- задній екран; 18 -- фестон; 19 -- камера фронтового екрану; 20 -- паливна камера (підйомний газохід).

Паровий котел БГ-20 з камерною топкою для спалювання газу - котел однобарабанний вертикально-водотрубний, виконаний у П-подібною компонуванні (рис. 1.1). Котел складається з двох вертикальних газоходів: переднього підйомного 20 і заднього опускного 15, з'єднаних у верхній частині горизонтальним газоходом 12.

Передній вертикальний газохід утворює паливну камеру, в якій спалюється газоподібне паливо. Стіни камери горіння щільно екрановані трубами діаметром 51х3 мм, виготовленими зі сталі марки 20. Труби заднього екрану 17 топки у верхній своїй частині розведені і утворюють фестон 18, через який продукти згоряння проходять в горизонтальний газохід. Нижні кінці екранних труб приварені до камер, а верхні развальцьовані в барабані 8 котла.

Котел виконаний за двоступеневою схемою випаровування. У першу ступінь випаровування входить чистий відсік барабана, фронтовий 3 і задній 17 екрани. Друга ступінь випаровування складається з лівого і правого солоних відсіків барабана і бічних екранів 2 топки. Чистий відсік барабана підживлюється живильною водою, а солоні відсіки - котловою водою, що надходить з чистого відсіку. На кожному з трьох відсіків встановлені водовказівні прилади, не менше одного на кожному.

Барабан котла встановлений на роликових опорах, а камери екранів - на пружинних. Завдяки цьому трубна система котла при нагріванні може вільно переміщатися вниз.

Вертикальний пароперегрівач 13, що складається з двох частин, розміщений в горизонтальному газоході. Перша (задня) частина працює за схемою противотока, а друга (передня) частина - за змішаною схемою струму. Між першою і другою частинами пароперегрівача встановлений поверхневий регулятор перегріву пари (пароохолоджувач) 11. Змійовики пароперегрівача виготовлені із сталевих труб діаметром 32х3 мм.

У другому вертикальному газоході (опускному) - розміщені хвостові поверхні нагрівання: трисекційний змієвиковий водяний економайзер 14, виготовлений із сталевих труб діаметром 32х3 мм, і трубчастий повітропідігрівач 16, виготовлений з тонкостінних сталевих труб діаметром 40х1, 5 мм. парогенератор топка економайзер газовий

Поживна вода надходить у нижню секцію водяного економайзера 14, піднімається по змійовикам назустріч газам, нагрівається і прямує в чистий відсік барабана котла.

У повітропідігрівачі гази рухаються всередині тонкостінних труб назустріч повітрю, яке проходить між трубами в поперечному напрямку до руху газів, роблячи два ходи. Для організації поперечного струму повітря повітропідігрівач має металевий кожух і розділову перегородку.



2. Тепловий баланс парогенератора

2.1. Розрахунок об'ємів повітря та продуктів згорання палива

Паропродуктивність:

Тиск пари на виході з котла:

Температура перегрітої пари:

Температура живильної води:

Склад природнього газу харківського родовища у відсотках:

CH₄ - 98,9 %;

С₂Н₆ - 0,3 %;

С₃Н₈ - 0,1 %;

С₄Н₁₀ - 0,1 %;

С₅Н₁₂ - 0 %;

N₂ - 0,4%;

СО₂ - 0,2%;

Нижча теплота згорання газу:

Теоретично необхідна кількість повітря для повного згорання палива,:

де m - число атомів вуглецю;

n - число атомів водню.

Теоретично необхідний об'єм азоту в продуктах згорання палива, :

Об'єм трьохатомних газів:

Теоретичний об'єм водяних парів:

= 0,01

Дійсний об'єм водяних парів при коефіцієнті надлишку повітря 1,1:

Дійсний об'єм азоту в продуктах згорання при коефіцієнті надлишку повітря 1,1:

Сумарний об'єм димових газів при коефіцієнті надлишку повітря 1,1:

Об'ємні долі трьохатомних газів та водяних парів:

Результати розрахунків продуктів згорання, об'ємних долей трьохатомних газів та інші характеристики зводимо в таблицю 2.1

Таблиця 2.1 - Характеристика продуктів згорання у поверхнях нагріву парогенератора.

