Тепловой расчёт котлоагрегата малой мощности ВВД-140/13

Размещено на http://www.allbest.ru/

Размещено на http://www.allbest.ru/

Содержание

1. Расчёт электрических сетей и выбор аппаратов защиты до 1000В 6

2. Комплектование электрических нагрузок по узлам

8. Выбор и расчёт питающих линий напряжением свыше 1000В 26

9. Конструктивное выполнение и компоновка цеховых подстанций

Таблица (далее табл.) 1. Тип котла и основные параметры его работы

Примечание. Все котлы работают при избыточном давлении пара 1275 кПа (13 ати), температуре питательной воды 100 и температуре воздуха в котельной 25 . Температура насыщенного пара 194,1 , перегретого - 250 .

Табл. 2. Топливо

Табл. 3. Расчетные характеристики природного газообразного топлива

Табл. 4. Основные расчетные характеристики топок

Табл. 5. Рекомендуемый тип топки для котельного агрегата

У котлов типа КРШ, ВВД, ДКВР - развитые конвективные поверхности нагрева, поэтому в них целесообразно устанавливать только водяные экономайзеры. Воздухоподогреватели необходимо применять лишь в тех случаях, когда подогрев воздуха нужен для обеспечения нормальной работы топок с забрасывателями при сжигании в них бурых углей влажностью >8%.

1. Коэффициенты избытка воздуха в конце топки и по газоходам котлоагрегата

;

;

;

;

;

Табл. 6. Присосы воздуха в газотходах

2. Расчёт количества и энтальпии продуктов сгорания топлива.

1. Объём воздуха, теоретически необходимого для полного сгорания 1, газа при

;

/

2. Объём сухих трёхатомных газов при

/

3. Теоретический объём азота при

/

4. Теоретический объём сухих газов при

/

5. Теоретический объём водяных паров при

/,

где г/- влагосодержание газа, принятое при 10

,

при

/;

при /;

при /;

при /;

при /;

Результаты запишем в таблицу 8.

при

/;

при /;

при /;

при /;

при /;

Результаты запишем в таблицу 8.

8. Полный объём продуктов сгорания

при /;

при /;

при /;

при /;

при /;

Результаты запишем в таблицу 8.

9. Парциальные давления сухих трёхатомных газов и водяных паров

при Па,

Па;

при Па,

Па;

при Па,

Па;

при Па,

Па;

при Па,

Па;

Результаты запишем в таблицу 8.

10. Масса дымовых газов при сжигании газообразного топлива

, где

кг/;

при кг/;

при кг/;

при кг/;

при кг/;

при кг/;

Результаты запишем в таблицу 8.

Табл. 7 Расчёт теоретических объёмов

Табл. 8. Расчёт количества и энтальпии продуктов сгорания топлива

11. Энтальпия продуктов сгорания находится при ;и т.д. Принимаем расчётные температуры для газоходов

К, К;

К, К;

К, К;

К, К;

К, К;

Энтальпия продуктов сгорания, отнесённая к 1 . топлива, определяется по формуле:

,

где произведение ., соответствующее , определяется по формуле: . Значения теплоёмкостей газов и водяных паров найдём в таблице 9.

Табл. 9 Средние объёмные теплоёмкости газов, водяных паров и влажного воздуха при постоянном давлении, . Данные приведены из приложения 6 [1]

, К,

,

,

К,

,

;

К,

,

,

К,

,

;

К,

,

,

К,

,

;

К,

,

К, ,

;

К,

,

,

К, ,

.

Табл. 9. Энтальпия продуктов сгорания, отнесённая к 1

12. По последним расчётам строим график. на рисунке 2.?? 400

По таблице 4 находим потери теплоты от химического недожига и от механического недожига

%

%

Для определения потерь теплоты с уходящими газами найдём энтальпию поступающего в котлоагрегат воздуха, приняв его температуру 298 К.

,

где , т.к. отсутствуют воздухоподогреватели то К.

Температуру уходящих газов примем по таблице 5. [1] K.

При температуре уходящих газов определим пот Н-Т диаграмме энтальпия уходящих газов

Определим потери теплоты с уходящими газами по уравнению

%

Потеря теплоты от наружного охлаждения котельного агрегата определяется в зависимости от паропроизводительности котельного агрегата по [1] %

Найдем КПД брутто котлоагрегата

%;

Расход топлива котельным агрегатом определим по уравнению

/ч,

где кг/ч - паропроизводительность котлоагрегата; кДж/кг - энтальпия перегретого пара, вырабатываемая котлом, определяема по таблице 6. [1];

кДж/кг - энтальпия питательной воды при ;

кг/ч - расход котловой воды на продувку котла, составляющий 4% от его паропроизводительности ;

кДж/кг - энтальпия кипящей воды, при избыточном давлении в котле 1275 кПа;

- низшая теплота сгорания, определим из приложения 2 [1].

4. Расчёт объёма топочного пространства и площади поверхности колосниковой решетки

Тепловое напряжение топочного пространства, характеризующее интенсивность работы топки определим из приложения 3 [1] Вт/

.

