Тепловой расчет теплогенератора
Расчет объемов воздуха и продуктов сгорания. Тепловой баланс теплогенератора. Конструктивный расчет питательного водяного чугунного ребристого экономайзера. Принцип работы экранированной топочной камеры. Выработка насыщенного и перегретого пара.
| Рубрика | Физика и энергетика |
| Вид | дипломная работа |
| Язык | русский |
| Дата добавления | 14.12.2016 |
| Размер файла | 287,0 K |
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.
Размещено на http://www.allbest.ru/
ФГАОУ ВО «Северо-Восточный федеральный университет им. М.К. Аммосова»
Инженерно-технический институт
Кафедра «Теплогазоснабжение и вентиляция»
Курсовая работа
по дисциплине «Теплогенерирующие установки»
Тепловой расчет теплогенератора
Выполнил:
студент группы ТГВ-14
Федоров А.В.
Проверил:
Доцент, Иванова А.В.
Якутск 2016 г.
Оглавление
Введение
1. Описание котла типа ДКВР
2. Расчет объемов воздуха и продуктов сгорания
3. Расчет объемов продуктов сгорания и объемных долей
4. Расчет энтальпий воздуха и продуктов сгорания
5. Тепловой баланс теплогенератора
6. Расчет топочных камер
7. Расчет конвективных пучков
8. Конструктивный расчет питательного водяного чугунного ребристого экономайзера
9. Конструктивный расчет трубчатого воздухоподогревателя
10. Анализ результатов расчета
Заключение
Список использованной литературы
Введение
Данная курсовая работа посвящена исследованиям, лежащим в области Теплогенерирующих установок, и касается изучения теплового расчета теплогенератора.
Цель курсовой работы заключается в изучении методики тепловых расчетов поверхностей нагрева и приобретение начального опыта использования ее для решения конкретных задач [1].
Для осуществления обозначенной цели служат следующие задачи:
1. Описание котла типа ДКВР-4-13;
2. Расчет теоретического количества воздуха на горение и образование продуктов сгорания;
3. Расчет объемов продуктов сгорания и объемных долей;
4. Расчет энтальпий воздуха и продуктов сгорания;
5. Тепловой баланс теплогенератора;
6. Расчет топочных камер ;
7. Расчет конвективных пучков;
8. Анализ результатов расчета;
Котлы типа ДКВР используются в различных отраслях промышленности, сельском и коммунальном хозяйстве. Котлы ДКВР отличаются достаточно высокой экономичностью, небольшой массой, простотой конструкции, малыми габаритами и транспортабельностью. Топка котла предназначена для сжигания газообразного топлива.
При горении топлива образуются продукты сгорания, которые движутся из топочного объема в конвективные газоходы, отдавая теплоту кипятильному пучку труб.
Экранированная топочная камера обеспечивает интенсивный теплообмен между продуктами сгорания и экранными поверхностями нагрева, а небольшие тепловые напряжения экранов - надежную и длительную работу обмуровки котла. Движение газов в котлах - горизонтальное с несколькими поворотами [2].
Таблица 1. Исходные данные
|
Параметр |
Обозначение |
Значение |
|
|
1 |
2 |
3 |
|
|
Топливо |
- |
Бурый уголь |
|
|
Марка топливо |
- |
Кировское |
|
|
Состав топливо, % |
18.5 13.8 0.3 50.8 3.1 1.3 12.2 |
||
|
Плотность, кг/ |
|||
|
Теплота сгорания топливо, ккал/кг (кДж/кг) |
3400(14,22) |
||
|
Тип котла |
паровой |
ДКВР-4-13 |
|
|
Тип топки |
- |
- |
|
|
Коэффициент избытка воздуха организованно поданного в топку |
1,35 |
||
|
Присосы воздуха: в топку в конвективный пакет 1 в конвективный пакет 2 экономайзер |
0.05 0.05 0,10 0,08 |
1. Описание котла типа ДКВР
теплогенератор экономайзер топочный пар
Используемые для выработки насыщенного и перегретого пара с температурой 250, 370 и 440 "С вертикально-водотрубные котлы серии ДКВр имеют несколько типоразмеров с рабочим давлением пара 1,4; 2,4; 3,9 МПа и номинальной паропроизводительностью 2,5; 4; 6,5; 10; 20; 35 т/ч. Котлы серии ДКВр являются унифицированными и представляют собой двухбарабанные вертикально-водотрубные котлы с естественной циркуляцией. В зависимости от длины верхнего барабана котлы серии ДКВр могут иметь два типоразмера -- с длинным барабаном и укороченным. У котлов раннего выпуска паропроизводительностью 2,5; 4; 6,5 и 10 т/ч верхний барабан значительно длиннее нижнего.
У котлов последней модификации паропроизводительностью 10 т/ч и больше верхний барабан значительно укорочен. Для работы на том или ином топливе котлы серии ДКВр комплектуются соответствующими топочными устройствами. Котлы ДКВр-2,5-13; -4-13 и -6,5-13 имеют одинаковое конструктивное оформление.