Величина	Топка	Ділянки конвективних поверхонь нагріву
Коефіцієнт надлишку повітря в газоході,	=1,1	=1,15	=1,2	=1,28	=1,34
,	1,004	1,004	1,004	1,004	1,004
,	8,477	8,523	9,429	10,19	10,762
,	2,165	2,174	2,181	2,193	2,203
	11,647	12,13	12,614	13,388	13,968
	0,086	0,0828	0,0796	0,075	0,0719
	0,186	0,179	0,173	0,164	0,158
	0,272	0,262	0,253	0,239	0,23

2.2 Ентальпія теоретичного об'єму повітря та продуктів згорання

Ентальпія теоретичного об'єму повітря:

Продукти згорання розраховуються за наступними формулами:

1. Для трьохатомних газів, кДж/м³:

2. Для азоту, кДж/м³:

3. Для водяної пари, кДж/м³:

4. Для продуктів згорання, кДж/м³:

де , , , - питома теплоємність продуктів згорання, що визначаються в залежності від температури.

Таблиця 2.2 - Значення питомої ентальпії повітря, трьохатомних газів, азоту та водяної пари.

Температура t, °С	Питома ентальпія, кДж/м3
	(CV)п	(CV)R02	(CV)N2	(CV)H20
100	132	169	130	151
150	266	263	260	304
200	403	357	392	463
300	542	559	527	626
400	681	772	664	794
500	830	996	804	967
600	979	1222	946	1147
700	1130	1461	1093	1335
800	1281	1704	1243	1524
900	1436	1951	1394	1725
1000	1595	2202	1545	1926
1100	1751	2457	1695	2131
1200	1931	2717	1850	2344
1300	2076	2976	2009	2558
1400	2239	3240	2161	2779
1500	2403	3504	2323	3001
1600	2566	3767	2482	3227
1700	2729	4035	2642	3458
1800	2897	4303	2805	3688
1900	3064	4571	2964	3926
2000	3239	4843	3127	4161
2100	3399	5115	3290	4399

Таблиця 2.3 - Значення ентальпії та в залежності від температури

Температура t, °С
100	1256,64	169,676	978,224 978,224	324,727312	1472,627312
200	1904	358,428	1956,448	653,755648	2968,631648
300	3836,56	561,236	2949,7216	995,687056	4506,644656
400	5159,84	775,088	3965,5696	1346,220512	6086,878112
500	6483,12	999,984	4996,4672	1707,506528	7703,957728
600	7901,6	1226,888	6049,9392	2079,545104	9356,372304
700	9320,08	1469,856	7118,4608	2466,637264	11054,95406
800	10757,6	1710,816	8224,6064	2870,93352	12806,35592
900	12195,12	1958,804	9353,3264	3277,380288	14589,51069
1000	13670,72	2210,808	10489,5712	3709,6332	16410,0124
1100	15184,4	2466,828	11625,816	4141,886112	18234,53011
1200	16669,52	2727,868	12754,536	4582,741072	20065,14507
1300	18383,12	2987,904	13920,88	5040,800128	21949,58413
1400	19763,52	3252,96	15117,3232	5501,009696	23871,2929
1500	21315,28	3518,016	16261,0928	5976,272848	25755,38165
1600	22876,56	3782,068	17480,1104	6453,686512	27715,86491
1700	24428,32	4051,14	18676,5536	6939,702224	29667,39582
1800	25980,08	4320,212	19880,5216	7436,470496	31637,2041
1900	27579,44	4589,284	21107,064	7931,088256	33627,43626
2000	29169,28	4862,372	22303,5072	8442,910112	35608,78931
2100	30835,28	5135,46	23530,0496	8948,280432	37613,79003
2200	32358,48	5408,548	24756,592	9460,102288	39625,24229

Визначення ентальпії продуктів згорання , :

Результати розрахунку ентальпій продуктів згорання для різних ділянок газоходу парогенератора в залежності від температури та коефіцієнту надлишку повітря зводимо до таблиці 2.4.