Энтальпия воздух, поступающего в топку при температуре по [1] равна

Теоретическая энтальпия газов равна

Теоретическую температуру горения в конце топки определим по диаграмме Н-Т рис. 2. К.

ширина входа в котельный пучок м;

средняя высота входа в котельный пучок м;

площадь поверхности нагрева экранов

Площадь эффективной радиационной поверхности нагрева кипятильных труб. .

.

При температуре газов в конце топки равной K

энтальпия газов по рис. 2 Диаграмма Н - Т равна ,

в этом случае соблюдается равенство

,

Погрешность составляет %

7. Расчёт первого газохода котлоагрегата

По приложению 5 [1] определяем:

число труб в первом газоходе ;

число труб по ширен газохода ;

ширина первого газохода м;

длина труб первого газохода м.

По приложению 4 [1] определяем диаметр кипятильных труб м.

Площадь поверхности нагрева в первом газоходе

Потери наружного охлаждения первого газохода %, где -количество газоходов, в нашем котлоагрегате имеется три газохода и экономайзер, т.е. .

Коэффициент, учитывающий потери теплоты в окружающие среду данным газоходом

Величина живого сечения первого газохода

Массовая скорость газов

;

шаг кипятильных труб по глубине газового потока (по длине котла)

По номограмме рис.3 при и , определяем значение коэффициента ,

Рисунок 3. Значения коэффициента n номограммах при расчёте коридорных пучков котельных труб.

Проведём два параллельных расчёта. Зададимся двумя произвольными значениями температуры в конце газохода:

а) K; б) K

Определим средний температурный напор

а) ;

б)

где - температура газов до газохода. Температура газов в начале первого газохода такая же как и в конце топки ;

- температура насыщения пара, соответствующая расчётному давлению пара в котле,

а) ;

б)

Значения коэффициента теплоотдачи определяем по номограмме рис. 4.

зная , , и

а) при ,

б) при , .

Коэффициент, учитывающий влияние диаметра труб найдём по рис. 5.

Коэффициент, зависящий от отношения и для коридорных пучков

Поправочный коэффициент на число рядов труб при числе труб по ходу газов определим по рис 6.

Число рядов труб, по приложению 4 [1] равно .

а) ;

б) .

Необходимая для определения коэффициента черноты факела эффективная толщина излучающего газового слоя, определяется по формуле:

Произведение парциального давления трёхатомных газов на толщину излучающего слоя Па,

где Па, берём из таблицы 8.

Коэффициент черноты трёхатомных газов по рис.7

а) ; б)

Произведение парциального давления водяных паров на толщину излучающего газового слоя Па,

где Па, берём из таблицы 8.

Коэффициент черноты водяных по рис.8

а) ; б)

Поправка по рис. 9. при

а)

б)

Коэффициент , учитывающий обратное излучение тепловоспринимающей поверхности, находится по графику (рис. 10) в зависимости от отношения температуры стенки к температуре газов

а)

б)

Коэффициент теплоотдачи излучением

,

а)

б)

а) ;

б)

Коэффициент теплопередачи k от газов к воде определим по графику (рис. 11) показывающему зависимость коэффициента теплопередачи от сумму коэффициентов теплоотдачи

а)

б)

Энтальпия газов до газохода равна энтальпии газов в конце топки

Энтальпию газов после газохода определим по H-T диаграмме (рис.2)

а) При K ; б)

Балансовое уравнение

а)

б)

Температура газов в конце первого газохода

При этой температуре по диаграмме Н-Т (рис. 2.) энтальпия газов первого газохода равна

8. Расчёт второго газохода котлоагрегата

число труб во втором газоходе ;

число труб по ширен газохода ;

ширина второго газохода м;

длина труб первого газохода м.

По приложению 4 [1] определяем диаметр кипятильных труб м.

Площадь поверхности нагрева во втором газоходе

Потери наружного охлаждения второго газохода такие же как и первого газохода %,

Коэффициент, учитывающий потери теплоты в окружающие среду второго газохода такой же как и для первого газохода

Величина живого сечения второго газохода

Массовая скорость газов

Значение коэффициента , такое же как и для первого газохода

а) K;

б) K.

Температура газов в начале второго газохода такая же как и в конце первого газохода ;

Температура насыщения пара, соответствующая расчётному давлению пара в котле, .

Средний температурный напор равен

а) ;

б)

Средняя арифметическая температура газов во втором газоходе

а) ;

б)

а) ; б)

Коэффициент, учитывающий влияние диаметра труб такой же как и для первого газохода

Коэффициент, зависящий от отношения и для коридорных пучков

Поправочный коэффициент на число рядов труб при числе труб по ходу газов определим по рис 6.

а) ;

б) .

