Реконструкция отопительной котельной механического завода
Тепловые схемы котельных с паровыми и водогрейными котлами. Тепловой и аэродинамический расчеты парового котла, тепловой баланс, определение расхода топлива. Расчет газового и воздушного тракта. Структурные схемы автоматического регулирования процессов.
Рубрика | Производство и технологии |
Вид | дипломная работа |
Язык | русский |
Дата добавления | 27.03.2016 |
Размер файла | 3,3 M |
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.
Конструктивные характеристики парового котла ДЕ-25-14 ГМ
Таблица 2.1
№ п/п |
Наименование |
Размерность |
Значение |
|
1. |
Номинальная производительность |
т/ч |
25,0 |
|
2. |
Давление пара |
МПа |
1,4 |
|
3. |
Температура насыщенного пара |
°С |
194,0 |
|
4. |
Температура питательной воды |
°С |
104 |
|
5. |
Площадь поверхности нагрева |
м2 |
214,2 |
|
6. |
Объем топки |
м3 |
29,0 |
|
7. |
Живое сечение для прохода газов в котельном пучке |
м2 |
||
1 - конвективный пучок |
1,245 |
|||
2 - конвективный пучок |
0,851 |
|||
8. |
Температура уходящих газов |
С |
142 |
|
9. |
Расчетный КПД при сжигании газа |
% |
91,7 |
|
10. |
Площадь поверхности стен топки |
м |
64,22 |
|
11. |
Диаметр экранных труб |
мм |
51x2,5 |
|
12. |
Шаг труб боковых экранов |
мм |
55 |
|
13. |
Диаметр труб конвективных пучков |
мм |
51x2,5 |
|
14. |
Расположение труб |
|||
1 пучок |
шахматное |
|||
2 пучок |
коридорное |
|||
15. |
Поперечный шаг труб |
м |
0,11 |
|
16. |
Продольный шаг труб |
м |
0,11 |
|
17. |
Длина цилиндрической части барабана |
мм |
||
верхнего |
7500 |
|||
нижнего |
7500 |
|||
18. |
Габаритные размеры |
мм |
||
длина котла |
10195 |
|||
ширина котла |
5210 |
|||
высота котла |
6095 |
Расчет объемов и энтальпий воздуха и продуктов сгорания
В качестве топлива в котельной используется природный газ, подводимый по газопроводу Западная Сибирь-Центр.
Расчетные характеристики природного газа
Таблица 2.2
№ п/п |
Наименование |
Размерность |
Значение |
|
1. |
Газопровод Западная Сибирь-Центр |
|||
2. |
Состав газа по объему |
% |
||
СН4 |
94,1 |
|||
С2Н6 |
3,1 |
|||
С3Н8 |
0,6 |
|||
С4Н10 |
0,2 |
|||
С5Н12 и более тяжелые |
0,8 |
|||
непредельные углеводороды |
отсутствуют |
|||
N2 |
1,2 |
|||
С02 |
отсутствует |
|||
H2S |
отсутствует |
|||
О2 |
отсутствует |
|||
СО |
отсутствует |
|||
Н2 |
отсутствует |
|||
3. |
Низшая теплота сгорания сухого газа Qсн |
ккал/м3 |
9045 |
|
4. |
Плотность газа при 0°С и 101,3 кПа Ргс |
кг/м3 |
0,776 |
Теоретический объем воздуха, необходимый для полного сгорания:
V0 = 0.0476 ( 0.5ЧСО + 0.5ЧН2 + 1.5ЧH2S +?(m+n/4)Ч CmHn - 02)=
=0.0476Ч(2Ч94,1+3,5Ч3,1+5Ч0,6+6,5Ч0,2+8Ч0,8)= 9,98 м3/м3.
Теоретический объем азота в продуктах сгорания:
VоN2 = 0,79 Ч Vо + N2/100 = 0,79 хЧ9,98 + 1,2? 100= 7,896м3 /м3
Теоретический объем трехатомных газов:
VR02= 0,01 Ч (С02 + СО + H2S + ?m ЧCmHn) = 0,01Ч (1Ч 94,1 + 2 Ч 3,1 + 3 Ч 0,6+ 4 Ч0,2 + 5 Ч 0,8) = 1,069м3 /м3.
Теоретический объем водяных паров:
VоH2О=0,01x (H2S + H2+? n/2ЧCmHn+0,124Чd г.тл) +0,0161xV° =
= 0,01 х (2x94,1 + 3x3,1 + 4x0,6 + 5 х 0,2 + 6 х 0,8 + 0,124х10) + 0,0161х9,98 = 2,23м3/м3
где d г.тл =10г/м3 влагосодержание газообразного топлива.
