Реферат: Тепловой расчет парогенератора ГМ-50-1
--PAGE_BREAK--Коэффициенты избытка воздуха за каждым газоходом, а также их средние значения:
II. Топливо и продукты горения
2.1) Вид топлива:Мазут малосернистый (№96)
2.2) Объёмы воздуха и продуктов горения при a=1,0 и 760 мм.рт.ст.:
<img width=«128» height=«27» src=«ref-1_1449016445-296.coolpic» v:shapes="_x0000_s1041"> <img width=«125» height=«27» src=«ref-1_1449016741-301.coolpic» v:shapes="_x0000_s1040"> <img width=«129» height=«27» src=«ref-1_1449017042-301.coolpic» v:shapes="_x0000_s1039"> <img width=«129» height=«24» src=«ref-1_1449017343-249.coolpic» v:shapes="_x0000_s1038">
Расчитываем приведённую влажность WПи зольность АП
<img width=«336» height=«48» src=«ref-1_1449017592-776.coolpic» v:shapes="_x0000_s1042">
<img width=«353» height=«48» src=«ref-1_1449018368-799.coolpic» v:shapes="_x0000_s1043">
Для контроля проверим баланс элементарного состава:
CP+ HP+ SP+ NP+ OP+ AP+ WP=100%
84,65%+11,7%+0,3%+0,3%+0,05%+3,0%=100%
2.3) При a>1 объёмы продуктов горения, объёмные доли трёхатомных газов и водяных паров, безразмерную концентрацию золы, массу газов, их плотность расчитывают по всем газоходам для средних и конечных значений a.
Объёмы и массы продуктов горения, доли трёхатомных газов и водяных паров
2.3) Энтальпию золы учитывают только в том случае, если приведённая зольность уноса золы из топки удовлетворяет условию (долю золы уносимую газами принимаем аун=0,95=95%):
<img width=«169» height=«51» src=«ref-1_1449022567-514.coolpic» v:shapes="_x0000_s1055">
<img width=«223» height=«45» src=«ref-1_1449023081-607.coolpic» v:shapes="_x0000_s1056">
Þэнтальпию золы не учитываем.
2.5) Энтальпии воздуха и продуктов горения по газоходам парового котла (ккал/кг)
--PAGE_BREAK--
III. Определение расчётного расхода топлива
3.1) Располагаемое тепло топлива Qррнаходим по формуле:
Qрр=Qрн+Qв.вн+iтл
3.2) Величину тепла, вносимого воздухом, подогреваемом вне парового котла, Qв.внучитывают только для высокосернистых мазутов. Топливо проектируемого котла — малосернистый мазут.
где (Ioв)’ при t’вп=100 oC Þ(Ioв)’=322 ккал/кг;
3.3) Величину физического тепла топлива находим по формуле:
iтл= Cтлtтл, где tтл =100oC; Cтл=0,415+0,0006×tтл=0,415+0,0006×100=0,475 ккал/(кг×oC);
iтл= 0,475×100=47,5 ккал/кг;
3.4) Qрр=Qрн+iтл=9620+47,5=9667,5 ккал/кг;
3.5) Потери теплас химическим недожогом q3=0,5%;
с механическим недожогом q4=0,0%;
3.6) Потеря тепла с уходящими газами:
<img width=«275» height=«53» src=«ref-1_1449024842-735.coolpic» v:shapes="_x0000_s1062">
где (Ioхв) при t=30 oC; Ioхв=9,5×Vo=9,5×10,62=100,89 ккал/кг;
Iух=709,135 ккал/кг; tух=150oC; aух=1,27;
<img width=«295» height=«44» src=«ref-1_1449025577-743.coolpic» v:shapes="_x0000_s1063">
3.7) Потеря тепла от наружного охлаждения котла: q5=0,92% (при D= 50 т/ч);
3.8) КПД парового котла “брутто” находят по методу обратного баланса:
hпк=100-(q2+ q3+ q4+ q5+ q6)=100-(6,01+0,5+0,92)=92,57 %;
<img width=«292» height=«47» src=«ref-1_1449026320-605.coolpic» v:shapes="_x0000_s1064">
Коэффициент сохранения тепла:
3.9) Расход топлива, подаваемого в топку:
<img width=«120» height=«47» src=«ref-1_1449026925-338.coolpic» v:shapes="_x0000_s1065">
где Qпк=Dк×(Iпе— Iпв)×1000; при Pпе = 40 кгс/см2 и tпе = 440oC ÞIпе = 789,8 ккал/кг;
а при Pпв = 1,08×Pб = 1,08×45 = 48,6 кгс/см2 и tпв = 140oC ÞIпе = 141,3 ккал/кг;
Qпк = 50×(789,8- 141,3)×1000=3,2425·107ккал/кг;
<img width=«273» height=«47» src=«ref-1_1449027263-620.coolpic» v:shapes="_x0000_s1066">
3.10) Расход топлива используют при выборе и расчёте числа и мощности горелочных устройств. Тепловой расчёт парового котла, определение объёмов дымовых газов и воздуха, количество тепла, отданного продуктами горения поверхностям нагрева, производятся по расчётному расходу фактически сгоревшего топлива с учетом механической неполноты горения:
<img width=«247» height=«43» src=«ref-1_1449027883-443.coolpic» v:shapes="_x0000_s1067">
IV. Выбор схемы сжигания топлива
4.1) Схему топливосжигания выбирают в зависимости от марки и качества топлива. Подготовка к сжиганию мазута заключается в удалении из него механических примесей, повышении давления и подогрева для уменьшения вязкости.