Таблиця 2.4 - Значення ентальпій продуктів згорання

t,°C	б=1,1	б=1,15	б=1,2	б=1,28	б=1,34
100	1598,29	1661,12	1723,96	1824,49	1899,88
200	3159,03	3254,23	3349,43	3501,75	3615,99
300	4890,30	5082,13	5273,96	5580,88	5811,08
400	6602,86	6860,85	7118,85	7531,63	7841,22
500	8352,27	8676,43	9000,58	9519,23	9908,22
600	10146,53	10541,61	10936,69	11568,82	12042,92
700	11986,96	12452,97	12918,97	13664,58	14223,78
800	13882,12	14420,00	14957,88	15818,48	16463,94
900	15809,02	16418,78	17028,53	18004,14	18735,85
1000	17777,08	18460,62	19144,16	20237,81	21058,06
1100	19752,97	20512,19	21271,41	22486,16	23397,23
1200	21732,10	22565,57	23399,05	24732,61	25732,78
1300	23787,90	24707,05	25626,21	27096,86	28199,84
1400	25847,64	26835,82	27824,00	29405,08	30590,89
1500	27886,91	28952,67	30018,44	31723,66	33002,58
1600	30003,52	31147,35	32291,18	34121,30	35493,90
1700	32110,23	33331,64	34553,06	36507,33	37973,02
1800	34235,21	35534,22	36833,22	38911,63	40470,43
1900	36385,38	37764,35	39143,32	41349,68	43004,45
2000	38525,72	39984,18	41442,65	43776,19	45526,34
2100	40697,32	42239,08	43780,85	46247,67	48097,79
2200	42861,09	44479,01	46096,94	48685,62	50627,13

2.3 Тепловий баланс котла

Складання теплового балансу полягає у встановленні рівності між кількістю тепла, яке поступає в агрегат, сумою корисно використаного тепла та теплових втрат. На основі теплового балансу розраховується ККД агрегату та витрат палива.

Загальне рівняння теплового балансу котла:

Де Q₁ - корисно використане тепло;

Q₂ ? теплові втрати з уходящими газами;

Q₃ - теплові втрати через хімічну неповноту згорання;

Q₄ - теплові втрати через механічну неповноту згорання;

Q₅ - теплові втрати через зовнішнє охолодження;

Q₆ - теплові втрати з фізичним теплом шлаку;

Рівняння теплового балансу у відносних величинах:

Сумарну втрату тепла в парогенераторі розраховують по формулі:

ККД котла брутто:

Втрати тепла з газами, що відходять:

де ? ентальпія газів, що відходять при коефіцієнті надлишку повітря та температур газів х_ух , кДж/м³.

? ентальпія холодного повітря при t_хп = 30⁰С, кДж/м³. - коефіцієнт надлишку повітря.

q₃ ? теплові втрати через хімічну неповноту згорання, q₃=0,5%; [1]

q₄ ? теплові втрати через механічну неповноту згорання, =0;

q₅ - теплові втрати через зовнішнє охолодження, q₅ =1,3% ; [1]

?=

Коефіцієнт збереження тепла:

2.4 Витрати палива

Витрата палива, яке подається в паливну камеру, м³/с

де Q_ка - повна кількість тепла, яке корисно використовується в парогенераторі, кВт:

де D_пе - кількість виробленої перегрітої пари, кг/с;

По І-S діаграмі водяної пари визначимо ентальпію перегрітої пари:

Ентальпії живильної води та кипіння () визначаємо за формулами:

де -- теплоємність води при температурі живильної води на при температурі насиченої пари, кДж/( кг·К). ,

? температура насиченої пари, яка одержана за допомогою І-S діаграми водяної пари при заданому тиску Р=4 МПа.

? температура живильної води.

- витрата води на продувку парогенератора, кг/с:

де - продув котла, яку приймаеємо 3%;



3. Розрахунок теплообміну в топочній камері котла

Метою розрахунку теплообміну в топці являється визначення температури продуктів згорання на виході із топки.