Действительный объем водяных паров:
VH2О = VоH2О + 0,0161Ч(a-l)xV° = 2,23 + 0,0161 х (1,1 -1)х 9,98 = 2,246м3/м3.
Действительный объем продуктов сгорания:
Vr =VRO2 +VоN2 +VH20+(a-l)xV° = 1,069 + 7,896 + 2,246 + (1,1-1)х 9,98 = 12,21м3/м3.
Объемы газов, объемные доли трехатомных газов
Таблица 2.3
Величина, формула, размерность |
Топка |
Конвективный пучок |
Водяной экономайзер |
|
Коэффициент избытка воздуха после поверхности нагрева a" = a '+ Да |
1,1 |
1,2 |
1,3 |
|
Средний коэффициент избытка воздуха в газоходе поверхности нагрева aср = (a" + a)/2 |
1,075 |
1,175 |
1,25 |
|
Избыточное количество воздуха, м3 /м3 Vв изб.=V°Ч (acp.- l) |
0,749 |
1,747 |
2,495 |
|
Объем водяных паров, м3/м3 VH2О= Vо H2О +0,0161Ч(acp.- l)Ч Vо |
2,242 |
2,258 |
2,27 |
|
Действительный объем продуктов сгорания, м3/м3 Vг=VRO2+ VоN2+VH2O+(acp.- l)Ч Vо |
11,96 |
12,97 |
13,73 |
|
Объемная доля трехатомных газов r R02 = VRO2/Vг |
0,089 |
0,082 |
0,078 |
|
Объемная доля водяныз паров r H2O = VH2O/Vг |
0,188 |
0,174 |
0,165 |
|
Суммарная объемная доля Гп = ГR02 + ГН20 |
0,277 |
0,256 |
0,243 |
Таблица 2.4 Энтальпии продуктов сгорания
Поверхность нагрева |
Температура дымовых газов °С |
Энтальпия дымо- вых газов при а = 1,0 при нормальных условиях \°г, ккал/нм3 |
Энтальпия теорети чески необходимо го количества возду хапри нормальных условиях 1°, ккал/нм3 |
Энтальпия дымовых газов 1 = ог+(а-1) Ч1ов ккал/нм3 |
|
Топочная |
2000 |
8910 |
7308 |
9640,8 |
|
камера |
1900 |
8414 |
6909 |
9104,9 |
|
ат = 1,1 |
1800 |
7915 |
6510 |
8566 |
|
1700 |
7425 |
6120 |
8037 |
||
1600 |
6936 |
5731 |
7509,1 |
||
1500 |
6451 |
5341 |
6985,1 |
||
1400 |
5974 |
4952 |
6469,2 |
||
1300 |
5494 |
4563 |
5950,3 |
||
1200 |
5022 |
4183 |
5440,3 |
||
1100 |
4563 |
3804 |
4943,4 |
||
1000 |
4106 |
3425 |
4448,5 |
||
Фестон |
1500 |
6451 |
5341 |
7252,15 |
|
аф =1,15 |
1400 |
5974 |
4952 |
6716,8 |
|
1300 |
5494 |
4563 |
6178,45 |
||
1200 |
5022 |
4183 |
5649,45 |
||
1100 |
4563 |
3804 |
5133,6 |
||
1000 |
4106 |
3425 |
4619,75 |
||
900 |
3652 |
3055 |
4110,25 |
||
Конвективный |
1300 |
5494 |
4563 |
6406,6 |
|
пучок |
1200 |
5022 |
4183 |
5858,6 |
|
ак.п. = 1.2 |
1100 |
4563 |
3804 |
5323,8 |
|
1000 |
4106 |
3425 |
4791 |
||
900 |
3652 |
3055 |
4263 |
||
800 |
3204 |
2696 |
3743,2 |
||
700 |
2766 |
2336 |
3233,2 |
||
600 |
2341 |
1979 |
2736,8 |
||
500 |
1928 |
1631 |
2254,2 |
||
400 |
1523 |
1291 |
1781,2 |
||
300 |
1127 |
960 |
1319 |
||
Водяной |
500 |
1928 |
1631 |
2417,3 |
|
экономайзер |
400 |
1523 |
1291 |
1910,3 |
|
ав.эк. = 1-3 |
300 |
1127 |
960 |
1415 |
|
200 |
743 |
635 |
933,5 |
||
100 |
368 |
315 |
462,5 |
Тепловой баланс парового котла ДЕ 25-14 ГМ
Таблица 2.5
№ п/п |
Наименование величины размерность |
Расчетная формула |
Расчет |
|
1. |
Температура уходящих газов , tух °С |
Принята предварительно |
142 |
|
2. |
Энтальпия уходящих газов L, ккал/м3 |
Таблица 2.4 |
660,32 |
|
3. |
Температура холодного воздуха, поступающего в котел, tхв, °С |