4.2) В проектируемом паровом котле установлены горелки (в количестве трёх штук) с механическими форсунками суммарной производительностью 110¸120% от паропроизводительности котла; мазут подогревают до 100¸130оС. Скорость воздуха в самом узком сечении амбразуры должна быть 30¸40 м/с.
V. Поверочный расчёт топки
Задачей поверочного расчёта является определение температуры газов на выходе из топки Jт’’при заданных конструктивных размерах топки, которые определяют по чертежам парового котла.
V.1 Определение конструктивных размеров и характеристик топки
5.1.1) По чертежу парового котла определяем размеры топки и заполняем таблицу
5.1.2) Среднее значение коэффициента тепловой эффективности для топки в целом определяют по формуле:
<img width=«647» height=«76» src=«ref-1_1449028326-2379.coolpic» v:shapes="_x0000_s1068">
<img width=«240» height=«25» src=«ref-1_1449030705-412.coolpic» v:shapes="_x0000_s1069">
5.1.3) Активный объём топочной камеры определяют по формуле:
Эффективная толщина излучающего слоя:
<img width=«269» height=«47» src=«ref-1_1449031117-614.coolpic» v:shapes="_x0000_s1070">
V.2 Расчёт теплообмена в топке
5.2.1) Расчёт основан на приложении теории подобия к топочным процессам. Расчётная формула связывает температуру газов на выходе из топки qт’’с критерием Больцмана Bo, степенью черноты топки ат и параметром М, учитывающим характер распределения температур по высоте топки и зависящим от относительного местоположения максимума температур пламени, который определяется схемой размещения и типом горелок.
<img width=«179» height=«48» src=«ref-1_1449031731-464.coolpic» v:shapes="_x0000_s1071">
При расчёте теплообмена используют в качестве исходной формулу:
Где Tт’’= Jт’’+ 273 — абсолютная температура газов на выходе из топки, [K]; Ta= Ja+ 273 -температура газов, которая была бы при адибатическом сгорании топлива, [K]; Bо– критерий Больцмана, определяемый по формуле:
<img width=«199» height=«53» src=«ref-1_1449032195-538.coolpic» v:shapes="_x0000_s1072">
Из этих формул выводятся рясчётные.
5.2.2) Определяем полезное тепловыделение в топке Qти соответствующую ей адиабатическую температуру горения Та :
<img width=«277» height=«47» src=«ref-1_1449032733-584.coolpic» v:shapes="_x0000_s1073">
<img width=«596» height=«21» src=«ref-1_1449033317-1005.coolpic» v:shapes="_x0000_s1074">
<img width=«12» height=«23» src=«ref-1_1449034322-73.coolpic» v:shapes="_x0000_s1076 _x0000_s1075">
Где количество тепла, вносимое в топку с воздухом Qв,определяют по формуле:
<img width=«433» height=«41» src=«ref-1_1449034395-795.coolpic» v:shapes="_x0000_s1077">
Полезное тепловыделение в топке Qтсоответствует энтальпии газов Iа, котрой располагали бы при адиабатическом сгорании топлива, т.е Qт= IаÞТа=2352,4 К;
5.2.3) Параметр М, характеризующий температурное поле по высоте топки, определяют по формуле:
М=А-B×xт; где А и В опытные коэффициенты, значения которых принимают: А=0,54; В=0,2; (при камерном сжигании мазута).
Относительное положение максимума температур факела в топке определяют по формуле:
Хт= Хг+ DХ; где Хг – относительный уровень расположения горелок, представляющий собой отношение высоты расположения осей горелок hг (от пода топки) к общей высоте топки Нт (от пода топки до середины выходного окна из топки, т.е. Хг = hг/ Нт ); DХ – поправка на отклонение максимума температур от уровня горелок, принимаемая для газомазутных топок с производительностью >35т/ч DХ=0;
При расположении горелок в несколько ярусов и одинаковом числе горелок в ярусе высоту расположения определяют расстоянием от средней линии между ярусами горелок до пода или до середины холодной воронки; при разном числе горелок в каждом ярусе:
<img width=«175» height=«47» src=«ref-1_1449035190-415.coolpic» v:shapes="_x0000_s1078">
где<img width=«12» height=«23» src=«ref-1_1449034322-73.coolpic» v:shapes="_x0000_s1079">
n1, n2и т.д. – число горелок в первом, втором и т.д. ярусах; h1г, h1ги т.д. – высота расположения осей ярусов.
<img width=«216» height=«41» src=«ref-1_1449035678-456.coolpic» v:shapes="_x0000_s1080"> <img width=«159» height=«44» src=«ref-1_1449036134-387.coolpic» v:shapes="_x0000_s1081"> <img width=«189» height=«25» src=«ref-1_1449036521-326.coolpic» v:shapes="_x0000_s1082">
М = 0,54·0,2·0,2459=0,4908
5.2.4) Степень черноты топки ат и критерий Больцмана В0зависят от искомой температуры газов на выходе uг’’.