Объектом автоматизации является паровой котел ДКВР-4-13 (двухбарабанный котел водотрубный реконструированный паропроизводительностью 4 т/ч, рабочим давлением пара 13 кгс/смІ, газомазутный). Он разработан ЦКТИ им. И.И.Ползунова и изготовлен на Бийском котельном заводе. Паровой котел ДКВР-4/13 предназначен для получения насыщенного пара давлением 1,3 МПа с температурой 194 °С. Котел с естественной циркуляцией. В качестве топлива используется природный газ.
Котел имеет П-образную компоновку и представляет собой две вертикальные призматические шахты, соединенные вверху горизонтальным газоходом. В топочной камере котла по всему периметру и вдоль всей высоты стен располагаются трубные плоские системы - топочные экраны. Они выполнены из свариваемых между собой труб, образующих сплошную (газонепроницаемую) оболочку.
Газоплотная экранная система покрыта оболочкой из теплоизоляционного материала, которая уменьшает потери теплоты от наружного охлаждения стен агрегата, обеспечивает нормальные санитарно-гигиенические условия в помещении и исключает возможность ожогов персонала.
Топка котла имеет четыре экрана: два боковых, фронтовой и задний. Топочная камера в целях предупреждения затягивания пламени в конвективный пучок и уменьшения потерь с уходящими дымовыми газами, разделена перегородкой на две части: топку и камеру догорания. Котел имеет верхний и нижний барабаны внутренним диаметром 1000 мм на давление 1,4 МПа, изготовленные из стали 16ГС с толщиной стенки 13 мм, расположенные в продольной оси котла. Верхний барабан длиннее нижнего и в него введены все трубы экранов, нижние части этих труб присоединены к коллекторам сваркой. Верхние и нижние части труб кипятильного пучка собраны в верхнем и нижнем барабанах котла и развальцованы. Меньшая по размерам длина нижнего барабана позволяет иметь свободное пространство в топке для размещения любого топочного устройства. Нижний барабан является шлакоотстойником и оборудован перфориро-ванной трубой для периодической продувки и штуцером для спуска воды.
Внутри кипятильного пучка имеется чугунная перегородка, которая делит его на первый и второй газоходы. Для создания циркуляционного контура в экранах, передний конец каждого экранного коллектора соединен опускной необогреваемой трубой с верхним барабаном, а задний конец - перепускной трубой с нижним барабаном. Вода поступает в боковые экраны одновременно из верхнего барабана по передним опускным трубам, а из нижнего барабана - по перепускным. Такая схема питания боковых экранов повышает надежность работы котла при пониженном уровне воды в верхнем барабане, увеличивает кратность циркуляции. Экранные трубы котла ДКВР-4/13 ГМ изготовлены из стали 51х2,5 мм [3].
2. Расчет объемов воздуха и продуктов сгорания
1. Определение теоретического объема воздуха, необходимого для полного сгорания:
, м3/кг
м3/кг
2. Теоретический объем трехатомных газов:
, м3/кг
м3/кг
3. Теоретический объем азота в продуктах сгорания:
, м3/кг
м3/кг
4. Теоретический объем водяных паров:
, м3/кг
= 0,65 м3/кг
5. Определение действительного суммарного объема продуктов сгорания для твердого топлива:
, м3/кг
м3/кг
Результаты измерений заносятся в таблицу 2.
Таблица 2. Определение теоретического количества воздуха на горение и образующихся продуктов сгорания
|
Параметр |
Способ определения |
Значение |
|
|
1 |
2 |
3 |
|
|
Теоретическое количество воздуха на горение, м3/кг |
4,93 м3/кг |
||
|
0,95 м3/кг |
|||
|
3,9 м3/кг |
|||
|
0,65 м3/кг |
|||
|
Теоретическое количество продуктов сгорания, м3/кг |
5,5 м3/кг |
3. Расчет объемов продуктов сгорания и объемных долей
1. Коэффициент избытка воздуха за газоходом:
б (топки) = 1,4
б (КП) = 1,55
б (экономайзер) = 1,63
2. Средний коэффициент избытка воздуха:
3. Объем водяных паров:
, м3/м3
(топки) м3/м3
(КП) м3/м3
(экономайзер) м3/м3
4. Полный объем продуктов сгорания:
, м3/м3
(топки) м3/м3
(КП) м3/м3
(эк)м3/м3
5. Объемная доля трехатомных газов:
(топки)= 0,128
(КП) = 0,12
(экономайзер) =0,112
6. Объемная доля водяных паров:
(топки) =0,092
(КП) =0,087
(эк) = 0,082
7. Суммарная объемная доля:
,
(топки)
(КП)
(эк)
Результаты расчета заносятся в таблицу 3.