Нормативный метод, п. 5-03 |
30 |
|
4. |
Энтальпия холодного воздуха, поступающего в котел, l°хв, ккал/м3 |
Таблица 2.4 |
94,5 |
|
5. |
Потери теплоты с уходящими газами, q2, % |
q2,= lух -аухЧ l°хв х100 Qpр |
660,32-1,3 х 94,5 Ч 100 = 594 9045 |
|
6. |
Потери теплоты от химическ. недожога q3, % |
Нормативный метод, таблица XX |
0,5 |
|
7. |
Потери теплоты от механического недожога q4, % |
Нормативный метод, п. 5-09 |
0 |
|
8. |
Потери теплоты от наружного охлаждения q5, % |
Нормативный метод, рис. 5-1 |
1,3 |
|
9. |
Суммарные потери теплоты в котле ?q, % |
?q = q2+q3+q5 |
5,94 + 0,5 +1,3 = 7,74 |
|
10. |
Коэффициент полезного действия котла (брутто) ?ка, % |
?ка,=100-?q |
100-7,74 = 92,26 |
|
11. |
Коэффициент сохранения теплоты Ф |
Ф = 1 - q ?ка +q5 |
1 - 1,3 = 0,986 92,26 +1,3 |
|
12. |
Расход воды на продувку котла Dnp ,т/ч |
Dnp. =Pnp.Ч D |
0,05x25 = 1,25 |
|
13. |
Полное количество теплоты, полезно отданное в котле Qк.a, ккал/ч |
Ок.а. =DЧ(iо-inв) + + Опр. Ч(i к.в.- i п.в.) |
25 103 х (665 -104,1) + +1,25103 х(194,5-104,1) = = 14112900 |
|
14. |
Расход топлива В, м3/ч, (м3/с) |
В= Qк.а Ч100 Qрр Ч ? к.а |
14112900 Ч100 = 9045x92,26 = 1691,2 |
Табл.
№ п/п |
Наименование величины, |
Расчетная формула |
Расчет |
|
1. |
Объем топочной камеры VT, м3 |
По конструктивным характеристикам |
29,0 |
|
2. |
Площадь радиационной поверхности нагрева Нлт, м2 |
По конструктивным характеристикам |
60,46 |
|
3. |
Полная поверхность стен топочной камеры FCT, м222 |
По конструктивным характеристикам |
64,22 |
|
4. |
Степень экранирования топки % |
Х = Hл.т Fc.т |
60,46 = 0,94 64,22 |
|
5. |
Эффективная толщина излучающего слоя S, м |
V S = 3,6 Ч Fc.т |
29,0 3,6 Ч 64,22 = 1,62 |
|
6. |
Суммарная объемная доля трехатомных газов и водяных паров гп |
Таблица 2.3 |
0,277 |
|
7. |
Произведение суммарного парциального давления газов на эффективную толщину излучающего слоя, рп xS |
pn Ч S = p Ч rn Ч S |
1 x 0,277 x 1,62 = 0,45 |
|
8. |
Коэффициент избытка воздуха на выходе из топки ат |
Нормативный метод, таблица XX |
1,1 |
|
9. |
Температура уходящих газов на выходе из топки &"т, °С |
Принята предварительно |
1200 |
|
10. |
Абсолютная температура уходящих газов на выходе из топки Т"т, К |
Г; = &"т + 273 |
1200 + 273=1473 |
|
11. |
Энтальпия уходящих газов на выходе из топки iт ккал ?м3 |
Таблица 2.4 |
5440,3 |
|
12 |
Объемная доля водяных паров rН2О |
Таблица 2.3 |
0,188 |
Расчет топки парового котла ДЕ 25-14 ГМ
Таблица 2.6
13 |
Коэффициент ослабления лучей для трехатомных газов k г r n 1/((м х кгс)/см2) |
0,2 |
|||
14 |
Соотношение содержаний углерода и водорода в рабочей массе Ср ? Нр |
0,12Ч? m ? nЧCmHn |
3,02 |
||
15 |
15. Коэффициент ослабления лучей сажистыми частицами кс,1/((м х кгс)/см2) |
0,151 |
|||
16 |
Коэффициент ослабления лучей для светящегося пламени к, 1/((м х кгс)/см2) |
К = КгЧ rп + Кс |
0,2 + 0,151= 0,351 |
||
17 |
Степень черноты светящегося пламени асв |
