Тепловой расчет котельного агрегата

Размещено на http://www.allbest.ru/

ФЕДЕРАЛЬНОЕ АГЕНТСТВО ЖЕЛЕЗНОДОРОЖНОГО ТРАНСПОРТА

ФЕДЕРАЛЬНОЕ ГОСУДАРСТВЕННОЕ БЮДЖЕТНОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ

УЧРЕЖДЕНИЕ ВЫСШЕГО ОБРАЗОВАНИЯ

«МОСКОВСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ ПУТЕЙ СООБЩЕНИЯ

ИМПЕРАТОРА НИКОЛАЯ II»

(МГУПС (МИИТ)

Кафедра: «Теплоэнергетика и водоснабжение на железнодорожном транспорте»

КУРСОВАЯ ПРОЕКТ

по дисциплине: «Котельные установки»

тема: «Тепловой расчет котельного агрегата»

Направление/специальность: Теплоэнергетика и теплотехника

Профиль/факультет: Промышленная теплоэнергетика

Квалификация (степень) выпускника: бакалавр

Выполнил: студент 3 курса Семенов О.И.

Шифр:1340-ц/ЭНб-0443

Проверил: к.т.н., доц.: Драбкина Е.В.

Москва 2016-2017 г.

Содержание

Введение

1. Выбор типа топочного устройства и способа сжигания топлива

2. Выбор коэффициента избытка воздуха в топке и присосов воздуха по газоходам котлоагрегата

3. Определение объемов и энтальпии продуктов сгорания топлива

4. Тепловой баланса, КПД брутто

5. Расход топлива

6. Расчет теплообмена в топке

7. Расчет фестона

8. Расчет пароперегревателя

9. Тепловой расчет конвективного пучка

10. Расчет экономайзера

11. Невязка теплового баланса

Выводы

Список используемой литературы

Введение

Целью данного курсового проекта является ознакомление с проектированием и расчетом котла, тепловыми, физическими и химическими процессами, которые протекают в котле при производстве тепловой энергии.

Для проектирования задан тип котла - ДЕ-25-ГМ, а также тип топлива - природный газ.

В курсовом проекте в первую очередь определяется режим сжигания топлива в топке: сколько воздуха необходимо для полного химического сгорания и сколько соответственно продуктов сгорания и теплоты при этом выделяется.

Далее рассчитывается тепловой баланс котла, который состоит, собственно, в определении его эффективности (какая часть теплоты от сжигания газа идёт непосредственно на нагрев поверхностей теплопередачи), определении необходимого расхода топлива и КПД.

Определяются геометрические характеристики топки и конвективных пучков.

Проводится поверочный расчет теплообмена в топочной камере, поверочный расчет теплообмена в конвективном пучке.

Следующим шагом идёт определение невязки теплового баланса и конструктивный расчет экономайзера.

1. Выбор типа топочного устройства и способа сжигания топлива

котельная сгорание топливо

Для котлов ДЕ-25 при сжигании газа применяют горелку ГМП-16.

Газомазутная горелка ГМП-16 предназначена для раздельного сжигания жидкого и газообразного топливаи применяются на котлах типа Е (ДЕ).

Газомазутная горелка ГМП 16; где цифра обозначает номинальную тепловую мощность горелки в Гкал/ч.

Выпускается горелка ГМП-16 правого направления вращения воздуха. Правым направлением горелки ГМП-16 считается направление вращения воздуха по часовой стрелке (правое - П) если смотреть на горелку с фронта котла.

Основными элементами горелки ГМП 16 являются: паромеханическая форсунка, газовая часть, лопаточный завихритель воздуха, опора.

Паромеханическая форсунка ГМП-16 служит для распыливания жидкого топлива и состоит из топливного ствола, паровой трубы, топливного завихрителя, парового завихрителя, распределительной шайбы, накидной гайки, корпуса, фланца, скобы и винта.

Топливный завихритель форсунки ГМП-16, паровой завихритель форсунки ГМП-16, распределительная шайба форсунки ГМП-16 и накидная гайка форсунки ГМП-16 образуют распыливающую головку форсунки ГМП-16.

Жидкое топливо и пар форсунки ГМП-16 подаются в топливный и паровой каналы фланца и дальше в каналы в корпусе форсунки ГМП 16 далее из корпуса жидкое топливо попадает в топливный ствол, а пар в кольцевой канал между наружной поверхностью топливного ствола и внутренней поверхностью паровой трубы.