Таблица 3. Определение объемов продуктов сгорания и объемных долей
|
№ |
Величины |
Размерность |
Расчетная формула |
топка |
КП |
Экономайзер |
|
|
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
6 |
7 |
|
|
1 |
Коэффициент избытка воздуха за газоходом |
- |
По заданию |
1,4 |
1,55 |
1,63 |
|
|
2 |
Средний коэффициент избытка воздуха |
- |
1,375 |
1,475 |
1,59 |
||
|
3 |
Объем водяных паров |
м3/кг |
0,679 |
0,687 |
0,69 |
||
|
4 |
Полный объем продуктов сгорания |
м3/кг |
7,37 |
7,88 |
8,45 |
||
|
5 |
Объемная доля трехатомных газов |
- |
0,128 |
0,12 |
0,112 |
||
|
6 |
Объемная доля водяных паров |
- |
0,092 |
0,087 |
0,082 |
||
|
7 |
Суммарная объемная доля |
- |
0,253 |
0,24 |
0,22 |
4. Расчет энтальпий воздуха и продуктов сгорания
При выполнении расчетов энтальпию воздуха и продуктов сгорания относят к 1 кг твердого, жидкого или к 1 мі газообразного топлива. Расчет энтальпий производят при фактических коэффициентах избытка воздуха после каждой поверхности нагрева.
Расчет следует производить для всего возможного диапазона температур после поверхностей, так как эти температуры неизвестны.
Определение энтальпий производят в следующей последовательности:
1. Вычисляют энтальпию теоретического объема воздуха для всего выбранного диапазона температур для твердого и жидкого топлив, кДж/кг и газообразного топлива, кДж/мі
,
где (ct)в-энтальпия 1 мі воздуха, кДж/мі.
2. Энтальпию теоретического объема продуктов сгорания , кДж/кг (кДж/мі), рассчитывают для всего выбранного диапазона температур
,
где (ct), (ct), (ct)- энтальпии 1 мі соответственно трехатомных газов, азота и водяных паров, кДж/мі.
Удельную энтальпию трехатомных газов (ct) считают равной удельной энтальпии диоксида углерода (ct).
3. Определяют энтальпию продуктов сгорания, при коэффициенте избытка воздуха >1, кДж/кг (кДж/мі).
,
Результаты расчетов энтальпий продуктов сгорания по всем поверхностям нагрева теплогенератора сводят в таблицу 4.
По данным табл.4 строят график зависимости энтальпии продуктов сгорания от температуры IT-диаграмму.
IT-диаграмма позволяет в последующих расчетах определить для заданного коэффициента избытка воздуха, энтальпию продуктов сгорания при любой их температуре и наоборот [4].
1. Энтальпия RO2:
Энтальпия H2O:
3. Энтальпия N2:
4. Суммарная энтальпия:
Энтальпия воздуха:
5. Энтальпия в топке (б = 1,4) (tг = 600,800, 1000, 2000):
6. Энтальпия в КП (б = 1,55) (tг = 400, 600, 800, 1000):
7. Энтальпия в топке (б = 1,63) (tг = 100,200, 400, 600):
Значения расчета заносятся в таблицу 4.
Таблица 4. Энтальпия продуктов сгорания по газоходам котла, кДж/кг
|
№ |
Расчетная формула |
Температура газов, C° |
|||||||
|
100 |
200 |
400 |
600 |
800 |
1000 |
2000 |
|||
|
1 |
162 |
339 |
734 |
1161 |
1620 |
2095 |
4608 |
||
|
2 |
98 |
198 |
408 |
629 |
868 |
1123 |
2555 |
||
|
3 |
507 |
1014 |
2055 |
3136 |
4259 |
5444 |
11583 |
||
|
4 |
767 |
1551 |
3197 |
4926 |
6747 |
8662 |
18746 |
||
|
5 |
653 |
1316 |
2672 |
4092 |
5571 |
7079 |
15135 |
||
|
6 |
Топка |
- |
- |
- |
6563 |
8975 |
11494 |
24800 |
|
|
7 |
КП |
- |
- |
4667 |
7177 |
9811 |
12555 |
- |
|
|
8 |
Экономайзер |
1178 |
2380 |
4880 |
7504 |
- |
- |
- |
5. Тепловой баланс теплогенератора
Тепловой баланс теплогенератора выражает равенство теплоты, поступившей в агрегат, сумме полезно использованной теплоты и всех тепловых потерь, имеющихся при его работе.
Цель составления теплового баланса - вычислить коэффициент полезного действия теплогенератора и определить необходимый расход топлива.
Тепловой баланс котла для 1 кг сжигаемого твердого и жидкого топлива или 1 м3 газа при нормальных условиях имеет вид:
,
где - располагаемая теплота, кДж/кг;
- полезная теплота, содержащаяся в паре, кДж/кг;
- потери теплоты с уходящими газами, от химической неполноты сгорания, от механической неполноты сгорания, от наружного охлаждения, от физической теплоты, содержащейся в удаляемом шлаке, плюс потери на охлаждение панелей и балок, не включенный в циркуляционный контур котла, кДж/кг.