асв= 1- ? - (КгЧrп + Кс)рЧ с |
1-2,7 -0,351Ч1Ч1,62=0.463 |
||
18 |
Степень черноты несветящихся трехатомных газов аг |
аr= 1- ?- КгЧrп ЧрЧ S |
1-2,7 -0,2Ч1Ч1,62=0.255 |
||
19 |
Тепловое напряжение топочного объема Ккал ? м3ч ас |
qv = В Ч Qр р Vт |
1601,2 Ч9045 = 527 Ч103 29,0 |
||
20 |
Коэффициент усреднения, зависящий от теплового напряжения топочного объема m |
Нормативный метод, п. 6-07 0,26 |
0,26 |
||
21 |
Эффективная степень черноты факела аф |
аф =mхасв + (1-m)х аг |
0,26 х 0,403 + (1 - 0,26) х 0,255 = 0,27 |
||
22. |
Расположение горелок горизонтальное, в фронтовой стене в два ряда. |
||||
23. |
Количество горелок в I ряду п1 шт. |
По конструктивным характеристикам |
1 |
||
24. |
Количество горелок в I ряду п2, шт. |
По конструктивным характеристикам |
1 |
||
25. |
Высота расположения осей горелок I ряда hr1, м |
По конструктивным характеристикам |
1 |
||
26. |
Высота расположения осей горелок II ряда hr2, м |
По конструктивным характеристикам |
1,8 |
||
27. |
Расход газа через каждую горелку I и II рядов В1 В2, м3 /ч |
По конструктивным характеристикам |
660 |
||
28. |
Высота расположения осей горелок при расположении горелок в несколько рядов hr, м |
п1 х пг1 х В1 + п2 х hr2 + В2 п1 хВ1| +п2 хВ2 |
1x1x660 +1x1,8+ 660 1х660 +1х660 = 1,0 |
||
29. |
Общая высота топки (от пода до середины выходного окна) Нг, м |
По конструктивным характеристикам |
2,4 |
||
30. |
Относительное положение макси- мума температур пламени по высоте топки Хт |
Хт = hг Нг |
1,0 = 0,42 2,4 |
||
31. |
Параметр, зависящий от относительного положения максимума температур М |
М = 0,52-0,5 ххт |
0,52-0,5x0,42 = 0,31 |
||
32. |
Коэффициент, учитывающий снижение тепловосприятия вследствие загрязнения ж |
Нормативный метод, таблица 6-2 |
ж0,65 |
||
33. |
Угловой коэффициент боковых экранов Хб.э |
Нормативный метод, номограмма 1 |
0,92 |
||
34. |
Угловой коэффициент фронтового экрана хфэ |
Нормативный метод, номограмма 1 |
0,76 |
||
35. |
Угловой коэффициент заднего экрана хз.э. |
Нормативный метод, номограмма 1 |
0,72 |
||
36. |
Угловой коэффициент потолка хпэ |
Нормативный метод, номограмма 1 |
0,92 |
||
37. |
Коэффициент тепловой эффективности боковых экранов Шб.э. |
Шб.э. = ж х Хб.э. |
0,65 х 0,92 = 0,598 |
||
38. |
Коэффициент тепловой эффективности фронтового экрана Шф.э. |
ШФ.э. = ж х Хф.э. |
0,65x0,76 = 0,494 |
||
39. |
Коэффициент тепловой эффективности заднего экрана Шз.э. |
Шз.э. = ж Ч Х 3.3. |
0,65 х 0,72 = 0,468 |
||
40. |
Коэффициент тепловой эффективности потолка Шпэ |
Ш п.э. =ж х Хп.э. |
0,65x0,92 = 0,598 |
||
41. |
Средний коэффициент тепловой эффективности экрановШср |
2x Шб.э x Fбэ + Шcp. = Fст +Шф.э.ЧШф.э. + Шз.э. ЧFз.э. + FCT + Шn.a Ч FnЭ FCT |
2x0,598x25,52 + 104,55 0,494x12,92 + 104,55 0,468x17,89 + 104,55 + 0,598х13,9 = 0,513 104,55 |
||
42. |
Степень черноты топки ат |
ат = аФ аф+(1-аф)хШср |
0,27 0,27+ (1-0,27)х 0,513 = 0,419 |
||
43. |
Тепло, вносимое воздухом в топку, QB, ккал/м3 |