В распыливающей головке паромеханической форсунки ГМП-16 которую образуют топливный завихритель форсунки ГМП-16, паровой завихритель форсунки ГМП-16, распределительная шайба форсунки ГМП-16 и накидная гайка форсунки ГМП-16, жидкое топливо через отверстия распределительной шайбы поступает в кольцевой канал топливного завихрителя и далее, по тангенциальным каналам, попадает в камеру завихрения, приобретая поступательно-вращательное движение правого или левого напровления. Выходя из сопла топливного завихрителя в виде пленки, жидкое топливо распадается на мелкие капли, образуя конус распыла.

Паровой завихритель форсунки ГМП-16 имеет тангенциальные каналы для закручивания парового потока, камеру завихрения и выходное отверстие. Пар, выходя закрученным потоком из завихрителя форсунки ГМП-16 участвует в процессе распыливания топлива. Направление закручивания топлива, пара и воздуха предусмотрено в одну сторону.

Рабочей поверхностью распределительной шайбы форсунки ГМП-16 является поверхность, к которой примыкает топливный завихритель. Необходимая плотность прилегания между топливным завихрителем, паровым завихрителем и распределительной шайбой достигается за счёт высокой четкости обработки, прилегающих поверхностей деталей форсунки ГМП-16.

Топливный завихритель, паровой завихритель и распределительная шайба форсунки ГМП-16 для увеличения износостойкости изготавливаются из стали ХВГ с последующей термообработкой.

Регулировать глубину вхождения форсунки ГМП-16 относительно воздушного завихрителя и менять угол относительно оси горелки ГМП 16 или топки котла ДЕ при проведении пусконаладочных работ позволяет крепление фланца.

На фронтальной плоскости горелки ГМП-16 имеются газоподводящий патрубок и патрубки для установки запально-защитного устройства и фотодатчика. Газовая часть горелки ГМ-16 представляет собой устройство, состоящее из газового кольцевого коллектора с газовыводящими отверстиями и подводящей трубы. Кольцевой коллектор горелки ГМП-16 в сечении имеет прямоугольную форму. К торцу газового коллектора присоединен обтекатель для плавного входа воздуха в воздухо-направляющее устройство (ВНУ).

Внутри газового коллектора горелки ГМП 16 приварена разделительная обечайка, позволяющая равномерно распределять газ по коллектору при наличии одной газоподводящей трубы и сравнительно высокой скорости газа на входе в коллектор. Газовыводящие отверстия в коллекторе расположены в один ряд. Расположение газовых отверстий рассчитаны с учётом оптимального поступления газовых струй в воздушный поток.

Завихритель лопаточный правого или левого вращения воздушного потока горелки ГМП-16 является одним из основных узлов в проточной части ВНУ горелки. Лопаточный завихритель горелки ГМП-16 состоит из профильных лопаток, внутренней и внешней обечаек. Профильные лопатки позволяют уменьшить аэродинамическое сопротивление, создаваемое в ВНУ.

Стальная сварная опора виде кольца с цилиндрическими выступами с обеих сторон предназначена для крепления горелки к фронту котла.

Горелка ГМП-16 являются вихревой - практически все количество воздуха проходит через осевой завихритель

В качестве топлива для котла ДЕ-25 является природный газ газопровода Cаратов - Москва.

Таблица 1

Состав топлива газопровода Саратов - Москва

СН4	С2Н6	С3Н8	С4Н10	С5Н12	С6Н14	N2	СО2
90,29	2,8	1,10	0,75	0,34	0,20	4,2	0,32

Низшая теплотворная способность газа =37010 кДж/м3.

2. Выбор коэффициента избытка воздуха в топке и присосов воздуха по газоходам котлоагрегата

Коэффициент избытка воздуха на выходе из топки для котлов небольшой мощности, в частности для котла ДЕ-25, работающего на газе, принимается в равным [1].

Коэффициент избытка воздуха в сечении за поверхностью нагрева газового тракта котла с уравновешенной тягой определяется суммированием коэффициента избытка воздуха в топке с присосами в газоходах котла , расположенных между топкой и рассматриваемой поверхностью нагрева.