Тепловой баланс котла составляется применительно к установившемуся тепловому режиму, а потери теплоты выражаются в процентах располагаемой теплоты [4].
1. Располагаемая теплота топлива:
МДж/м3 - из данных котла
2. Температура уходящих газов:
C°- по таблице 5.4 (Воликов)
3. Энтальпия уходящих газов:
МДж/м3 - находим по I-T диаграмме
4. Температура холодного воздуха:
C°- - из исходных данных
5. Энтальпия холодного воздуха:
МДж/м3
6. Расчетная паропроизводительность котла:
т/ч - по характеристикам котла
7. Потери теплоты от химической неполноты сгорания:
% - по характеристикам топки
8. Потери теплоты от механической неполноты сгорания:
% - по характеристикам топки
9. Потери теплоты с уходящими газами:
- коэффициент избытка уходящего воздуха ()
МДж/м3
%
10. Потери теплоты в окружающую среду:
%- по рисунку 5.2 (Воликов)
11. Коэффициент сохранения тепла:
12. Сумма потерь теплоты:
- потеря тепла с физическим теплом удаляемых из топки золы и шлаков (%)
13. КПД котла:
14. Энтальпия насыщенного пара:
МДж/кг - по характеристикам котла
15. Температура питательной воды:
C°- - по характеристикам котла
16. Энтальпия питательной воды:
МДж/кг
17. Тепловая мощность котла:
18. Расчетный расход топлива:
м3/с
19. Полный расход топлива:
м3/с
Значения расчета заносятся в таблицу 5.
Таблица 5. Тепловой баланс и расход топлива котла
|
№п/п |
Наименование величины |
Обозначение |
Расчетная формула |
Размерность |
Значения |
|
|
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
6 |
|
|
1 |
Располагаемая теплота топлива |
МДж/мі |
14,22 |
|||
|
2 |
Температура уходящих газов |
По таблице |
°С |
135,5 |
||
|
3 |
Энтальпия уходящих газов |
По диаграмме |
МДж/м3 |
1,375 |
||
|
4 |
Температура холодного воздуха |
По заданию |
°С |
30 |
||
|
5 |
Энтальпия холодного воздуха |
* |
МДж/м3 |
0,19 |
||
|
6 |
Расчетная паропроиз-водительность котла |
По характеристикам котла |
т/ч кг/с |
6,5 |
||
|
7 |
Потери теплоты от химической неполноты сгорания |
По характеристикам топки |
% |
0,5 |
||
|
8 |
Потери теплоты от механической неполноты сгорания |
По характеристикам топки |
% |
6,5 |
||
|
9 |
Потери теплоты с уходящими газами |
МДж/м3 |
||||
|
% |
||||||
|
10 |
Потери теплоты в окружающую среду |
По характеристике котла |
% |
2,1 |
||
|
11 |
Коэффициент сохранения тепла |
- |
0,981 |
|||
|
12 |
Сумма потерь теплоты |
% |
19,8 |
|||
|
13 |
КПД котла |
% |
80,2 |
|||
|
14 |
Энтальпия насыщенного пара |
По характеристикам |
МДж/кг |
2,8 |
||
|
15 |
Температура питательной воды |
По характеристикам котла |
°С |
70 |
||
|
16 |
Энтальпия питательной воды |
МДж/Кг |
0,419 |
|||
|
17 |
Тепловая мощность котла |
МВт |
9,52 |
|||
|
18 |
Расчетный расход топлива |
м3/с (кг/с) |
0,834 |
|||
|
19 |
Полный расход топлива |
м3/с (кг/с) |
0,892 |
6. Расчет топочных камер
При проектировании и эксплуатации котельных установок чаще всего выполняется поверочный расчет топочных устройств, при этом считаются известными конструктивные характеристики топки и экранных поверхностей. В результате расчета определяются : температура продуктов сгорания на выходе из топочной камеры, удельные нагрузки колосниковой решетки и топочного объема.
При поверочном расчете топки по ее тепловым и конструктивным характеристикам определяют температуру дымовых газов на выходе из топки .
Передача теплоты в топке к лучевоспринимающим поверхностям происходит в основном излучением. Доля конвективного теплообмена относительно мала и им при расчете топки пренебрегают [5].