Принимаем uг’’ = 1100 0С:
Среднюю суммарную теплоёмкость продуктов сгорания определяют по формуле:
<img width=«384» height=«47» src=«ref-1_1449036847-1171.coolpic» v:shapes="_x0000_s1083 _x0000_s1084">
5.2.5) Степень черноты топки определяют по формуле:
где аф – эффективная степень черноты факела:
<img width=«171» height=«27» src=«ref-1_1449038018-304.coolpic» v:shapes="_x0000_s1085">
где асв и аг – степень черноты, которой обладал бы факел при заполнении всей топки соответственно только светящимся пламенем или только несветящимися трёхатомными газами; m– коэффициент усреднения, зависящий от теплового напряжения топочного объёма и m=0,55 для жидкого топлива.
<img width=«181» height=«31» src=«ref-1_1449038322-410.coolpic» v:shapes="_x0000_s1086 _x0000_s1087">
Величины асв и аг определяют по следующим формулам:
Где Sт – эффективная толщина излучаемого слоя в топке; P– давление в топке, для паровых котлов, работающих без наддува Р = 1 кгс/см2.
<img width=«625» height=«56» src=«ref-1_1449038732-1587.coolpic» v:shapes="_x0000_s1088">
Коэффициент ослабления лучей kг топочной средой определяют по номограмме.
<img width=«207» height=«25» src=«ref-1_1449040319-348.coolpic» v:shapes="_x0000_s1089">
Коэффициент ослабления лучей kс сажистыми частицами определяют по формуле:
<img width=«272» height=«48» src=«ref-1_1449040667-763.coolpic» v:shapes="_x0000_s1090">
<img width=«12» height=«23» src=«ref-1_1449034322-73.coolpic» v:shapes="_x0000_s1091">
где Tт’’ — температура газов на выходе из топки; Cр/Hp— соотношение содержания углерода и водорода в рабочей массе топлива;
<img width=«339» height=«45» src=«ref-1_1449041503-875.coolpic» v:shapes="_x0000_s1092">
<img width=«252» height=«25» src=«ref-1_1449042378-413.coolpic» v:shapes="_x0000_s1093">
<img width=«284» height=«44» src=«ref-1_1449042791-610.coolpic» v:shapes="_x0000_s1094">
<img width=«447» height=«25» src=«ref-1_1449043401-655.coolpic» hspace=«12» v:shapes="_x0000_s1095">
<img width=«503» height=«157» src=«ref-1_1449044056-2351.coolpic» v:shapes="_x0000_s1096">
<img width=«321» height=«27» src=«ref-1_1449046407-525.coolpic» v:shapes="_x0000_s1097">
5.2.6)тОпределяем количество тепла, переданное излучением в топке:
<img width=«463» height=«25» src=«ref-1_1449046932-845.coolpic» v:shapes="_x0000_s1098">
5.2.7) Определим тепловые нагрузки топочной камеры:
<img width=«388» height=«51» src=«ref-1_1449047777-881.coolpic» v:shapes="_x0000_s1099">
Удельное тепловое напряжение объёма топки:
Допуск 250¸300 Мкал/м3×ч;
<img width=«569» height=«49» src=«ref-1_1449048658-1123.coolpic» v:shapes="_x0000_s1100">
Удельное тепловое напряжение сечения топки в области горелок
VIПоверочный расчёт фестона
6.1) В котле, разрабатываемом в курсовом проекте, на выходе из топки расположен трёхрядный испарительный пучок, образованный трубами бокового топочного экрана, с увеличенным поперечными и продольными шагами и называемый фестон. Изменение конструкции фестона связано с большими трудностями и капитальными затратами, поэтому проводим поверочный расчёт фестона.
Задачей поверочного расчёта является определение температуры газов за фестоном Jф’’при заданных конструктивных размерах и характеристиках поверхности нагрева, а также известной температуре газов перед фестоном, т.е на выходе из топки.
6.2) По чертежам парового котла составляют эскиз фестона.
6.3) По чертежам парового котла составляем таблицу:
Наименование величин
Обозн.
Раз-ть
Ряды фестона
Для всего фестона
1
2
3
Наружный диаметр труб
d
м
0,06
Количество труб в ряду
z1
--
23
23
24
-
Длина трубы в ряду
lI
м
2,3
2
1,275
-
Шаг труб:
поперечный
S1
м
0,21
0,21
0,21
0,21
продольный
S2
м
-
0,35
0,775
0,5197
Угловой коэф фестона
xф
-
-
-
-
1
Расположение труб
-
-
шахматное
Расчётная пов-ть нагрева
H
м2
9,966
8,666
5,765
24,3977
Размеры газохода:
высота
aI
м
2,25
2,05
1,275
-
ширина
b
м
5
5
5
-
Площадь живого сечения
F
м2
8,283
7,611
4,539
6,7646
Относительный шаг труб:
поперечный
S1/d
-
3,5
3,5
3,5
3,5
продольный
S2/d
-
-
5,833
12,92
8,6616
Эффективная толщина излучающего слоя
Sф
м
-
-
-
2,03
Длину трубы в каждом ряду liопределяем по осевой линии трубы с учётом её конфигурации от плоскости входа трубы в обмуровку топки или изоляцию барабана до точки перечения оси трубы каждого ряда с плоскостью ската горизонтального газохода. Количество труб в ряду z1определяют по эскизу, выполнив по всей ширине газохода разводку труб экрана в фестон.