Эффективная толщина излучающего газового слоя такая же как и для первого газохода

Произведение парциального давления трёхатомных газов на толщину излучающего слоя Па,

Коэффициент черноты трёхатомных газов по рис.7

а) ; б)

Произведение парциального давления водяных паров на толщину излучающего газового слоя Па,

Коэффициент черноты водяных по рис.8

а) ; б)

Поправка по рис. 9. при

а)

б)

Коэффициент , учитывающий обратное излучение тепловоспринимающей поверхности, находится по графику (рис. 14) в зависимости от отношения температуры стенки к температуре газов

а)

б)

Коэффициент теплоотдачи излучением ,

а)

б)

а) ;

б)

Коэффициент теплопередачи k от газов к воде определим по графику (рис. 15) показывающему зависимость коэффициента теплопередачи от сумму коэффициентов теплоотдачи

а)

б)

Энтальпия газов до второго газохода равна энтальпии газов в конце первого газохода

Энтальпию газов после газохода определим по H-T диаграмме (рис.2)

а) При K ; б)

Балансовое уравнение

а)

б)

Температура газов в конце второго газохода

При этой температуре по диаграмме Н-Т (рис. 2.) энтальпия газов второго газохода равна

9. Расчёт третьего газохода котлоагрегата

число труб в третьем газоходе ;

число труб по ширен газохода ;

ширина третьего газохода м;

длина труб третьего газохода м.

По приложению 4 [1] определяем диаметр кипятильных труб м.

Площадь поверхности нагрева в третьем газоходе

Потери наружного охлаждения третьего газохода такие же как и первого газохода %,

Коэффициент, учитывающий потери теплоты в окружающие среду третьего газохода такой же как и для первого газохода

Величина живого сечения третьего газохода

Массовая скорость газов

Значение коэффициента , такое же как и для первого газохода

а) K;

б) K.

Температура газов в начале третьего газохода такая же как и в конце второго газохода ;

Температура насыщения пара, соответствующая расчётному давлению пара в котле, .

Средний температурный напор равен

а) ;

б)

а) ;

б)

а) ; б)

Коэффициент, учитывающий влияние диаметра труб такой же как и для первого газохода

Коэффициент, зависящий от отношения и для коридорных пучков

Поправочный коэффициент на число рядов труб при числе труб по ходу газов определим по рис 6.

а) ;

б) .

Эффективная толщина излучающего газового слоя такая же как и для первого газохода

Произведение парциального давления трёхатомных газов на толщину излучающего слоя Па,

Коэффициент черноты трёхатомных газов по рис.7

а) ; б)

Произведение парциального давления водяных паров на толщину излучающего газового слоя Па,

Коэффициент черноты водяных по рис.8

а) ; б)

Поправка по рис. 9. при

а)

б)

Коэффициент , учитывающий обратное излучение тепловоспринимающей поверхности, находится по графику (рис. 14) в зависимости от отношения температуры стенки к температуре газов

а)

б)

Коэффициент теплоотдачи излучением ,

а)

б)

а) ;

б)

Коэффициент теплопередачи k от газов к воде определим по графику (рис. 15) показывающему зависимость коэффициента теплопередачи от суммы коэффициентов теплоотдачи

а)

б)

Энтальпия газов до третьего газохода равна энтальпии газов в конце второго газохода

Энтальпию газов после газохода определим по H-T диаграмме (рис.2)

а) При K ; б)

Балансовое уравнение

а)

б)

Температура газов в конце третьего газохода

При этой температуре по диаграмме Н-Т (рис. 2.) энтальпия газов второго газохода равна

10. Расчёт водяного экономайзера

1. Энтальпия газов перед экономайзером Энтальпия газов после экономайзера

2. Тепловой поток, который передаётся воде в экономайзере

3. Так как энтальпия питательной воды кДж/кг при температуре , то энтальпия воды выходящей из экономайзера

При этом температура воды, выходящей из экономайзера

5. Примем высоту трубы экономайзера

Тогда площадь живого сечения, приходящаяся на 1 м трубы по таблице 7 [1] ;

площадь нагрева поверхности трубы .

Число труб в горизонтальном ряду примем

Живое сечение экономайзера

Коэффициент теплопередачи определяем по рис. 20.

Средняя температура газов в газоходе экономайзера

Поправочный коэффициент, зависящий от средней температуры в газоходе экономайзера (рис. 20)

6. Площадь поверхности нагрева экономайзера

Полученное значение округляем до .

Полная площадь поверхности нагрева котла по приложению 4 [1]

Газовые сопротивления по отдельным элементам котлоагрегата для водотрубных котлов

,

где - коэффициент избытка воздуха за котлом.

Плотность газов при средней температуре в экономайзере

.

,

где -число труб по ходу газов в экономайзере

Плотность газов при температуре уходящих газов

Газовое сопротивление самой дымовой трубы при скорости движения газов в трубе

Сопротивление топки примем равной .

Газовое сопротивление стальных газоходов и кирпичных боровов

Сопротивление шибера

Сопротивление жалюзийного золоуловителя

Сила тяги

,

где -расчётная зимняя температура наружного воздуха. Для Волгоградской области ;

b - барометрическое давление воздуха в районе котельной. Для Центральных районов Европейской части Росси принимают (745 мм рт. ст.).