1. Объем топочной камеры:
- по конструктивным характеристикам котла
2. Полное лучевоспринимающая поверхность нагрева:
- по конструктивным характеристикам котла
3. Поверхность стен топки:
4. Степень экранирования:
5. Эффективная толщина излучающего слоя:
6. Абсолютное давление газов в топке:
(при работе без поддува)
7. Геометрические параметры топки:
M = 0,5 - из характеристики котла
8. Тепло, вносимое воздухом в топку:
9. Температура газов на выходе из топк
- берем значения из таблицы 3
10. Энтальпия газов на выходе из топки:
- по диаграмме
11. Коэффициент ослабления лучей трехатомными газами:
,
12. Коэффициент ослабления лучей золовыми частицами:
,
,
15. Степень черноты несветящейся части факела:
16. Степень черноты светящихся части факела:
17-18. Степень черноты факела (твердое топливо):
19-20. Степень черноты топочной среды:
21. Условный коэффициент загрязнения экранов:
22. Условный коэффициент экранов:
23. Средний коэффициент тепловой эффективности экранов:
24. Тепловыделениe топки на 1 кг (м3) топлива:
,
25. Теоретическая температура горения:
- находим по I-T диаграмме
26. Средняя суммарная теплоемкость продуктов сгорания:
27. Действительная температура газов на выходе из топки:
28. Энтальпия газов на выходе из топки:
29. Тепло переданная излучением в топке:
,
,
30. Тепловое напряжение лучевоспринимающей поверхности нагрева топки:
31. Видимое тепловое напряжение топочного объема
32. Приращение энтальпии воды в топке:
Значения заносятся в Таблицу 6.
Таблица 6. Тепловой поверочный расчет топки котла
|
№ п/п |
Наименование величины |
Обозначе-ние |
Расчетная формула |
Размер-ность |
Значе-ние |
|
|
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
6 |
|
|
1 |
Объем топочной камеры |
По конструктивным характеристикам |
13,7 |
|||
|
2 |
Полное лучевоспри-нимающая поверх-ность нагрева |
По конструктивным характеристикам |
21,4 |
|||
|
3 |
Поверхность стен топки |
34,35 |
||||
|
4 |
Степень экранирования |
- |
0,622 |
|||
|
5 |
Эффективная толщина излучающего слоя |
м |
1,436 |
|||
|
6 |
Абсолютное давление газов в топке |
При работе без наддува Р=0,1 МПа |
МПа |
0,1 |
||
|
7 |
Геометрические параметры топки |
Приложение |
- |
0,5 |
||
|
8 |
Тепло, вносимое воздухом в топку |
МДж/кг |
0,19 |
|||
|
9 |
Температура газов на выходе из топки |
По номограмме |
920 |
|||
|
10 |
Энтальпия газов на выходе из топки |
По номограмме |
МДж/кг |
11,2 |
||
|
11 |
Коэффициент ослабления лучей трехатомными газами |
0,83 |
||||
|
12 |
Коэффициент ослабления лучей золевыми частицами |
0,283 |
||||
|
13 |
Коэффициент ослабления лучей сажистыми частицами |
- |
||||
|
14 |
Степень заполнения топки светящимся факелом |
По таблице |
- |
- |
||
|
15 |
Степень черноты не светящейся части факела |
- |
0,112 |
|||
|
16 |
Степень черноты светящейся частью факела |
- |
0,112 |
|||
|
17 |
Степень черноты факела для газов и мазута |
- |
- |
|||
|
18 |
Степень черноты факела для твердого топливо |
- |
0,147 |
|||
|
19 |
Степень черноты топочной среды (газ-мазут) |
- |
- |
|||
|
20 |
Твердое топливо |
- |
1,063 |
|||
|
21 |
Условный коэффициент загрязнения экранов |
По таблице |
- |
0,45 |
||
|
22 |
Условный коэффициент экранов |
По справочнику |
- |
0,86 |
||
|
23 |
Средний коэффициент тепловой эффективности экранов |
- |
0,387 |
|||
|
24 |
Тепловыделения топки на 1 м/г2 топлива |
МДж/ кг |
12,77 |
|||
|
25 |
Теоретическая температура горения |
диагр. |
?С |
1400 |
||
|
26 |
Средняя суммарная теплоемкость продуктов сгорания |
кДж/ м°С |
3 |
|||
|
27 |
Действительная температура газов на выходе из топки |
?С |
842,7 |
|||
|
28 |
Энтальпия газов на выходе из топки |
диагр. |
МДж/ кг |
10,2 |
||
|
29 |
Тепло, переданная излучением в топке |
МДж/м |
2,1 |
|||
|
30 |
Тепловое напря-жение лучевоспри-нимающей поверх-ности нагрева топки |
МBт/м2 |
0,55 |
|||
|
31 |
Видимое тепловое напряжение топочного объема |
МBт/м3 |
0,865 |
|||
|
32 |
Приращение энтальпии воды в топке |
МДж/кг |
0,27 |
7. Расчет конвективных пучков
Для расчета конвективных поверхностей нагрева котла используются уравнения теплообмена и теплового баланса.