Таблица 2

Избытки воздуха и присосы по газоходам котла

Наименование газохода
1. Топка. фестон	1,15	0,1
2. Пароперегреватель	1,2	0,05
3. Конвективный пучок	1,25	0,05
4. Экономайзер	1,31	0,06

3. Определение объемов и энтальпии продуктов сгорания топлива

Теоретический объем воздуха, необходимого для полного сгорания газа

,м3/м3

, м3/м3

Теоретический объем азота в продуктах сгорания

, м3/м3

, м3/м3

Объем трехатомных газов

, м3/м3

, м3/м3

Определение теоретического объема водяных паров,

, м3/м3

,

Определение теоретического объема продуктов сгорания

, м3/м3

, м3/м3

Определение действительного объема водяных паров, м3/ м3

Определение действительного объема продуктов сгорания, м3/ м3

Результаты расчета действительных объемов продуктов сгорания по газоходах котлоагрегата сведен в таблицу 3.

Таблица 3

Характеристика продуктов сгорания в поверхностях нагрева

Величина	Поверхность нагрева
	Топка и фестон	Паропе-регреватель	Конвективный пучок	Экономайзер
Коэффициент избытка воздуха после поверхности нагрева	1,15	1,2	1,25	1,31
Средний коэффициент избытка воздуха	1,15	1,175	1,225	1,28
Объем водяных паров, м3/м3	2,204	2,208	2,215	2,224
Полный объем продуктов сгорания, м3/кг	12,48	12,73	13,23	13,77
Объемная доля трехатомных газов	0,084	0,082	0,079	0,076
Объемная доля водяных паров	0,177	0,173	0,168	0,161
Доля трехатомных газов и водяных паров	0,261	0,256	0,247	0,238

Расчеты по определению энтальпий теоретического объема воздуха и продуктов сгорания сводим в таблицу 5. Значения энтальпии воздуха, трехатомных газов, теоретического объема азота, теоретического объема водяных паров принимаются по таблице 4, кДж/м3.

Энтальпия продуктов сгорания топлива, кДж/м3



Результаты расчета энтальпии продуктов сгорания по газоходам котлоагрегата сводим в таблицу 4.

Таблица 4

Энтальпии теоретических объемов воздуха и продуктов сгорания, кДж/м3

Температура , °С	м3/кг	м3/кг	м3/кг	м3/кг
100	1271	179	1008	326	1512
200	2556	365	2018	656	3039
300	3864	587	3036	995	4618
400	5199	811	4069	1345	6225
500	6567	1044	5125	1706	7876
600	7957	1286	6202	2080	9567
700	9386	1535	7306	2464	11305
800	10828	1790	8437	2862	13089
900	12305	2050	9582	3273	14904
1000	13790	2314	10748	3697	16759
1100	15287	2581	11925	4132	18638
1200	16818	2853	13121	4578	20551
1300	18346	3126	14325	5036	22487
1400	19894	3402	15546	5503	24451
1500	21448	3678	16773	5978	26428
1600	23018	3958	18003	6463	28425
1700	24590	4238	19247	6952	30437
1800	26177	4521	20491	7456	32468
1900	27762	4802	21747	7957	34506
2000	29360	5086	23001	8467	36554

Таблица 5

Энтальпии продуктов сгорания в газоходах, кДж/м3

, °С			Участки газового тракта и коэффициент избытка воздуха
			Топка и фестон	Паропе-регреватель	Конвективный пучок	Экономайзер
100	1512	1271				1906
200	3039	2556				3831
300	4618	3864				5816
400	6225	5199			7524	7836
500	7876	6567		9189	9517
600	9567	7957		11159	11557
700	11305	9386		13182	13652
800	13089	10828		15254	15796
900	14904	12305	16750	17365	17981
1000	16759	13790	18828	19517	20207
1100	18638	15287	20931	21695	22460
1200	20551	16818	23074	23915	24756
1300	22487	18346	25239	26156
1400	24451	19894	27435	28430
1500	26428	21448	29646	30718
1600	28425	23018	31877
1700	30437	24590	34126
1800	32468	26177	36394
1900	34506	27762	38670
2000	36554	29360	40958



кДж/м3

4. Тепловой баланса, КПД брутто

Тепловой баланс составляется на 1 м3 газообразного топлива при нормальных условиях.