Поперечный шаг S1равен утроенному шагу заднего экрана топки, т.к. этот экран образует три ряда фестона. Поперечные шаги для всех рядов и всего фестона одинаковы. Продольный шаг между первым и вторым рядами определяют как кратчайшее расстояние между осями труб этих рядов S2’, а между вторым и третьим рядами S2’’как длину отрезка между осями труб второго и третьего рядов, соединяющего их на половине длины труб. Среднее значение продольного шага для фестона определяют с учетом расчетных поверхностей второго и третьего рядов труб, существенно различающихся по величине:
<img width=«153» height=«48» src=«ref-1_1449049781-424.coolpic» hspace=«12» v:shapes="_x0000_s1101">
Принимаем xф= 1, тем самым увеличиваем конвективную поверхность пароперегревателя
(в пределах 5%), что существенно упрощает расчёт.
По S1сри S2сропределяем эффективную толщину излучающего слоя фестона Sф
<img width=«200» height=«51» src=«ref-1_1449050205-524.coolpic» v:shapes="_x0000_s1102">
6.4) Расположение труб в пучке – шахматное, омывание газами – поперечное (угол отклонения потока от нормали не учитываем). Высоту газохода ‘а’ определяют в плоскости, проходящей по осям основного направления каждого ряда труб в границах фестона. Ширина газохода ‘b’ одинакова для всех рядов фестона, её определяют как расстояние между плоскостями, проходящими через оси труб правого и левого боковых экранов.
6.5) Площадь живого сечения для прохода газов в каждом ряду:
Fi = ai×b — z1×liпр×d;
где liпр– длина проекции трубы на плоскость сечения, проходящую через ось труб расчитываемого ряда.
Fсрнаходим как среднее арифметическое между F1и F3.
6.6) Расчётная поверхность нагрева каждого ряда равна геометрической поверхности всех труб в ряду по наружному диаметру и полной обогреваемой газами длине трубы, измеренной по её оси с учётом конфигурации, т.е гибов в пределах фестона:
Нi= p×d×z1i×li;
где z1i– число труб в ряду; li– длина трубы в ряду по её оси.
Расчётная поверхность нагрева фестона определяют как сумму поверхностей всех рядов:
Нф = Н1 + Н2 + Н3 = 9,966+8,666+5,765 = 24,3977 м;
На правой и левой стене газохода фестона расположена часть боковых экранов, поверхность которых не превышает 5% от поверхности фестона:
Ндоп = SFст·xб = (1,7062 + 1,7062)·0,99 = 3,3782 ÞНф’ = Нф + Ндоп = 27,776 м;
6.7) Составляем таблицу исходных данных для поверочного теплового расчёта фестона.
6.8) Ориентировочно принимают температуру газов за фестоном на 30¸1000С ниже, чем перед ним:
<img width=«303» height=«27» src=«ref-1_1449050729-511.coolpic» hspace=«12» v:shapes="_x0000_s1103">
Для газов за фестоном находим энтальпию при
<img width=«160» height=«27» src=«ref-1_1449051240-320.coolpic» v:shapes="_x0000_s1104">
<img width=«160» height=«25» src=«ref-1_1449051560-322.coolpic» v:shapes="_x0000_s1105">
и по уравнению теплового баланса определяем тепловосприятие фестона:
<img width=«456» height=«27» src=«ref-1_1449051882-754.coolpic» v:shapes="_x0000_s1106">
6.9 Уравнение теплопередачи для всех поверхностей нагрева записывают в следующем виде:
<img width=«109» height=«47» src=«ref-1_1449052636-291.coolpic» v:shapes="_x0000_s1107">
где k— коэффициент теплопередачи, Dt— температурный напор,
Н — расчётная поверхность нагрева.
6.9.1)При сжигании мазута коэффициент теплопередачи определяют по формуле:
<img width=«71» height=«23» src=«ref-1_1449052927-166.coolpic» v:shapes="_x0000_s1108"> <img width=«123» height=«24» src=«ref-1_1449053093-237.coolpic» v:shapes="_x0000_s1109">
Где aк— коэффициент теплоотдачи конвекцией; aл— коэффициент теплоотдачи излучением газового объёма в трубном пучке; y— коэффициент тепловой эффективности поверхности; x= 1.
6.9.2) Для определения aк(коэффициента теплоотдачи конвекцией от газов к стенке труб) рассчитаем среднюю скорость газового потока:
<img width=«464» height=«47» src=«ref-1_1449053330-1040.coolpic» v:shapes="_x0000_s1110">
yдля фестона при скорости газов 8,903 м/с равен 0,6.