Расположение труб коридорное
Диаметры труб по характеристикам котла
Поперечный шаг
Поперечный шаг
Число рядов труб
Конвективная поверхность нагрева принимается по характеристикам котла
Среднее сечение для прохода газов
Температура газов перед конвективными пучками
Энтальпия газов на входе принимается по I-T МДж/кг
Температура газов за конвективным пучком
Энтальпия газов за газоходом принимается по I-T
Средняя температура газов
Тепловосприятие конвективных пучков
Секундный расход продуктов сгорания
Средняя скорость газов
Температура насыщения пара при давлении пара в котле
Температура наружной стенки
Объемная доля водяных газов
Объемная доля трехатомных газов
Поправка на число поперечных рядов труб
Коэффициент теплообмена конвекцией
Эффективная толщина излучающего слоя
Суммарная поглощающая способность газов
Коэффициент ослабления лучей
Степень черноты не запыленного потока
Поперечный коэффициент
Коэффициент теплообмена излучением
Коэффициент омывания поверхности нагрева
Коэффициент тепловой эффективности поверхностей нагрева КП
Коэффициент теплоотдачи
Коэффициент теплопередачи
Температурный напор на входе газов
Температурный напор на выходе газов
Среднелогарифмический температурный напор
Тепловосприятие поверхности нагрева
Погрешность расчета по и
Приращение энтальпии воды в КП
Результаты расчета заносятся в таблицу 7.
Таблица 7. Поверочный тепловой расчет конвективного пучка
|
№ |
Наименование величины |
Обозна-чение |
Расчетная формула |
Размерность |
Значе-ние |
|
|
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
6 |
|
|
1 |
Расположение труб |
коридорное |
||||
|
2 |
Диаметры труб |
по характеристикам котла |
м |
|||
|
3 |
Поперечный шаг |
по характеристикам котла |
0,11 |
|||
|
4 |
Продольный шаг |
по характеристикам котла |
0,1 |
|||
|
5 |
Число рядов труб |
по характеристикам котла |
шт |
9 |
||
|
6 |
Число рядов труб |
по характеристикам котла |
шт |
7 |
||
|
7 |
Конвективная поверхность нагрева |
по характеристикам котла |
116 |
|||
|
8 |
Среднее сечение для прохода газов |
по характеристикам котла |
0,84 |
|||
|
9 |
Температура газов перед конвективными пучками |
880 |
||||
|
10 |
Энтальпия газов на входе |
принимается по I-T |
12,5 |
|||
|
11 |
Температура газов за конвективным пучком |
315 |
||||
|
12 |
Энтальпия газов за газоходом |
принимается по I-T |
31,7 |
|||
|
13 |
Средняя температура газов |
597,5 |
||||
|
14 |
Тепловосприятие конвективных пучков |
МДж/кг |
4,49 |
|||
|
15 |
Секундный расход продуктов сгорания |
5,8 |
||||
|
16 |
Средняя скорость газов |
м/с |
6,9 |
|||
|
17 |
Температура насыщения пара при давлении пара в котле |
По табл. 5.3 Свойств насыщенного водяного пара |
188 |
|||
|
18 |
Температура наружной стенки |
248 |
||||
|
19 |
Объемная доля водяных газов |
См.табл. 4.8 и 4.8а |
- |
0,087 |
||
|
20 |
Объемная доля трехатомных газов |
То же |
- |
0,12 |
||
|
21 |
Поправка на число поперечных рядов труб |
См. формулы 5.71 и 5.72 |
- |
1 |
||
|
22 |
Коэффициент теплообмена конвекцией |
75,21 |
||||
|
23 |
Эффективная толщина излучающего слоя |
0,183 |
||||
|
24 |
Суммарная поглощающая способность газов |
- |
0,137 |
|||
|
25 |
Коэффициент ослабления лучей |
См. формулы 5.53-5.56 |
- |
23,52 |
||
|
26 |
Степень черноты не запыленного потока |
- |
0,128 |
|||
|
27 |
Поперечный коэффициент |
См. формулы 5.81,5.82,5.83 |
- |
0,98 |
||
|
28 |
Коэффициент теплообмена излучением |
, см. формулы 5.81,5.82,5.83 |
10,58 |
|||
|
29 |
Коэффициент омывания поверхности нагрева |
По рекомендациям учебного пособия |
- |
0,90 |
||
|
30 |
Коэффициент тепловой эффективности поверхностей нагрева КП |
По таблице 6 |
- |
0,65 |
||
|
31 |
Коэффициент теплоотдачи |
78,269 |
||||
|
32 |
Коэффициент теплопередачи |
50,874 |
||||
|
33 |
Температурный напор на входе газов |
692 |
||||
|
34 |
Температурный напор на выходе газов |
127 |
||||
|
35 |
Средне-логарифмический температурный напор |
334 |
||||
|
36 |
Тепловосприятие поверхности нагрева |
МДж/кг |
4,55 |
|||
|
37 |
Погрешность расчета по и |
1,33 |
||||
|
38 |
Приращение энтальпии воды в КП |
МДж/кг |
0,583 |
8. Конструктивный расчет питательного водяного чугунного ребристого экономайзера
1. Конструктивные характеристики
Расположение труб - коридорное
Поперечный и продольные шаги -
Поверхность нагрева одной трубы -
Площадь живого сечения одной трубы -
Длина одной трубы -
Число труб в ряду колонки -
2. Живое сечение для прохода газов одного ряда труб
=
3. Температура газов на входе
4. Энтальпия газов на входе
МДж/кг
5. Температура газов на выходе
6. Энтальпия газов на выходе
МДж/кг
7. Температура воды на входе в экономайзер
8. Энтальпия воды на входе в экономайзер
МДж/кг
9. Тепловосприятие экономайзера по балансу
МДж/кг
10. Энтальпия воды на выходе их экономайзера
МДж/кг
11. Температура воды на выходе из экономайзера
12.Температурный напор на входе газов
13. Температурный напор на выходе
14. Средний температурный напор
15. Средняя температура газов
16. Средняя температура воды
17. Объем газов на 1кг топлива
11,7
18. Скорость газов в экономайзере
м/с
19. Коэффициент эффективности использования поверхностей
20. Коэффициент теплопередачи
21. Поверхность нагрева
22. Число рядов труб по ходу газов
шт.