В топці проходять два основних процеси - горіння палива, а також важкий теплообмін між продуктами згорання та поверхнями нагріву. В теплообміні переважає радіаційна складова, а конвективній належить незначна частина.

3.1 Геометрична характеристика топки

Площа стін та об'єм топки визначається за допомогою креслення котла.

Загальна площа стін визначається за формулою, м²:

де фронтальна стінка визначається за формулою:

Задня стінка визначається за формулою:

Бокова стінка визначається за формулою:

? висота фронтальної стінки топки;

- висота задньої стінки топки;

- висота бокової стінки топки;

- ширина фронтальної за задньої стінок топки;

- ширина бокової стінки топки.

Загальна площа стін топки складе:

Об'єм топки визначається за форулою:

Поверхонь нагріву настінних екранів визначається за формулою:

де ? площа стін топки, яка занята екраном,

- ступінь екранування топки. [2];

де фронтальна стінка, що зайнята екраном, визначається за формулою:

Задня стінка, що зайнята екраном, визначається за формулою:

Бокова стінка, що зайнята екраном, визначається за формулою:

? відстань між осями крайніх труб даного екрану;

? освітлена довжина екранних труб.

Ефективна товщина випромінюючого шару пламені, м :

Рисунок 3.1 Розміщення трубок екрану в топці

3.2 Розрахунок теплообміну в топці

Корисне теплове виділення в топці,кДж/м³:

де Q_п - тепло, яке вводиться в топку з повітрям,кДж/м³:

По таблиці 2.3 визначимо ентальпію повітря,що подається при :

=1894,48 кДж/м³;

Та ентальпію присосів повітря при :

=371,3 кДж/м³;

=1,15 - коефіцієнт надлишку повітря на виході з топки;

=0,05 ? величина присосів повітря [2].

Визначимо параметр М, що враховує розподіл температури в топці:

де Х_т - відносний рівень розташування пальників:

де ? висота розташування пальника, задана конструктивним розміром.

? висота топки, задана конструктивним розміром.

Середній коефіцієнт теплової ефективності екранів:

де = 0,65 - коефіцієнт, який враховує забруднення;

Приймаємо приблизну температуру димових газів на виході з топки . По таблиці 2.4 визначимо ентальпію продуктів згорання на виході з топки:

кДж/м³.

Кількість тепла при адіабатному згоранні:

Температуру адіабатного згорання визначаємо по таблиці 2,4:

Середня сумарна теплоємність продуктів згорання на 1м³ визначається, кДж/(м³•К):

Сумарний парціальний тиск 3-х атомних газів, МПа:

де =0,261 ? сумарна об'ємна доля 3-х атомних газів, (табл. 2.1).

Коефіцієнт послаблення променів топочної середи, (1/м•МПа):

? коефіцієнт послаблення променів 3-х атомними газами, 1/м•МПа:

де = 0,179 - об'ємна доля водяної пари, (табл. 2.1);

? температура димових газів на виході з топки;

? сумарний парціальний тиск 3-х атомних газів.

Коефіцієнт послаблення променів сажистими частками, 1/м•МПа:

Знайдемо коефіцієнт послаблення променів топочної середи:

Міра чорноти факела:

де - коефіцієнт, який враховує долю топкового об'єму, заповнену частиною факела, що світиться. ;

- міра чорноти, яку б мав факел при заповненні топки лише світним пламенем;

? міра чорноти, яку б мав факел при заповненні топки лише не світними 3-атомними газами.

Міра чорноти топки:

Кількість тепла, сприйнятого в топкі на 1 м³ палива, кДж/м³:

Визначаємо поверхонь стін топочної камери:

Визначимо дійсну температуру газів на виході із топки:

Приймаємо температуру на виході із топки = 1103,5.

По табл. 2.4 визначимо ентальпію продуктів згорання на виході із топки:

кДж/м³.