Для нахождения aкпо номограммам определяем aн=59 ккал/м2×ч×оС и добавочные коэффициенты: Сz=0,88; Сф=0,85; Сs=1 Þaк = aн×Сz×Сф×Сs= 59×0,88×0,85×1 = 44,13 ккал/м2×ч×оС;
<img width=«105» height=«28» src=«ref-1_1449054370-250.coolpic» v:shapes="_x0000_s1111">
6.9.3) Для нахождения aлиспользуем номограммы и степень черноты продуктов горения ‘a’:
Для незапылённой поверхности k×p×S= kг×rn×S×p, где р = 1кгс/ см2; rn=0,2474;
<img width=«461» height=«52» src=«ref-1_1449054620-1114.coolpic» v:shapes="_x0000_s1112">
рn×S= rn×S= 0,2474×2,03 = 0,5022
<img width=«231» height=«29» src=«ref-1_1449055734-628.coolpic» v:shapes="_x0000_s1113">
По номограмме находим kг= 0,66 Þ
По номограмме находим Сг=0,96; aн=170 ккал/м2×ч×оС; Þaл = aн×а×Сг =170×0,2819×0,96=46 ккал/м2×ч×оС
6.9.4)
<img width=«417» height=«26» src=«ref-1_1449056362-726.coolpic» v:shapes="_x0000_s1114">
<img width=«307» height=«24» src=«ref-1_1449057088-489.coolpic» v:shapes="_x0000_s1115">
Находим температурный напор:
<img width=«376» height=«44» src=«ref-1_1449057577-729.coolpic» v:shapes="_x0000_s1116">
<img width=«396» height=«47» src=«ref-1_1449058306-850.coolpic» v:shapes="_x0000_s1117">
6.10)Если тепловосприятия фестона по уравнениям теплового баланса и теплопередачи отличаются менее чем на 5%, то температура за фестоном задана правильно:
<img width=«247» height=«43» src=«ref-1_1449059156-740.coolpic» v:shapes="_x0000_i1041">
т.о. поверочный расчёт выполнен.
VII. Определение тепловосприятий пароперегревателя, экономайзера, воздухоподогревателя и сведение теплового баланса парового котла
7.1) При выполнении расчёта в целях уменьшения ошибок и связанных с ними пересчётов до проведения поверочно-конструкторских расчётов пароперегревателя целесообразно определить тепловосприятия этих поверхностей по уравнениям теплового баланса и свести тепловой баланс по паровому котлу в целом.
7.2) Тепловосприятия пароперегревателя и воздухоподогревателя определяют по уравнениям теплового баланса рабочего тела (пара, воздуха), а тепловосприятие экономайзера – по уравнению теплового баланса теплоносителя (продуктов сгорания).
7.3) Тепловосприятие пароперегревателя определяют по формуле:
<img width=«533» height=«48» src=«ref-1_1449059896-1060.coolpic» v:shapes="_x0000_s1118">
Находим при Pпе=40 кгс/см2 и tпе=440oC Þiпе=789,8 ккал/кг;
при Pб=45 кгс/см2 и температуре насыщения Þiн=668,1 ккал/кг;
Diпо=15 ккал/кг;
<img width=«367» height=«44» src=«ref-1_1449060956-896.coolpic» v:shapes="_x0000_s1119">
Тепло, воспринимаемое пароперегревателем за счёт излучения факела топки, принимаем для упрощения расчётов равным нулю(Qпел =0), а угловой коэффициент фестона Хф=1.
В этом случае полное тепловосприятие пароперегревателя численно совпадает с тепловосприятием конвекцией: Qпек = Qпе.
Для газохода пароперегревателя уравнение теплового баланса теплоносителя (дымовых газов) имеет вид:
<img width=«202» height=«29» src=«ref-1_1449061852-533.coolpic» v:shapes="_x0000_s1120">
Это уравнение решают относительно искомой энтальпии газов за пароперегревателем:
<img width=«211» height=«48» src=«ref-1_1449062385-577.coolpic» v:shapes="_x0000_s1121">
<img width=«395» height=«48» src=«ref-1_1449062962-824.coolpic» hspace=«12» v:shapes="_x0000_s1122">
Полученное значение энтальпии газов за пароперегревателем позволяет определить температуру дымовых газов за ним u²пе=601,520С;
7.4)Тепловосприятие воздухоподогревателя определяют по уравнению теплового баланса рабочего тела (воздуха), т.к. температура горячего воздуха (после воздухоподогревателя) задана. Тепловосприятие воздухоподогревателя зависит от схемы подогрева воздуха. Т.к. предварительный подогрев воздуха, и рециркуляция горячего воздуха отсутствуют, то тепловосприятие воздухоподогревателя определяем:
<img width=«195» height=«52» src=«ref-1_1449063786-681.coolpic» v:shapes="_x0000_s1123">
где Iогвнаходим по tгв=220oC ÞIогв=745,2 ккал/кг;
b²вп– отношение объёма воздуха за воздухоподогревателем к теоретически необходимому:
<img width=«216» height=«26» src=«ref-1_1449064467-381.coolpic» v:shapes="_x0000_s1124">
<img width=«372» height=«49» src=«ref-1_1449064848-944.coolpic» v:shapes="_x0000_s1125">
продолжение
--PAGE_BREAK--Тепловосприятие воздухоподогревателя по теплоносителю (продуктам сгорания) имеет вид:
<img width=«317» height=«124» src=«ref-1_1449065792-1421.coolpic» v:shapes="_x0000_s1126">
где Iух– энтальпия уходящих газов, которую находим по tух=150oC ÞIух=709,135 ккал/кг;
Iоух– энтальпия теоретического объёма воздуха, которую при tпрс=( tгв + t’в)/2=(220+30)/2=125 oC ÞIпрс=421 ккал/кг;
<img width=«391» height=«48» src=«ref-1_1449067213-784.coolpic» v:shapes="_x0000_s1127">
Полученное значение энтальпии газов за экономайзером позволяет определить температуру дымовых газов за ним u²эк=301,870С;
7.5) Тепловосприятие водяного экономайзера определяют по уравнению теплового баланса теплоносителя (дымовых газов):
<img width=«587» height=«28» src=«ref-1_1449067997-1183.coolpic» v:shapes="_x0000_s1128">
7.6) Определяем невязку теплового баланса парового котла:
<img width=«613» height=«64» src=«ref-1_1449069180-1650.coolpic» v:shapes="_x0000_s1129"> <img width=«542» height=«50» src=«ref-1_1449070830-1027.coolpic» v:shapes="_x0000_s1130">
VIII. Поверочно-конструкторский расчёт пароперегревателя
8.1) Целью поверочно-конструкторского расчёта пароперегревателя является определение его поверхности нагрева при известных тепловосприятиях, конструктивных размерах и характеристиках. Тепловосприятие пароперегревателя определено ранее, конструктивные размеры и характеристики поверхности заданы чертежом. Решением уравнения теплопередачи определяют требуемую (расчётную) величину поверхности нагрева пароперегревателя, сравнивают её с заданной по чертежу и принимают решение о внесении конструктивных изменений в поверхность.