23. Число рядов труб по конструктивным соображениям
шт.
24. Число рядов труб в одной колонке
шт.
25. Высота колонки
26. Ширина экономайзера
27. Приращение энтальпии воды
МДж/кг
Результаты расчета заносим в таблицу 8.
Таблица 8. Конструктивный расчет питательного водяного Чугунного ребристого экономайзера
|
№ п/п |
Наименование величины |
Обозна-чение |
Расчетная формула или способ определения |
Размерность |
Значение |
|
|
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
6 |
|
|
1 |
||||||
|
1.1 |
Расположение труб |
- |
Прилож.2 |
- |
коридорное |
|
|
1.2 |
Поперечный и продольные шаги |
См.рис. 5.6 |
||||
|
1.3 |
Поверхность нагрева одной трубы |
См. табл. 5.12 |
2,95 |
|||
|
1.4 |
Площадь живого сечения одной трубы |
См. табл. 5.12 |
0,120 |
|||
|
1.5 |
Длина одной трубы |
См. табл. 5.12 |
2 |
|||
|
1.6 |
Число труб и ряду колонки |
Принимается предварительно |
шт. |
5 |
||
|
2 |
Живое сечение для прохода газов одного ряда труб |
0,6 |
||||
|
3 |
Температура газов на входе |
Из расчета КП котла |
315 |
|||
|
4 |
Энтальпия газов на входе |
По рис. 5.1 |
МДж/кг |
3,7 |
||
|
5 |
Температура газов на выходе |
127 |
||||
|
6 |
Энтальпия газов на выходе |
По диаграмме I-T |
МДж/кг |
1,3 |
||
|
7 |
Температура воды на входе в экономайзер |
Из задания |
100 |
|||
|
8 |
Энтальпия воды на входе в экономайзер |
МДж/кг |
0,42 |
|||
|
9 |
Тепловосприятие экономайзера по балансу |
МДж/кг |
1,502 |
|||
|
10 |
Энтальпия воды на выходе их экономайзера |
МДж/кг |
0,733 |
|||
|
11 |
Температура воды на выходе из экономайзера |
174 |
||||
|
12 |
Температурный напор на входе газов |
141 |
||||
|
13 |
Температурный напор на выходе |
225 |
||||
|
14 |
Средний температурный напор |
183 |
||||
|
15 |
Средняя температура газов |
221 |
||||
|
16 |
Средняя температура воды |
226 |
||||
|
17 |
Объем газов на 1кг топлива |
См. табл. 4.8 и 4.8а |
11,7 |
|||
|
18 |
Скорость газов в экономайзере |
См. формулу 5.92 |
м/с |
13,4 |
||
|
19 |
Коэффициент эффективности использования поверхностей |
По рекомендациям НМ |
- |
0,75 |
||
|
20 |
Коэффициент теплопередачи |
По рис. 5.8 |
26 |
|||
|
21 |
Поверхность нагрева |
264 |
||||
|
22 |
Число рядов труб по ходу газов |
шт. |
18 |
|||
|
23 |
Число рядов труб по конструктивным соображениям |
По конструктивным соображениям |
шт. |
28 |
||
|
24 |
Число рядов труб в одной колонке |
шт. |
14 |
|||
|
25 |
Высота колонки |
м |
2,7 |
|||
|
26 |
Ширина экономайзера |
м |
1,5 |
|||
|
27 |
Приращение энтальпии воды в экономайзере |
МДж/кг |
0,313 |
9. Конструктивный расчет трубчатого воздухоподогревателя
Конструктивные характеристики
Расположение труб - шахматное
диаметр труб -
поперечный шаг -
продольные шаги -
длина одной трубы -
число ходов по воздуху - x=2
число рядов труб -
Температура газов на входе:
Энтальпия газов на входе:
Средняя скорость газов в ВП:
Средняя скорость газов воздуха:
Температура газов на выходе:
Энтальпия газов на выходе:
Температура «холодного» воздуха:
Энтальпия «холодного» воздуха:
МДж/кг
Температура горячего воздуха:
Энтальпия горячего воздуха после ВП при t”:
МДж/кг
Коэффициент избытка воздуха на выходе из ВП:
1,45
Средняя температура воздуха:
Энтальпия теоретически необходимого воздуха при температуре :
МДж/кг
Тепловосприятие ВП по балансу:
МДж/кг
Энтальпия воздуха на ВП:
1,257 МДж/кг
Температура воздуха на выходе из ВП:
Средняя температура газов:
Объем газов на 1кг топлива:
Объемная доля водяных паров:
Объемная доля водяных паров:
Коэффициент теплопередачи с газовой стороны:
=0,98
Сечение для прохода воздуха:
Коэффициент теплоотдачи с воздушной стороны:
1,1
Коэффициент использования поверхности нагрева:
=0,45
Коэффициент теплопередачи:
Температурный напор на входе газов:
Температурный напор на выходе:
Средний температурный напор при противопотоке:
Больший перепад температур:
Меньший перепад температур:
Параметр P:
Параметр R:
Коэффициент эффективности использования поверхностей:
Температурный напор:
Поверхность нагрева ВП:
Число секций ВП - 1 шт.