Перераховуємо кількість тепла, сприйнятого в топці на 1 м³ палива, кДж/м³:



4. Тепловий розрахунок конвективних поверхонь нагріву парогенератора БГ-19

Рисунок 4.1.1 Схема руху газів та пари у пароперегрівачі

Рисунок 4.1.2 Схема коридорного розміщення трубок у пароперегрівачі

4.1 Розрахунок пароперегрівача

Теплота, яку сприймає пароперегрівач, кДж/м³:

де - ентальпія перегрітої пари на лінії насичення, визначаємо по I-S діаграмі:

кДж/м³

Визначимо ентальпію газів після пароперегрівача, кДж/м³:

де - ентальпія продуктів згорання на вході в пароперегрівач, кДж/м³;

- величина присосів повітря, кДж/м³;

- ентальпія присосів повітря, кДж/м³;

Знайдемо температуру димових газів на виході із пароперегрівача:

Визначення температурного натиску:

Рисунок 4.1.3 Схема температурного натиску

Середній температурний натиск, :

Середня температура газів в пароперегрівачі, :

Витрата димових газів через пароперегрівач, м³/с:

де ? коефіцієнт надлишку повітря на виході з пароперегрівача;

? об'єм димових газів, м³/м³;

Швидкість газів в міжтрубному просторі приймаємо за рекомендаціями [5] 12 м/с.



4.1.1 Визначення коефіцієнта тепловіддачі від стінки до перегрітої пари

Визначимо середню температуру пари, :

де ? температура перегрітої пари, ;

? температура насиченої пари, ;

Приймаємо швидкість пари в трубках W_п = 20 м/с за рекомендаціями [5].

Кількість паралельно увімкнутих змійовиків, шт.:

де D - паровиробництво, кг/с;

= 0,0799 м³/кг ? питомий об'єм пари;

d_в = 32 мм - внутрішній діаметр трубок пароперегрівача.

Кількість труб в ряду, шт.:

Коефіцієнт тепловіддачі від стінки до перегрітої пари, Вт/(м²•К), знаходимо за номограмами [5].

4.1.2 Визначення коефіцієнта тепловіддачі від газів до стінок трубок

Коефіцієнт тепловіддачі від газів до стінок трубок, Вт/(м²•К):

де = 0,65 - коефіцієнт, що враховує нерівномірність обмивання поверхні;

? коефіцієнт тепловіддачі конвекцією, Вт/(м²•К);

? коефіцієнт тепловіддачі випромінюванням, Вт/(м²•К).

Коефіцієнт тепловіддачі конвекцією для коридорного пучка труб знаходимо за номограмою [5]:

Коефіцієнт тепловіддачі випромінюванням знаходимо за номограмами [5].

Міра чорноти потоку газів:

де ? коефіцієнт послаблення променів, (1/м•МПа):

? коефіцієнт послаблення променів 3-х атомними газами, 1/м•МПа:

де = 0,173 - об'ємна доля водяної пари, (табл. 2.1);

? температура димових газів на виході з пароперегрівача;

? сумарний парціальний тиск 3-х атомних газів.

де =0,253 ? сумарна об'ємна доля 3-х атомних газів, (табл. 2.1).

? оптична товщина випромінювання, м:

де задаємося значенням кроку труб по ходу газів м;

Крок труб по фронту м;

Коефіцієнт тепловіддачі випромінюванням, Вт/(м²•К):

Коефіцієнт тепловіддачі від газів до стінок трубок, Вт/(м²•К):

Коефіцієнт теплопередачі для пароперегрівача, Вт/(м²•К):

де = 0,85 - коефіцієнт теплової ефективності поверхні, Вт/(м²•К);

Поверхня теплопередачі, м²:

Довжина одного змійовика пароперегрівача:

Площа живого перетину для проходу пари:

4.2 Розрахунок водяного економайзера

Рисунок 4.2.1 Схема розміщення змійовиків у водяному економайзері котла

Метою розрахунку водяного економайзеру є визначення його поверхні нагріву. Для цього виконаємо необхідні розрахунки.

Кількість тепла, яке передане воді в економайзері, визначається через тепловий баланс котла, кДж/м³:

Ентальпію газів після економайзера знаходимо через рівняння теплового балансу економайзера, кДж/м³:

де ? ентальпія продуктів згорання на вході в економайзер при .