QB =ат xlx.B. |
1,1x94,5 = 103,95 |
||
44. |
Полезное тепловыделение в топке QT, ккал/м3 |
Qт = QрpЧ 100-q3-q4-q6 + 100-Q4 + Qв |
9045 х 100-0,5-0-0 + 100-0 + 103,95 = 9103,73 |
||
45. |
Энтальпия продуктов сгорания la, ккал/м3 |
Iа = Qт |
9103,73 |
||
46. |
Теоретическая температура горения Эа, °С |
Таблица 2.4 |
1899,78 |
||
47. |
Абсолютная теоретическая температура горения Та, К |
Ta=Эa+273 |
1899,78 + 273 = 2172,78 |
||
48. |
Средняя суммарная теплоемкость Vccp, ккал/(°С хм3) |
Vccp= Qт - I"т Эa - Эт |
9103,73 - 5440,3 = 5,24 1899,78-1200 |
||
49. |
Температура уходящих газов на выходе из топки ЭT, °С |
2172,78 0,379х (4,9х 0,51 З х104,55 x ( 108х0,986х - 273 = 0,419 x 2172,783 )0,6 1355,1x5,24 ) = 1170,73 |
|||
50. |
Энтальпия уходящих газов на выходе из топки I"т, ккал/м3 |
Таблица 2.4 |
5294,86 |
||
51. |
Тепло, переданное в топке излучением Qлт, ккал/м3 |
Qлт =?Ч(QT- I"т) |
0,986 x (9103,73 - 5294,86) = = 3755,55 |
||
52. |
Тепловая нагрузка лучевоспринимаю щей поверхности дл,ккал/(м2 хч) |
В х Qлт qл = Нлт |
1691,2x3755,55 60,46 = 105,1 xl03 |
||
53. |
Видимое теплонапряжение топочного объема qv ,ккал/(м3 х ч) |
B x Qрp qv = Vт |
1691,2x9045 29,0 = 527xl03 |
Так как полученная температура отличается от принятой менее чем на 100°С, расчет топки не требует уточнения (нормативный метод, п. 8-10)
Расчет конвективного пучка парового котла ДЕ 25-14 ГМ
Таблица 2.8
№ п/п |
Наименование величины, |
Расчетная формула |
Расчет |
|
1. |
Наружный диаметр труб конвективного пучка d, м |
По конструктивным характеристикам |
0,051 |
|
2. |
Полная поверхность нагрева конвективного пучка Нк, м2 |
Hрк„ = n ЧdЧI x Z |
3,14x0,051x1,61x894 = = 230,5 |
|
3. |
Живое сечение для прохода газов F, м2 |
F = aЧb-Z1 Ч iЧ d |
1,61x2,78-20x1,61x0,051 = = 2,84 |
|
4. |
Поперечный шаг труб St, м |
По конструктивным характеристикам |
0,11 |
|
5. |
Продольный шаг труб S2, м |
По конструктивным характеристикам |
0,1 |
|
6. |
Эффективная толщина излучающего слоя S, м |
S= 0,9Чd Ч (4 ЧS1ЧS2) - 1 (п d2 ) |
0,9х0,051х( 4 Ч 0,11х0,1) - 1 =(3,14 0,0512 ) = 0,201 |
|
7. |
Температура уходящих газов перед конвективным пучком °С |
Таблица 2.7 |
1103 |
|
8. |
Энтальпия уходящих газов перед конвективным пучком Г, ккал/м3 |
Таблица 2.7 |
5149,08 |
|
9. |
Температура уходящих газов за конвективным пучком ? ", °С |
Принята предварительно |
365 |
|
10. |
Энтальпия уходящих газов за конвективным пучком I", ккал/м3 |
Таблица 2.4 |
1619,43 |
|
11. |
Тепловосприятие конвективного пучка по балансу Q6, ккал/м3 |
Q6= ? x (i'-i") |
0,986 х (5149,08 -1619,43) = = 3480,24 |
|
12. |
Давление в барабане котла Рб , Мпа |
По конструктивным характеристикам |
1,3 |
|
13. |
Температура кипения воды при давлении в барабане котла tK, °С |
Таблицы теплофизических свойств воды и водяного пара |
191,61 |
|
14. |
Температурный напор Дt, °С |
Дt = Дt6-ДtM in Ч Дt6 ДtM |
(1103-191,61) - (365 -191,61) = in Ч (1103 -191,61) (365-191,61) = 444,73 |