Высота одного хода:
м
Ширина секции для прохода воздуха:
м
Число труб в ряду:
1,329/0,06=22 шт.
Число труб в нечетном ряду:
шт.
Число труб в четном ряду:
шт.
Общее число труб:
z=
z=шт
Число рядов труб:
ряд
Число рядов труб по конструктивным соображениям:
шт.
Глубина секции ВП (по воздуху):
мм
Ширина ВП:
мм
Результаты расчета заносятся в таблицу 9.
Таблица 9. Конструктивный расчет трубчатого воздухоподогревателя
|
№ п/п |
Наименование величины |
Обозначение |
Расчетная формула или способ определения |
Размерность |
Величина |
|
|
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
6 |
|
|
1. 1.1 1.2 1.3 1.4 1.5 1.6 1.7 |
Конструктивные характеристики: - расположение труб - диаметр труб - поперечный - продольные шаги - длина одной трубы - число ходов по воздуху - число рядов труб |
- x |
Прилож. 2 _”_ _”_ _”_ _”_ Принимается равным 2 Предварительно принимается |
- мм мм мм м ход шт. |
Шахматное 0,04/0,037 60 84 3,83 2 15 |
|
|
2. |
Температура газов на входе |
Из расчета КП котла |
315 |
|||
|
3. |
Энтальпия газов на входе |
По I-Т диаграмме |
МДж/кг |
3,7 |
||
|
4. |
Средняя скорость газов в ВП |
Принимается 10-15 м/с |
м/с |
10 |
||
|
5. |
Средняя скорость газов воздуха |
м/с |
5 |
|||
|
6. |
Температура газов на выходе |
127 |
||||
|
7. |
Энтальпия газов на выходе |
По I-Т диаграмме |
МДж/кг |
1,3 |
||
|
8. |
Температура «холодного» воздуха |
Температура воздуха в котельной |
30 |
|||
|
9. |
Энтальпия «холодного» воздуха |
МДж/кг |
0,19 |
|||
|
10. |
Температура горячего воздуха |
По характеристикам топки (предварит.) |
350 |
|||
|
11. |
Энтальпия горячего воздуха после ВП при t” |
По табл. 5.1. |
МДж/кг |
3,9 |
||
|
12. |
Коэфф. избытка воздуха на выходе из ВП |
По характиристике топки |
- |
1,45 |
||
|
13. |
Средняя температура воздуха |
190 |
||||
|
14. |
Энтальпия теоретически необходимого вохдуха при температуре |
По табл. 5.1. |
МДж/кг |
1,5 |
||
|
15. |
Тепловосприятие ВП по балансу |
МДж/кг |
1,59 |
|||
|
16. |
Энтальпия воздуха на ВП |
МДж/кг |
1,257 |
|||
|
17. |
Температура воздуха на выходе из ВП |
По табл. 5.1. |
120 |
|||
|
18. |
Средняя температура газов |
221 |
||||
|
19. |
Объем газов на 1 кг топлива |
См. табл. 4.8 и 4.8а |
0,95 |
|||
|
20. |
Сечение для прохода газов |
1,42 |
||||
|
21. |
Объемная доля водяных паров |
По табл. 4.8 или 4.8а |
- |
0,078 |
||
|
22. |
Коэффициент теплопередачи с газовой стороны |
По номограмме IV HM |
0,98 |
|||
|
23. |
Сечение для прохода воздуха |
2,078 |
||||
|
24. |
Коэффициент теплоотдачи с воздушной стороны |
По номограмме III HM |
1,1 |
|||
|
25. |
Коэффициент использования поверхности нагрева |
По номограмме XIII HM |
- |
0,45 |
||
|
26. |
Коэффициент теплопередачи |
0,233 |
||||
|
27. |
Температурный напор на входе газов |
195 |
||||
|
28. |
Температурный напор на выходе |
97 |
||||
|
29. |
Средний температурный напор при противопотоке |
146 |
||||
|
30. |
Больший перепад температур |
90 |
||||
|
31. |
Меньший перепад температур |
188 |
||||
|
32. |
Параметр |
P |
- |
1,139 |
||