8.2) По чертежам парового котла составляем эскиз пароперегревателя в двух проекциях на миллимет-ровой бумаге в масштабе 1:25.
8.3) По чертежам и эскизу заполняем таблицу:
Конструктивные размеры и характеристики пароперегревателя
8.3.1) Поверхность нагрева для каждой ступени пароперегревателя определяют по наружному диаметру труб, полной длине змеевика (с учётом гибов) lи числу труб в ряду (поперёк газохода) z1. В неё также включается поверхность труб, примыкающих к обмуровке, называемая дополнительной, которую определяют как произведение площади стены (потолка) Fст, занятой этими трубами, на угловой коэффициент х, определяемый по номограмме на основании соотношений S1/dи е/dпричём е/d@r/d=0,5 Þх=0,75.
Таким образом, с учётом особенностей конструкции пароперегревателей поверхность нагрева определяем по формуле:
Н = p×d×z1×l+ Fст ×х.
8.3.2) Глубину газового объёма до пучка и глубину пучка определяют по рекомендациям и чертежу.
8.3.3) По значениям шагов для пароперегревателя и диаметру труб находим эффективную толщину излучающего слоя:
<img width=«478» height=«52» src=«ref-1_1449071857-1116.coolpic» v:shapes="_x0000_s1131">
8.3.4) Площадь живого сечения для прохода газов на входе и выходе определяют по формуле:
F= a·b– d·z1· lпр= 1,68·5,2 – 68·0,032·1,55 = 5,363 (м2);
Площадь живого сечения для прохода пара:
<img width=«404» height=«46» src=«ref-1_1449072973-729.coolpic» v:shapes="_x0000_s1132">
8.4) Составляем таблицу исходных данных поверочно-конструкторского теплового расчёта пароперегревателя:
Средний удельный объём пара находят по удельным объёмам пара в состоянии насыщения и перегретого пара:
<img width=«103» height=«43» src=«ref-1_1449073775-252.coolpic» v:shapes="_x0000_s1134">
Все остальные величины определены ранее.
8.5) Коэффициент теплопередачи определяют для пароперегревателя в целом по средним значениям необходимых величин из таблиц.
Коэффициент теплопередачи от газов к стенке для всех схем пароперегревателей определяют по формуле:
<img width=«115» height=«48» src=«ref-1_1449074027-315.coolpic» v:shapes="_x0000_s1135">
8.5.1)Коэффициент теплоотдачи от газов к стенке для всех схем пароперегревателей определяют по формуле:
<img width=«123» height=«24» src=«ref-1_1449074342-243.coolpic» v:shapes="_x0000_s1136">
Где aк — коэффициент теплоотдачи конвекцией; a¢л — коэффициент теплоотдачи излучением газового объёма в трубном пучке; y— коэффициент тепловой эффективности поверхности; x= 1.
Для определения aк — коэффициента теплоотдачи конвекцией от газов к стенке труб, рассчитаем среднюю скорость газового потока:
<img width=«457» height=«47» src=«ref-1_1449074585-1036.coolpic» v:shapes="_x0000_s1137"> продолжение
--PAGE_BREAK--
При поперечном омывании шахматных пучков дымовыми газами коэффициент теплоотдачи конвекцией, отнесённый к полной расчётной поверхности, определяют по номограмме:
aн=80 ккал/м2×ч×оС; добавочные коэффициенты: Сz=1; Сф=0,98; Сs=1; Þaк = aн×Сz×Сф×Сs= =80×1×0,98×1 = 78,4 ккал/м2×ч×оС;
<img width=«105» height=«28» src=«ref-1_1449054370-250.coolpic» v:shapes="_x0000_s1138">
Для нахождения aлиспользуем номограммы и степень черноты продуктов горения ‘a’:
Для незапылённой поверхности k×p×S= kг×rn×S×p, где р = 1кгс/ см2; rn=0,2445;
рn×S= rn×S= 0,2445×0,119 = 0,0291.