|
15. |
Средняя температура уходящих газов ? ср °С |
? ' + ? " ? ср = 2 |
1103 + 365 2 = 734 2 |
|
16. |
Средняя абсолютная температура уходящих газов Тср, |
Тср=?ср + 273 |
734 + 273 = 1007 |
|
17. |
Действительный объем продуктов сгорания Vr, нм3/нм3 |
Таблица 2.3 |
12,97 |
|
18. |
Средняя скорость газов в конвективном пучке Wr, м/с |
Wr = Bp ЧVr Ч Тср 3600 Ч F Ч273 |
1355,1 х 12,97 х 1007 3600 x 2,84x2 73 = 6,34 |
|
19. |
Объемная доля водяных паровГН20 |
Таблица 2.3 |
0,1 74 |
|
20. |
Относительный поперечный шаг труб конвективного пучка ?1 |
?1 = S1 d |
0,11 =2,16 0,051 |
|
21. |
Относительный продольный шаг труб конвективного пучка ?2 |
?2 = S2 d |
0,1 = 1,96 0,051 |
|
22. |
Коэффициент теплоотдачи ан, ккал/(м2 х°Схч) |
Нормативный метод, номограмма 12 |
43 |
|
23. |
Поправка на число рядов по ходу газов Cz |
Нормативный метод, номограмма 12 |
1,0 |
|
24. |
Поправка на геометрическую компоновку пучка |
Cs= 1+(2x ?1-3)x(1-?2)3)-2 2 |
1 + (2x2,16-3)x(l-1,96 )3 )-2= = 1,0 2 |
|
25. |
Поправка на влияние изменения физичес ких характеристик от температуры и состава уходящих газов СФ |
Нормативный метод, номограмма 12 |
1,02 |
|
26. |
Коэффициент теплоотдачи конвекцией ак, ккал/(м2 хСхч) |
ак =ан x Cz x Cs х Сф |
43 x 1,0 x 1,0 x 1,02 = 43,86 |
|
27. |
Температура загрязненной стенки труб t3(Дt = 25°C),°С |
t3 = tK + Дt |
191,61 + 25 = 216,61 |
|
28. |
Абсолютная температура загрязненной стенки труб Т3, |
T3=t3+273 |
216,61 + 273 = 489,61 |
|
29. |
Суммарная объемная доля трехатомных газов и водяных паров гп |
Таблица 2.3 |
0,256 |
|
30. |
Произведение суммарного парциального давления газов на эффективную толщину излучающего слоя, рп ЧS |
РnЧS = pЧrnЧS |
1x0,256x0,201 = 0,052 |
|
31. |
Коэффициент ослабления лучей для трехатомных газов Kr Ч rп, 1/((мхкгс)/см2) |
0,888 |
||
32. |
Суммарная оптическая толщина продуктов сгорания. kpS |
kpS = kr rn Чpn Ч S |
0,888x1x0,201 = 0,179 |
|
33. |
Степень черноты газового потока , а |
a = 1- ?-kPS |
1- 2,7-0,179 =0,163 |
|
34. |
Степень черноты заг- рязнения стенок луче- воспринимающих по- верхностей а3 |
Нормативный метод, п. 7-32 |
||
35. |
Коэффициент теплоотдачи излучением ал, ккал/(м2 Чч Ч°С) |
13,22 |
||
36. |
Коэффициент использования о |
Нормативный метод, п. 7-50 |
0,95 |
|
37. |
Коэффициент теплоотдачи а1, ккал/(м2 х ч х°С) |
а1= о (ак +ал) |
0,95 х (43,86+ 13,22) = 54,23 |
|
38. |
Коэффициент тепловой эффективности Ш |
Нормативный метод, п. 7-55 |
0,85 |
|
39. |
Коэффициент теплопередачи к, ккал /(м2 х ч х °С) |
к, = Ш Ч а1 |
0,85 х 54,23 = 46,09 |
|
40. |
Тепловосприятие конвективного пучка QK, ккал / м3 |
QK,= kЧHкЧДt Вр |
46,09 Ч230,5Ч444,73 1355,1 = 3486,61 |
|
41. |
Отношение тепловосприятий А, % |
Д= |Q6-Qк| Ч100 Q6 |
3480,24 -3486,61 Ч 100 3480,24 = 0,18 |
Так как расхождение между значениями тепловосприятий по уравнениям баланса и теплопередачи не превышает 2 %, расчет конвективного пучка не требует уточнения.