Располагаемая теплота газообразного топлива

, кДж/м3

где - низшая теплота сгорания топлива, кДж/м3;

, кДж/м3

Тепловой баланс котла составляется применительно к установившемуся тепловому режиму, а потери теплоты выражаются в процентах располагаемой теплоты.

х100%

Потеря тепла с уходящими газами в окружающую среду определяется по следующей формуле

х100%

где - энтальпия уходящих газов, кДж/м3 .

Определяется интерполяцией по данным таблицы 5 по заданной температуре уходящих газов , °С.

- коэффициент избытка воздуха;

- энтальпия холодного воздуха при расчетной температуре °С и .

, кДж/м3

, кДж/м3

Энтальпия уходящих газов

, кДж/м3

Потеря тепла с уходящими газами в окружающую среду

%

Потеря тепла от химической неполноты сгорания топлива %, обусловлена суммарной теплотой сгорания продуктов неполного горения, остающихся в дымовых газах. Для проектируемого котла =0,5 %.

Потеря теплоты от механической неполноты сгорания топлива наблюдается только при сжигании твердого топлива. Для проектируемого котла =0 %.

Потеря тепла от наружного охлаждения % принимается в зависимости от паропроизводительности котла D, кг/с. Для котла ДЕ-25 составляет =1,2 %.

Потеря в виде физической теплоты шлаков %.

КПД брутто (%) котельного агрегата вычисляется по уравнению обратного теплового баланса

, %

, %

Коэффициент полезного действия

, %

, %

Потеря тепла в окружающую среду при расчете теплообмена в отдельных поверхностях нагрева учитывается коэффициентом сохранения тепла



5. Расход топлива

Полное количество теплоты, полезно отданной в котельном агрегате, кВт:

где - расчетная паропроизводительность котла, кг/с;

- энтальпии соответственно насыщенного пара, питательной воды и кипящей воды в барабане парового котла, кДж/м3;

, кДж/м3

, кДж/м3

, кДж/м3

- расход продувочной воды из барабанного парового котла, кг/с, при величине непрерывной продувки р, %,

кг/с

кВт

Расход топлива, подаваемого в топку котла

, м3/с

, м3/с

Расчетный расход топлива

, м3/с

, м3/с

6. Расчет теплообмена в топке

Полная площадь поверхности стен топки (FСТ, м2) вычисляется по размерам поверхностей, ограничивающих объем топочной , м2

Объем топки , м3

Предварительно задаются температурой продуктов сгорания на выходе из топочной камеры , ориентируясь на данные таблицы 10 [1].

Для нашего расчета принимаем =1000 °С.

Для принятой в п. 6 температуры определяем энтальпию продуктов сгорания на выходе из топки по таблице 5.

кДж/кг

Подсчитаем полезное тепловыделение в топке, кДж/м3



где - теплота, вносимая в топку воздухом, кДж/м3. Для котлов, не имеющих воздухоподогревателя, кДж/кг:

кДж/м3

кДж/м3

Определим коэффициент тепловой эффективности экранов

Определяется эффективная толщина излучающего слоя, м:

Рассчитывается коэффициент поглощения топочной среды , который определяет относительное изменение интенсивности луча в поглощающем слое единичной толщины и характеризует полную поглощательную способность среды.

При сжигании газообразного топлива коэффициент поглощения лучей зависит от коэффициентов поглощения лучей трехатомными газами и сажистыми частицами, (м•МПа)-1

где - суммарная объемная доля трехатомных газов;

Коэффициент поглощения лучей трехатомными газами определяется по формуле, (м•МПа)-1

где - парциальное давление трехатомных газов, МПа;

- объемная доля водяных паров;

- абсолютная температура на выходе из топочной камеры, К.

Коэффициент поглощения лучей сажистымы частицами, (м•МПа)-1

Cтепень черноты светящейся части факела

Степень черноты несветящихся трехатомных газов

Степень черноты факела

Степень черноты топки

Относительное положение максимума температуры для большинства топлив определяется как отношение высоты размещения горелок к общей высоте топки

где - расстояние от пода топки или от середины холодной воронки до оси горелок, м;

- расстояние от пода топки до середины выходного окна топки, м.

Определяется параметр М

Адиабатная температура горения. По значению , равному энтальпии продуктов сгорания Іа получаем значение адиабатной температуры , °С. Абсолютное значение температуры , К.

