Тепловий розрахунок парового котла ДЕ-25-14, який працює на газоподібному паливі

ІІ конвективний пучок:

;

Таблиця 5.1. Зведені розрахункові дані конвективних пучків

13. За прийнятими двома значеннями температури і , та отриманим двом значенням Qб і QТ проводиться графічна інтерполяція для визначення температури продуктів згоряння після поверхні нагрівання. Для цього будується залежність . Точка перетину прямих вказує температуру продуктів згорання , яку слід було б прийняти при розрахунку. Якщо значення відрізняється від одного з прийнятих попередньо значень і не більше ніж на 50°С, то для завершення розрахунку необхідно по повторно визначити тільки QТ, зберігши колишній коефіцієнт теплопередачі. При більшій розбіжності заново визначається коефіцієнт теплопередачі для знайденої температури .

Призначення економайзера криється в самій його назві. Водяний економайзер установлюється на виході з газоходів для забору енергії вихідних газів, і пуску їх у вторинний оборот. Це підвищує ефективність котлової установки, а значить і її ККД.

Розрахунки економайзера робимо за допомогою Microsoft Excel, результати зводимо в таблицю 5.1.

Рис. 5.1. Графічне визначення розрахункової температури продуктів згорання: а - І конвективний пучок; б - другий конвективний пучок.

5.2 Розрахунки водяного економайзера

По відомим ентальпіям газів на вході H'вэ, кДж/м3, і виході Hух, кДж/м3, визначаємо теплосприйняття економайзера по рівнянню теплового балансу. По формулі визначаємо температуру води, що нагрівається, на виході з економайзера t''э,°С, середню різницю температур Дtср,°С. Потім підставляємо формулу швидкості газів в економайзері Wcp, м/с, таку площу живого перетину FЭ, щоб швидкість була в межах 6-9 м/с. Із площі живого перетину за допомогою даних таблиці 5.3 визначаємо число труб у горизонтальному ряді m, шт. Далі для визначення розрахункової поверхні нагрівання економайзера FВЭ, м2, за допомогою схеми з'ясовуємо коефіцієнт теплопередачі для чавунних економайзерів kэ, Вт/(м2·?С). Вираховується розрахункова поверхня нагрівання економайзера.

Таблиця 5.2. Розрахунки водяного економайзера

Таблиця 5.3. Основні дані деяких ребристих труб економайзера ВТИ

5.3 Розрахунки повітряного тракту

Розрахунки повітряного тракту ведеться на номінальне навантаження котлоагрегату.

Опір повітряного тракту Hв.тр., Па, складається з опору усмоктувального каналу Дhвс, Па, опору повітропроводів Дhвв, Па, і опору топкового обладнання Дhгор, Па:

Опір всмоктувального патрубка визначається як місцевий опір, тобто по формулі:

При швидкості руху повітря і коефіцієнті місцевого опору о, що залежить від форми усмоктувального патрубка, щільність середовища визначаємо по формулі:

де - щільність повітря; - температура повітря, що подавати в топку, .

кг/м3.

Ухвалюємо і ( при наявності заслінки).

Разом розраховуємо:

Па

Опір воздуховодів по довжині і місцевим опорам визначаються сумарно залежно від довжини воздуховодів. Прийнявши опір погонного метра воздуховода R = 1 Па/м і довжину орієнтовно l = 10 м, вираховуємо:

Опір пальника також уважаємо як втрати тиску на місцевому опорі. Коефіцієнт місцевого опору пальника визначається типом пальника. Ухвалюємо до установки пальник ГМГА [1, табл. 911], . Швидкість вторинного повітря ухвалюємо 30 м/с.

Вираховуємо втрати тиску на пальнику:

Вираховуємо загальний опір повітряного тракту:

Робимо добір дуттєевого вентилятора, для цього визначаємо його продуктивність Qв, м3/год, по формулі:

де - коефіцієнт запасу по продуктивності [1, 9, 12]; Vo - теоретично необхідна кількість повітря для спалювання 1 м3 палива; бТ - коефіцієнт надлишку повітря в топці; Дб1 - присос повітря в топці; - температура повітря, що подається в топку, ; - розрахункова витрата палива.

Розрахунковий тиск, створюваний дуттєвим вентилятором, визначаємо по формулі:

де - коефіцієнт запасу по тискові [1, 9.12]; - температура, для якої складена характеристика дуттєвого вентилятора, [1, с. 105].

Знаючи продуктивність і тиск, можемо за схемою 6.1 підібрати димосос і вентилятор. Ухвалюємо в установці димосос Д-10 і вентилятор ВД-10, частота обертання робочого колеса n = 970 об/хв.

Потужність приводного електродвигуна Nвдв, кВт, для дуттєвого вентилятора визначається по формулі:

де - коефіцієнт запасу по потужності; - коефіцієнт стискальності газу в димососі; - КПД по характеристиці димососа.