<img width=«213» height=«29» src=«ref-1_1449075871-639.coolpic» v:shapes="_x0000_s1139">По номограмме находим kг= 3,34; Þ
Для пользования номограммой необходимо знать температуру загрязнённой стенки расчитываемой поверхности нагрева:
tз= tпеср+ (80¸100) = 348,12 + 90 = 438,12 оС;
По номограмме находим Сг = 0,95; aн = 130 ккал/м2×ч×оС; Þaл = aн×а×Сг = 130×0,95×0,0926 =
= 11,437 ккал/м2×ч×оС;
При расчёте пароперегревателя и экономайзера на величину aл необходимо ввести поправку, связанную с наличием газового объёма,
<img width=«260» height=«59» src=«ref-1_1449076510-765.coolpic» v:shapes="_x0000_s1140">
свободного от труб перед этими поверхностями и между отдельными пакетами поверхностей:
<img width=«552» height=«48» src=«ref-1_1449077275-1097.coolpic» v:shapes="_x0000_s1141">
Где Тк — температура газов в объёме камеры, (К); lоб и lп — соответственно суммарная глубина пучка и суммарная глубина газового объёма до пучка, м; А – коэффициент: при сжигании мазута А=0,3;
<img width=«469» height=«56» src=«ref-1_1449078372-1149.coolpic» v:shapes="_x0000_s1142">
8.5.2) Коэффициент теплоотдачи от стенки к пару в пароперегревателе определяют по номограмме, при среднем значении давлений, температур и скорости пара:
<img width=«410» height=«27» src=«ref-1_1449079521-715.coolpic» v:shapes="_x0000_s1143">
<img width=«323» height=«49» src=«ref-1_1449080236-781.coolpic» v:shapes="_x0000_s1144">
При этой скорости пара Сd= 1,02; aн = 1300 ккал/м2×ч×оС;Þaл = aн×Сd= 1300×1,02 = 1326 ккал/м2×ч×оС;
8.5.3)Коэффициент теплоотдачи:
<img width=«438» height=«47» src=«ref-1_1449081017-900.coolpic» v:shapes="_x0000_s1145">
8.5.4) Температурный напор:
<img width=«259» height=«27» src=«ref-1_1449081917-442.coolpic» v:shapes="_x0000_s1146">
<img width=«399» height=«47» src=«ref-1_1449082359-800.coolpic» v:shapes="_x0000_s1147"> <img width=«293» height=«25» src=«ref-1_1449083159-469.coolpic» v:shapes="_x0000_s1148">
<img width=«108» height=«25» src=«ref-1_1449083628-227.coolpic» v:shapes="_x0000_s1149">
Þтемпературный напор можно найти как:
Поправочный коэффициент yопределяют по номограмме по безразмерным параметрам:
<img width=«420» height=«48» src=«ref-1_1449083855-1428.coolpic» v:shapes="_x0000_s1150 _x0000_s1151">
По Rи Р находим y= 0,96
8.6) Определим расчётную поверхность:
<img width=«268» height=«27» src=«ref-1_1449085283-471.coolpic» v:shapes="_x0000_s1152">
<img width=«335» height=«49» src=«ref-1_1449085754-796.coolpic» v:shapes="_x0000_s1153">
Невязка:
<img width=«291» height=«49» src=«ref-1_1449086550-649.coolpic» v:shapes="_x0000_s1154">
Невязка > 2% Þвносим конструктивные изменения.
8.7) Найдем число петель змеевика, которое надо добавить:
<img width=«343» height=«49» src=«ref-1_1449087199-809.coolpic» v:shapes="_x0000_s1155">
Следовательно, добавляем к поверхность пароперегревателя 2 змеевика. Поверочный расчёт выполнен.
IX. Поверочно-конструкторский расчёт хвостовых поверхностей нагрева
IX.IРасчёт водного экономайзера
9.1.1) С использованием ранее выполненных расчётов для теплового расчёта экономайзера составляют таблицу исходных данных:
Примечание:Давление воды перед водяным экономайзером для паровых котлов среднего давления принимают Р¢эк = 1,08×Рб.
9.1.2) Предварительно определяют тип водяного экономайзера (кипящий или некипящий) по значению энтальпии рабочей среды за экономайзером:
Энтальпию и температуру воды после водяного экономайзера определяют из уравнения теплового баланса по рабочему телу (воде):
<img width=«148» height=«48» src=«ref-1_1449088081-449.coolpic» v:shapes="_x0000_s1157">
Где Dэк – пропуск воды через экономайзер, кг/ч; при поверхностных пароохладителях Dэк = Dпе =D;
i²эк – энтальпия воды после водяного экономайзера, ккал/кг; i¢эк – энтальпия воды перед водяным экономайзером, ккал/кг.
При указаной схеме включения пароохладителя:
<img width=«497» height=«51» src=«ref-1_1449088530-1030.coolpic» v:shapes="_x0000_s1158"> <img width=«475» height=«51» src=«ref-1_1449089560-1078.coolpic» v:shapes="_x0000_s1159">
По i¢эк = 156,3 ккал/кг и Р¢эк = 48,6 кгс/см2 находим и t¢эк = 154,56 0С;
По i²эк = 251,274 ккал/кг и Рб = 45 кгс/см2 находим и t²эк = 242,96 0С;
Т.к i¢эк < i²эк, значит экономайзер некипящего типа.
9.1.3) По чертежам парового котла составляем эскиз экономайзера в двух проекциях на миллиметровой бумаге в масштабе 1:25, на котором указываем все конструктивные размеры.
По чертежам и эскизу заполняем таблицу.