- ентальпія продуктів згорання на виході з економайзера, кДж/м³;

- величина присосів повітря.

- ентальпія присосів повітря, кДж/м³.

Знаходимо температуру газів за економайзером за допомогою I-t графіка (табл. 2.4):

Ентальпія води на виході з економайзера, кДж/кг:

де ? ентальпія живильної води, ;. ;

-витрата води в економайзері, кг/с:

Визначимо по таблицям властивостей води ентальпію води при температурі насичення (:

Через те, що , то приймаємо економайзер киплячого типу, стальний гладко трубний змійовикового типу з наступними характеристиками:

S₁ = 40 мм - крок труб по фронту;

S₂ = 45 мм - крок труб по довжині;

Z₁ = 36 шт. - кількість труб по фронту;

Z₂ = 32 шт. - кількість труб по ходу газів;

L = 2300 мм - довжина труб.

Визначаємо ступінь сухості пари на виході з економайзера:

де ? ентальпія киплячої води при тиску парогенератора;

- теплота пароутворення.

4.2.1 Визначення коефіцієнта тепловіддачі від стінок до повітря

Середня температура димових газів, :

Швидкість газів в між трубному просторі приймаємо, м/с:

Коефіцієнт тепловіддачі конвекцією при поперечному обмиванні стінок трубок економайзера, Вт/(м²•К):

де = 38 мм -зовнішній діаметр трубок, мм;

? швидкість повітря в між трубному просторі, м/с;

Коефіцієнт тепловіддачі випромінюванням, Вт/(м²•К):

де = 0,8 - міра чорноти забрудненої поверхні;

T₃ - температура забрудненого повітря, К:

- міра чорноти газів:

Сумарний парціальний тиск 3-х атомних газів, МПа:

де =0,234 ? сумарна об'ємна доля 3-х атомних газів, (табл. 2.1).

Коефіцієнт послаблення променів, 1/м•МПа:

? коефіцієнт послаблення променів 3-х атомними газами, 1/м•МПа:

де = 0,164 - об'ємна доля водяної пари, (табл. 2.1);

? температура димових газів на виході з водяного економайзера;

? сумарний парціальний тиск 3-х атомних газів.

? оптична товщина випромінювання, м:

Крок труб по ходу газів м;

Крок труб по фронту м;

Коефіцієнт тепловіддачі випромінюванням, Вт/(м²•К):

Коефіцієнт тепловіддачі від газів до стінок трубок, Вт/(м²•К):

де = 0,95 - коефіцієнт, що враховує нерівномірність обмивання поверхні;

Коефіцієнт теплопередачі, Вт/(м²•К):

Визначення температурного натиску:

Середній температурний натиск,:

Рисунок 4.2.2 Схема температурного натиску

Визначимо поверхню теплопередачі економайзера, м²:

Кількість трубок в економайзері, шт.:

Визначимо кількість рядів трубок, шт.:

Визначимо розмір проколу економайзера, м:

4.3 Розрахунок повітропідігрівача

Рисунок 4.3.1 Схема повітропідігрівача

Кількість тепла, яке передалось повітрю в повітропідігрівачі визначається із теплового балансу:

де ентальпія холодного повітря при t_хп = 30⁰С, кДж/м³;

ентальпія повітря,що подається при t_п= 150 , кДж/м³;

= 1,34 - коефіцієнт надлишку повітря;

= 0,06 величина присосів повітря [2].

Ентальпія газів на виході з повітропідігрівача визначаємо за табл. 2.4 за температурою газів на виході з котла , кДж/м³:

Визначення температурного натиску:

Рисунок 4.3.2 ? Схема температурного натиску

Середній температурний натиск,:

Дійсний температурний натиск,:

де = 0,96 - коефіцієнт, який враховує непаралельність течії теплоносіїв;

4.3.1 Визначення коефіцієнта тепловіддачі від димових газів до стінок трубок

Середня температура газів в повітропідігрівачі, :

Швидкість газів в між трубному просторі приймаємо м/с;

Коефіцієнт тепловіддачі конвекцією, Вт/(м²•К):

де = 40 мм - внутрішній діаметр трубок повітропідігрівача, мм;

? швидкість газів в між трубному просторі, м/с;

, Вт/(м•К) - коефіцієнт теплопровідності;

- критерій Прандтля.