Расчет водяного экономайзера
К установке принимается блочный чугунный экономайзер системы ВТИ марки ЭП1-808
Таблица 2.9
№ |
Наименование |
Расчетная формула |
Расчет |
|
п/п |
величины, размерность |
|||
1. |
Полная поверхность нагрева экономайзера Нэ, м2 |
По конструктивным характеристикам |
808 |
|
2. |
Количество труб в горизонтальном ряду Z , шт. |
По конструктивным характеристикам |
9 |
|
3. |
Количество рядов труб по ходу газов Z2, шт. |
По конструктивным характеристикам |
20 |
|
4. |
Длина трубы I, м |
По конструктивным характеристикам |
3 |
|
5. |
Живое сечение для прохода газов одной трубы FTp, м2 |
По конструктивным характеристикам |
0,184 |
|
6. |
Живое сечение |
|||
для прохода |
F = ZlЧFTp. |
9 Ч0,184 = 1,66 |
||
газов F, м2 |
||||
7. |
Температура уходящих газов перед экономайзером Э, °С |
Таблица 2.8 |
365 |
|
8. |
Энтальпия уходящих газов перед экономайзером i, ккал/м3 |
Таблица 2.8 |
1619,43 |
|
9. |
Температура уходящих газов за экономайзером Э", °С |
Принята предварительрно |
142 |
|
10. |
Энтальпия уходящих газов за экономайзером i", ккал/м3 |
Таблица 2.4 |
538,8 |
|
11. |
Тепловосприятие экономайзера по балансу Qб, ккал/м3 |
Qб =? Ч (i'-i"+ДаЧi°прс) |
0,986х(1619,43-538,8 + +0,1x94,5) = 1074,85 |
|
12. |
Температура воды на входе в экономайзер t, °С |
100 |
||
13. |
Энтальпия воды на входе в экономайзер h', ккал / кг |
Таблицы теплофизических свойств воды и водяного пара |
100,02 |
|
14. |
Энтальпия воды на выходе в экономайзер h", ккал / кг |
QбЧВр h" = D + Dпр + h |
,955хад761 + Ю0,02 = (5,56 + 0,28) = 161,51 |
|
15. |
Температура воды на выходе из экономайзера t", °С |
Таблицы теплофизических свойств воды и водяного пара |
160,18 |
|
16. |
Средняя температура уходящих газов Эср , °С |
Эср =_Э'+Э" 2 |
365 + 142 =253,5 2 2 |
|
17. |
Средняя абсолютная температура уходя- щих газов ТсР. К |
Тср = Эср + 273 |
253,5 + 273 = 526,5 |
|
18. |
Действительный объем продуктов сгорания Vr, нм3/нм3 |
Таблица 2.3 |
13,73 |
|
19. |
Средняя скорость газов в экономайзере Wr, м/с |
Wr, = ВрЧVрЧ(?ср+273) 3600 Ч F Ч 273 |
1691,2x13,73 х (253,5+ 273) 3600x1,66x273 = 7,5 |
|
20. |
Температурный напор Дt, °С |
Дt = Дt6-ДtM In Ч Дtб ДtM |
(365 -160,18)-(142-100) _(365-160,18) Iп (142-100) = 102,76 |
|
21. |
Поправка С9 |
Нормативный метод, номограмма 20 |
1,01 |
|
22. |
Коэффициент kн |
Нормативный метод, номограмма 20 |
21,5 |
|
23. |
Коэффициент теплопередачи к, ккал/(м2 хчх°с) |
k = kH Ч C9 |
21,5 Ч 1,01 = 21,7 |
|
24. |
Тепловосприятие экономайзера по уравнению теплопередачи Qэ, ккал/м3 |
Qэ = к Ч Нэ Ч Дt Вр |
21,7x808x102,76 1691,2 = 1065,5 |
|
25. |
Отношение тепловосприятий Д, % |
Д = Q б- Qэ Ч 100 Q6 |
1074,85-1065,5 Ч 100 =1074,85 = 0,87 |
Так как расхождение между значениями тепловосприятий по уравнениям баланса и теплопередачи не превышает 2 %, расчет водяного экономайзера не требует уточнения.