=37270 кДж/м3

=1838 °С

К

Определяем среднюю суммарную теплоемкость продуктов сгорания на 1 кг сжигаемого твердого топлива при нормальных условиях, кДж/(м3•К):

Определяется действительная температура на выходе из топки, °С:

, °С

, °С

Полученная температура на выходе из топки сравнивается с температурой, принятой ранее. Поскольку расхождение между полученной температурой и ранее принятой на выходе из топки не превышает ±100 °С, то расчет считается оконченным. Дальнейшие расчеты ведем по значению температуры принятой ранее.

Удельное тепловосприятие топки, кДж/м3

кДж/м3

где - коэффициент сохранения теплоты.

Среднее тепловое напряжение поверхности нагрева топки, кВт/м2:

кВт/м2

7. Расчет фестона

Температура газов на выходе из фестона

°С

Количество теплоты, отданной газами в рассчитываемой поверхности, кДж/кг:



кДж/кг

где - коэффициент сохранения теплоты;

- энтальпия газов на входе в фестон, кДж/кг;

Коэффициент теплоотдачи излучением

Коэффициент теплоотдачи излучением

Средняя температура газа в поверхности

, °С; , К.

°С

К

Температурный напор , °С



где и - большая и меньшая разности температур теплообменивающихся сред на границах поверхности, °С.

Для котельного пучка

; ,

где - температура котловой воды, равная температуре насыщения при давлении в барабане, °С [см. 2, прил. IV].

°С

°С

°С

Средний расход дымовых газов, м3/с

м3/с

где - объем 1кг газов при нормальных условиях, м3/кг;

Средняя скорость газов в поверхности, м/с

 м/с

Коэффициент теплоотдачи конвекцией , Вт/(м2·К), от дымовых газов к стенке при поперечном омывании коридорного пучка определяется по рис. П4.4 [1]:

Вт/(м2·К)

где - поправка на число поперечных рядов труб по ходу газов;

- поправка на компоновку пучка;

- поправка, которая учитывает влияние на коэффициент теплоотдачи изменений физических характеристик греющей среды при изменении температуры и состава.

Эффективная толщина излучающего слоя, м

, м

где и -- поперечный и продольный шаги труб, м.

Коэффициент поглощения лучей трехатомными газами , (м•МПа)-1

Суммарная оптическая толщина запыленного газового потока



Степень черноты потока газов

Температура наружных загрязнений, °С

°С.

Для котельных пучков котлов малой мощности при сжигании газообразного топлива при коридорном расположении труб =25 °С.

Коэффициент теплоотдачи излучением продуктов сгорания , Вт/(м2·К)

Вт/(м2·К)

Коэффициент теплоотдачи от продуктов сгорания к трубной поверхности, Вт/(м2·К)

Вт/(м2·К)

где - коэффициент использования; для смешанном омываемых пучков труб принимается .

Коэффициент теплопередачи, Вт/(м2·К):

Вт/(м2·К)

где - коэффициент тепловой эффективности

Тепловосприятие поверхности, кДж/кг

Необходимость тепловосприятий

8. Расчет пароперегревателя

Перегреватель одноступенчатый, с пароохладителем, установленным на стороне насыщенного пара. Перегреватель имеет шахматное расположение труб.

Тепловосприятие пароперегревателя:



кДж/м3

где - энтальпии насыщенного и перегретого пара на выходе из пароперегревателя, кДж/кг;

Удельное лучистое тепловосприятие выходного окна топки

кВт/м2

Лучистое тепловосприятие ступени

кДж/м3

Конвективное тепловосприятие

кДж/м3

Энтальпия газов на выходе из пароперегревателя

кДж/м3

Температура газов на выходе из пароперегревателя 872 °С

Средняя температура газа в поверхности

, °С; , К.

°С

К

Средний расход дымовых газов, м3/с

м3/с

где - объем 1кг газов при нормальных условиях, м3/кг;

Средняя скорость газов в поверхности, м/с

м/с

Коэффициент теплоотдачи конвекцией

Вт/(м2·К)

где - поправка на число поперечных рядов труб по ходу газов;

- поправка на компоновку пучка;

- поправка, которая учитывает влияние на коэффициент теплоотдачи изменений физических характеристик греющей среды при изменении температуры и состава.

Средняя температура пара

, °С

, °С

где - температура пара на входе и выходе из пароперегревателя, °С.