Опір газового тракту Hпгт, Па, складається із суми опорів його окремих елементів і в загальному виді може бути записане формулою:

де - розрідження в топці, ухвалюємо ; - опір котлових пучків; . - опір водяного економайзера; - опір димової труби; - опір газових боровів; - величина самотяги димової труби.

Сумарний опір котлових пучків в окремому випадку складається з опорів наступних видів: опір поперечно омиваних труб I конвективного пучка; опір поперечно омиваних труб II конвективного пучка; опір газів при повороті на 1800 (вихід із Iк.п); опір газів при повороті на 900 (вихід з топки),

або:

Розрахуємо втрати тиску на виході з топки (поворот 90°):

де - місцевий опір ділянки, для повороту на 90° - , на 1800 - - швидкість газового потоку, визначається по формулі:

де - розрахункова витрата палива; - об'єм димових газів,; - температура виходу з топки, °С; - наведена площа ділянки, м2:

де - різні площі ділянки, м2; - кількість різних площ ділянки;

- щільність середовища, кг/м3, розраховуються по формулі:

де pо - щільність газового середовища при н. у., ухвалюємо ; tв - температура, при якій розраховує щільність, у даної випадку - температура на виході з топки.

Розрахуємо втрати тиску:

Розрахуємо опір I конвективного пучка:

Коефіцієнти опору гладкотрубного коридорного пучка визначаються з виразом:

де - кількість рядів труб по глибині пучка; - коефіцієнт опору, віднесений до одного ряду пучка, що залежить від значень у1 = S1/d = 1,76, у2= S2/d= 2,16 і ? = (S1 - d)/(S2 - d) = 0,66.

Приу1?у2, де ухвалюємо за схемою 6.2.

Опір поперечно омиваних пучків труб другого конвективного пучка визначаємо аналогічно опору I-го пучка.

Опір повороту газів на 1800 на вході в II конвективний пучок розраховуємо по формулі:

5.4 Розрахуємо опір водяного економайзера

Формула - та ж, як для місцевого опору:

З теплового розрахунків водяного економайзера

Опір газових боровів визначаються сумарно залежно від їхньої довжини. Прийнявши опір погонного метра воздуховоду R = 1 Па/м і довжину орієнтовно l = 20 м, вираховуємо:

5.5 Розрахунки димової труби

Опір димової труби складається з опору тертя і втрати з вихідною швидкістю:

де - коефіцієнт опору тертя; - ухил труби по внутрішній утворюючої, і - швидкість газів, відповідно наприкінці і на початку труби, м/с;

Швидкості знаходимо через секундну витрату газів:

де - температура вихідних газів, прийнята з теплового розрахунку

По витраті палива приймаємо висоту димової труби котельні [1, табл. 9.9].

Для труби висотою по знаходимо [1, рис. 9.15]: .

За значенням економічної швидкості димових газів на виході з димової труби визначається діаметр вихідного отвору dвых, м:

де Vдт- витрата газів усіх підключених до димаря котлів, що працюють при номінальному навантаженні.

5.6 Визначимо діаметр труби на вході

Приймемо найближчий уніфікований типорозмір труб [1, рис. 9.14]. Труба - цегляна.

Втрата тиску з вихідною швидкістю розраховується по формулі для втрат місцевих опорів з коефіцієнтом місцевого опору виходу о = 1,1:

Самотяга димової труби визначається як:

де і - щільність повітря і газу відповідно.

5.7 Підбір димососа і дуттєвого вентилятора

Вибір димососа і дуттєвого вентилятора зводиться до вибору і підбору машини, що забезпечує продуктивність і тиск, певні при розрахунках повітряного тракту і споживаючої найменшу кількість енергії при експлуатації.

Продуктивність визначається по формулі:

Розрахунковий тиск:

де - температура, для якої складена характеристика димососа, становить 200°С.

Тепер за схемою 6.1. визначаємо димосос. Ухвалюємо до установки димосос Д-12 і вентилятор ВД-1212, частота обертання робочого колеса n = 485 об/хв.

Потужність приводного електродвигуна Nвдв, кВт, для дуттєвого вентилятора визначається по формулі:

де - коефіцієнт запасу по потужності; - коефіцієнт стискальності газу в димососі; - КПД по характеристиці димососа.

СПИСОК ВИКОРИСТАНОЇ ЛІТЕРАТУРИ

1. Эстеркин Р.И. Котельные установки. Курсовое и дипломное проектирование: Учеб. пособ. для техникумов. - Л.: Энергоатомиздат, 1989.-280с.

2. Компоновка и тепловой расчет парового котла: Учеб. пособие для вузов/ Ю.М. Липов, Ю.Ф. Самойлов, Т.В. Виленский. - М.: Энергоатомиздат, 1988. - 208с.

3. Ривкин С. Л., Александров А. А. Теплофизические свойства воды и водяного пара. - М.: «Энергия», 1980. - 424 с.

4. Александров В.Г. Паровые котлы малой и средней мощности. Изд. 2-е, перераб. и доп. Л.: «Энергия», 1972. - 200 с.

Размещено на Allbest.ru