Через те, що товщина випромінюючого шару мала, то коефіцієнт тепловіддачі випромінюванням можна не враховувати, тоді:

4.3.2 Визначення коефіцієнта тепловіддачі від стінок до повітря

Середня температура повітря, :

Швидкість повітря, м/с:

Коефіцієнт тепловіддачі конвекцією при поперечному обмиванні труб повітрям повітропідігрівача, Вт/(м²•К):

де = 43 мм - зовнішній діаметр трубок пароперегрівача, мм;

Через те, що середня температура повітря , то променева складова не рахується, тоді коефіцієнт тепловіддачі від стінок до повітря буде:

Коефіцієнт теплопередачі, Вт/(м²•К):

де = 0,85 - коефіцієнт, який враховує вплив забруднення, неповноту змивання та перетоків повітря;

Визначимо поверхню теплопередачі повітропідігрівача, м²:

Довжина трубок повітропідігрівача, м:

де n = 792 шт. - кількість труб по кресленню;

Рисунок 4.3.3 Схема видалення продуктів згорання: 1 - Котел; 2 - Барабан котла; 3 - Пароперегрівач; 4 - Водяний економайзер; 5 - Повітропідігрівач; 6 - Циклон; 7 - Димосос; 8 - Димова труба.



5. Аеродинамічний розрахунок газового тракту парогенератора

5.1 Розрахунок місцевих опорів

Аеродинамічний розрахунок виконується з метою визначення втрат напору газу під час руху по тракту газоходу та визначення потужності димососу, який повинен подолати втрати напору.

Загальні втрати напору визначаються за формулою:

де ? втрати напору газу при обтіканні пароперегрівача;

? втрати газу при обтіканні водяного економайзеру;

? втрати газу при обтіканні повітропідігрівача.

Втрати напору газу при обтіканні пароперегрівача, Па:

де щільність газів, кг/м³:

? коефіцієнт опору коридорного пучка:

Втрати напору газу при обтіканні водяного економайзеру, Па:

Втрати напору газу при обтіканні повітропідігрівача, Па:

Загальні втрати напору, Па:

5.2 Вибір димососа

Витрати газів на виході з котла, :

Необхідна потужність димососа, кВт:

де ? КПД електродвигуна;

- коефіцієнти запасу.



Висновок

У даному курсовому проекті було зроблено розрахунок парогенератора БГ-20.

Були отримані такі характеристики котла:

1. КПД парового котла склав 93,9% , що є нормальним показником роботи котла;

2. Витрата палива B = 0,434 м³/с;

3. Температура димових газів на виході з:

- Топочної камери ;

- Пароперегрівача ;

- Водяного економайзера .

- Повітропідігрівача ;

4. Отримані наступні поверхні теплопередачі:

- Топочної камери м²;

- Пароперегрівача м²;

- Водяного економайзера м²

- Повітропідігрівача м²;



Список використаних джерел інформації

1. Кошельник В.М. Тепловой баланс парогенераторов промышленных предприятий. Харьков, ХПИ, 1985;

2. Шевелев А.А. Расчет теплообмена в топках парогенераторов промышленных предприятий. Харьков, ХПИ, 1985;

3. Ивановский А.Ю. Тепловой расчет конвективных поверхностей нагрева парогенераторов промышленных предприятий. Харьков, ХПИ, 1985;

4. Частухин В.И. Тепловой расчет промышленных парогенераторов. Киев, 1980;

5. Кузнецов Н. В., Митор В. В. Тепловой расчёт котельных агрегатов (нормативный метод). «Энергия» Москва 1973;

6. Александров В. Г. Паровые котлы средней и малой мощности. «Энергия» Москва 1986.

Размещено на Allbest.ru

...