Объем пара при средней температуре [1,табл.VI-8,с.178]

м3/кг

Средняя скорость пара

м/с

Коэффициент теплоотдачи от стенки к пару

, Вт/(м2К)

, Вт/(м2К)

Толщина излучающего слоя

, м

где и -- поперечный и продольный шаги труб, м.

Коэффициент поглощения лучей трехатомными газами , (м•МПа)-1

Суммарная оптическая толщина запыленного газового потока

Степень черноты потока газов

Температура наружных загрязнений, °С

°С.

Для котельных пучков котлов малой мощности при сжигании газообразного топлива при коридорном расположении труб =25 °С.

Коэффициент теплоотдачи излучением , Вт/(м2·К)

Вт/(м2·К)

Коэффициент теплоотдачи от продуктов сгорания к трубной поверхности, Вт/(м2·К)

Вт/(м2·К)

где - коэффициент использования; .

Коэффициент теплопередачи, Вт/(м2·К):

Вт/(м2·К)

где - коэффициент загрязнения, при сжигании газа =0

Температурный напор , °С

где и - большая и меньшая разности температур теплообменивающихся сред на границах поверхности, °С.

°С

°С

°С

Тепловосприятие поверхности, кДж/кг

Необходимость тепловосприятий

9. Тепловой расчет конвективного пучка

Котельный пучок расположен между верхним и нижнем барабанами и представляют собой коридорный пучок труб.

Тепловой расчет котельного пучка выполняется поверочным методом, в результате которого определяется температура газов за рассчитываемой поверхностью. Температура газов на входе в поверхность известна из расчета пароперегревателя.

Задаемся температурой газов на выходе из поверхности нагрева °

По таблице находим энтальпию газов за поверхностью нагрева .

=9517 кДж/м3

Количество теплоты, отданной газами в рассчитываемой поверхности, кДж/кг:

кДж/кг

где - коэффициент сохранения теплоты;

- энтальпия газов на входе в котельный пучок, кДж/кг;

- присосы воздуха в котельном пучке.

Средняя температура газа в поверхности

, °С; , К.

°С

К

Средний расход дымовых газов, м3/с

м3/с

где - объем 1кг газов при нормальных условиях, м3/кг;

Средняя скорость газов в поверхности, м/с

 м/с

Коэффициент теплоотдачи конвекцией

Вт/(м2·К)

где - поправка на число поперечных рядов труб по ходу газов;

- поправка на компоновку пучка;

- поправка, которая учитывает влияние на коэффициент теплоотдачи изменений физических характеристик греющей среды при изменении температуры и состава.

Эффективная толщина излучающего слоя, м

, м

где и -- поперечный и продольный шаги труб, м.

Коэффициент поглощения лучей трехатомными газами , (м•МПа)-1

Суммарная оптическая толщина запыленного газового потока



Степень черноты потока газов

Температура наружных загрязнений, °С

°С.

Для котельных пучков котлов малой мощности при сжигании газообразного топлива при коридорном расположении труб =25 °С.

Коэффициент теплоотдачи излучением

Вт/(м2·К)

Коэффициент теплоотдачи от продуктов сгорания к трубной поверхности, Вт/(м2·К)

Вт/(м2·К)

где - коэффициент использования;

Коэффициент теплопередачи, Вт/(м2·К):

Вт/(м2·К)

где - коэффициент тепловой эффективности

Температурный напор , °С

, °С

Тепловосприятие поверхности, кДж/кг

Необходимость тепловосприятий

10. Расчет экономайзера

Для рассматриваемого типа котла экономайзер является последней по ходу газа поверхностью нагрева.

Количество теплоты, воспринятое водой в экономайзере, определяется из теплового баланса котельного агрегата, кДж/кг:

где - коэффициент сохранения теплоты;

- энтальпия газов на входе в экономайзер, кДж/кг;

- присосы воздуха в экономайзер.

Расход питательной воды, кг/с, через экономайзер

кг/с

где - величина продувки котла, кг/с.

Удельная энтальпия воды на входе в экономайзер, кДж/кг, равна энтальпии питательной воды кДж/кг.

Удельная энтальпия воды на выходе из экономайзера, кДж/кг, определяется из уравнения

кДж/кг

Температура среды на выходе из кипящего экономайзера равна температуре насыщения при давлении в барабане =225 °С.