Уточнение теплового баланса парового котла ДЕ 25-14 ГМ
Таблица 2.10
№ п/п |
Наименование величины, |
Расчетная формула |
Расчет |
|
1. |
Располагаемая теплота топлива Qpр ккал/м3 |
Qpр = Qсн |
9045 |
|
2. |
Коэффициент полезного действия котла ?ка - % |
?ка.=100-?q |
100 - 7,74 = 92,26 |
|
3. |
Потеря теплоты от химического недожога q3, % |
Нормативный метод |
0,5 |
|
4. |
Потеря теплоты от механического недожога q4, % |
Нормативный метод |
0 |
|
5. |
Теплота, переданная излучением в топке Qлт, ккал/м3 |
Таблица 2.6 |
3755,55 |
|
6. |
Тепловосприятие конвективного пучка QK, ккал/м3 |
Таблица 2.8 |
3486,61 |
|
7. |
Тепловосприятие экономайзера Qэ, ккал/м3 |
Таблица 2.9 |
1065,5 |
|
8. |
Невязка теплового баланса ДQ, ккал/м3 |
ДQ = QpрЧ?ка - (Qпт + Qф + Qк +Qэ)Ч (l00 - q4) 100 |
9045x0,9226 - (3755,55 + + 3486,61 +1065,5) Ч 100-0 100= 13,74 |
|
9. |
Относительная невязка теплового баланса Д Q , %Qpр |
AQ Ч 100 Qpр |
13, 74 Ч 100 = 0,15 9045 |
Так как относительная невязка теплового баланса не превышает 0,5 %, тепловой расчет парового котла ДЕ 25-14 ГМ закончен.
2.2 Аэродинамический расчет парового котла
Целью аэродинамического расчета котельной установки (расчет тяги и дутья) является выбор необходимых тягодутьевых машин на основе определения производительности тяговой и дутьевой систем и перепада полных давлений в газовом и воздушном трактах. Кроме того, в ходе расчета проводится оптимизация элементов и участков газовоздушного тракта, обеспечивающая минимальные расчетные затраты, а также опреде- ляются расчетные данные для конструирования газовоздухопроводов.
Газовоздушный тракт котла ДЕ 25-14 ГМ включает в себя воздухо- проводы холодного воздуха, запорные и регулирующие органы, тягодуть- евые машины, газоходы и дымовую трубу.
Нормальная работа котельной установки возможна при условии непрерывной подачи в топку воздуха, необходимого для горения топлива, и удаления в атмосферу продуктов сгорания после их охлаждения. Схемы организации подачи воздуха в топку и перемещения продуктов сгорания в газоходах котла показаны ниже.
В системе, представленной на схеме, подача воздуха в топку осуществляется вентилятором, а продукты сгорания удаляются дымососом. При этой системе воздушный тракт находится под давлением, а газовый тракт - под разрежением.
2.2.1 Расчет газового тракта Сопротивление конвективного пучка
Таблица 2.11
№ п/п |
Наименование величины, размерность |
Расчетная формула |
Расчет |
|
1. |
Средняя температура газов Эср , °С |
Таблица 2.8 |
734 |
|
2. |
Средняя скорость газов Wr м/с |
Таблица 2.8 |
8,6 |
|
3. |
Наружный диаметр труб конвективного пучка d, м |
По конструктивным характеристикам |
0,051 |
|
4. |
Поперечный шаг труб S1, м |
По конструктивным характеристикам |
0,11 |
|
5. |
Продольный шаг труб S2, м |
По конструктивным характеристикам |
0,1 |
|
6. |
Относительный поперечный шаг труб конвективного пучка |
?1 = S1 d |
0,11 =2,16 0,051 |
|
7. |
Относительный продольный шаг труб конвективного пучка, ?2 |
?2 = S2 d |
0,1 =1,96 0,051 |
|
8. |
Отношение ? |
? = S1 - d S2 -d |
0,11-0,051 = 1,2 0,1- 0,051 |
|
9. |
Коэффициент сопротивления ж,гр |
Нормативный метод, рис. VII-6 |
0,52 |
|
10. |
Поправочный коэффициент Со |
Нормативный метод, рис. VII-6 |
0,715 |
|
11. |
Поправочный коэффициент CRе |
Нормативный метод, рис. VII-6 |
0,68 |
|
12. |
Коэффициент сопротивления, отнесенный к одному ряду пучка, ж0 |
жо =жгрЧС?ЧСRе |
0,52x0,715x0,68=0,253 |
|