Условная температура воды

°С

Определяют средний температурный напор

°С

Определяем среднюю температуру продуктов сгорания

;

°С

К

Определяем средний расход дымовых газов в экономайзере.

м/с

Выбираем скорость продуктов сгорания. По условиям истирания труб экономайзера золой скорость газов принимается 8 м/с.

Коэффициент теплоотдачи конвекцией

. Вт/(м2·К)

, Вт/(м2·К)

Степень черноты потока газов

где и -- поперечный и продольный шаги труб, м.

, м

Коэффициент поглощения лучей трехатомными газами , (м•МПа)-1

Суммарная оптическая толщина запыленного газового потока

Степень черноты потока газов



Коэффициент теплоотдачи излучением продуктов сгорания

, Вт/(м2·К)

Вт/(м2·К)

Коэффициент теплоотдачи по

, Вт/(м2·К)

, Вт/(м2·К)

Коэффициент теплопередачи

, Вт/(м2·К)

Площадь поверхности нагрева экономайзера

, м2

, м2

Определяем площадь проходного сечения для воды

 м

Находим количество параллельно включенных труб

округляем до

Число труб поперек потока газа

Ширина газохода экономайзера

м

Глубина газохода экономайзера равна глубине котла 3,6 м

Длина труб экономайзера 3,6 м

Площадь проходного сечения для продуктов сгорания

м

Уточняем скорость продуктов сгорания

м/с

Длина каждого змеевика

, м

Число петель

Округляем число петель до целого числа

Уточняем поверхность нагрева и воспринятое тепло

, м2

Невязка балансовой и тепловой теплоты

11. Невязка теплового баланса

Невязка теплового баланса



Таблица 10.1 - Сводная таблица результатов теплового расчета

Наименование величины	Размерность	Наименование газоходов
		Топка	Фестон	Пароперегреватель	Конвенктивный пучек	Экономайзер
1	2	3	4	5	6	7
1. Температура газов: на входе на выходе	°С °С	- 1000	1000 950	950 872	872 500	500 170
2. Энтальпия газов: на входе на выходе	кДж/кг кДж/кг	- 18828	18828 17789	17789 16170	16170 9517	9517 3253
3. Коэффициент теплопередачи	Вт/м2К	-	40.02	48.1	40.3	56.2
4. Поверхность нагрева	м2		17	18	212	374
5. Тепловосприятие, Qб	кДж/кг	18202	1025	1216.3	8184	4890

Выводы

В результате теплового расчета котельного агрегата типа ДЕ-25 по имеющимся конструктивным характеристикам при заданной нагрузке и топливе были определены температуры воды, пара, воздуха и продуктов сгорания на границах между поверхностями нагрева, КПД агрегата, расход топлива. В результате были получены данные необходимые для выбора вспомогательного оборудования и выполнения гидравлических, аэродинамических и прочностных расчетов.

Кроме того, проведение расчета позволило ознакомится с особенностями расчета составных частей парогенератора и углубить знания о конструкции и компоновке котельного агрегата.

Рекомендуемая литература

1. Котельные установки и парогенераторы [Электронный ресурс]: учебник/ В.М. Лебедев [и др.].-- Электрон. текстовые данные.-- М.: Учебно-методический центр по образованию на железнодорожном транспорте, 2013.-- 375 c.

2. Губарев А.В. Паротеплогенерирующие установки промышленных предприятий [Электронный ресурс]: учебное пособие для вузов/ Губарев А.В.-- Электрон. текстовые данные.-- Белгород:

Белгородский государственный технологический университет им. В.Г. Шухова, ЭБС АСВ, 2013.-- 240 с.

3. Минкина С.А. Тепловой и аэродинамический расчеты котельных агрегатов [Электронный ресурс]: учебное пособие/ Минкина С.А.-- Электрон. текстовые данные.-- Самара: Самарский государственный архитектурно-строительный университет, ЭБС АСВ, 2013.-- 104 c.

4. Водяные экономайзеры котельных агрегатов [Электронный ресурс]: методическая разработка/ -- Электрон. текстовые данные.-- Нижний Новгород: Нижегородский государственный архитектурно-строительный университет, ЭБС АСВ, 2010.-- 48 c.

5. http://www.bikz.ru/ - сайт ОАО «Бийский котельный завод» (ОАО «БиКЗ»).

Размещено на Allbest.ru

...