Конструктивные размеры и характеристики экономайзера
9.1.4) Площадь живого сечения для прохода газов в экономайзере при поперечном омывании определяют по формуле:
<img width=«391» height=«27» src=«ref-1_1449090638-590.coolpic» v:shapes="_x0000_s1160">
где lпр– длина проекции ряда труб на плоскость сечения, м.
<img width=«315» height=«44» src=«ref-1_1449091228-619.coolpic» v:shapes="_x0000_s1161">
Площадь живого сечения для прохода воды:
Поверхность нагрева экономайзера:
<img width=«348» height=«27» src=«ref-1_1449091847-533.coolpic» v:shapes="_x0000_s1162">
Где l– длина змеевика, определяемая с использованием длины горизонтальной части змеевика (l1):
<img width=«489» height=«48» src=«ref-1_1449092380-1081.coolpic» v:shapes="_x0000_s1163">
9.1.5)Коэффициент теплопередачи для экономайзера в целом определяют по средним значениям необходимых величин.
<img width=«80» height=«23» src=«ref-1_1449093461-173.coolpic» v:shapes="_x0000_s1164">
Коэффициент теплоотдачи от газов к стенке определяют по формуле:
<img width=«123» height=«24» src=«ref-1_1449074342-243.coolpic» v:shapes="_x0000_s1165">
Где aк— коэффициент теплоотдачи конвекцией; a¢л— коэффициент теплоотдачи излучением газового объёма в трубном пучке; y— коэффициент тепловой эффективности поверхности; x= 1.
Для определения aк— коэффициента теплоотдачи конвекцией от газов к стенке труб, рассчитаем среднюю скорость газового потока:
<img width=«528» height=«63» src=«ref-1_1449093877-1224.coolpic» v:shapes="_x0000_s1166">
При поперечном омывании шахматных пучков дымовыми газами коэффициент теплоотдачи конвекцией, отнесённый к полной расчётной поверхности, определяют по номограмме 13:
aн=60 ккал/м2×ч×оС; добавочные коэффициенты:
Сz=1; Сф=1; Сs=1; Þ
aк = aн×Сz×Сф×Сs= 63×1×1×1 = 60 ккал/м2×ч×оС;
<img width=«105» height=«28» src=«ref-1_1449054370-250.coolpic» v:shapes="_x0000_s1167">
Для нахождения aлиспользуем номограмму 19 и степень черноты продуктов горения ‘a’:
Для незапылённой поверхности k×p×S= kг×rn×S×p, где р = 1кгс/ см2; rn=0,2343.
<img width=«471» height=«52» src=«ref-1_1449095351-1112.coolpic» v:shapes="_x0000_s1168">
рn×S= rn×S= 0,2343×0,118 = 0,02765;
<img width=«208» height=«29» src=«ref-1_1449096463-624.coolpic» v:shapes="_x0000_s1169">
По номограмме находим kг= 3,4; Þ
Для пользования номограммой необходимо знать температуру загрязнённой стенки расчитываемой поверхности нагрева:
tз= 0,5×(t¢эк + t²эк ) + (40¸60) = 0,5×(154,56+242,96) + 50 = 248,76 оС;
По номограмме находим Сг=0,97; aн=100 ккал/м2×ч×оС; Þaл = aн×а×Сг =100×0,0897×0,97= 8,7 ккал/м2×ч×оС;
При расчёте экономайзера на величину aл необходимо ввести поправку, связанную с наличием газового объёма, свободного от труб перед этими поверхностями и между отдельными пакетами поверхностей:
<img width=«485» height=«59» src=«ref-1_1449097087-1506.coolpic» v:shapes="_x0000_s1171 _x0000_s1170">
Где Тк — температура газов в объёме камеры, (К); lоб и lп — соответственно суммарная глубина пучка и суммарная глубина газового объёма до пучка, м; А – коэффициент: при сжигании мазута А=0,3;
<img width=«245» height=«25» src=«ref-1_1449098593-470.coolpic» v:shapes="_x0000_s1172 _x0000_s1173">
<img width=«341» height=«27» src=«ref-1_1449099063-509.coolpic» v:shapes="_x0000_s1174"> <img width=«424» height=«56» src=«ref-1_1449099572-1055.coolpic» v:shapes="_x0000_s1175">
<img width=«413» height=«27» src=«ref-1_1449100627-733.coolpic» hspace=«12» v:shapes="_x0000_s1176">
9.1.6)Температурный напор:
<img width=«313» height=«25» src=«ref-1_1449101360-497.coolpic» v:shapes="_x0000_s1177">
<img width=«285» height=«25» src=«ref-1_1449101857-461.coolpic» v:shapes="_x0000_s1178"> <img width=«419» height=«40» src=«ref-1_1449102318-730.coolpic» v:shapes="_x0000_s1179">
Þтемпературный напор с достаточной точностью можно найти как:
<img width=«333» height=«72» src=«ref-1_1449103048-1091.coolpic» v:shapes="_x0000_s1180">
9.1.7)Определим расчётную поверхность:
<img width=«327» height=«47» src=«ref-1_1449104139-766.coolpic» v:shapes="_x0000_s1181">
Невязка:
<img width=«311» height=«49» src=«ref-1_1449104905-649.coolpic» v:shapes="_x0000_s1182">
Невязка > 2% Þвносим конструктивные изменения.
9.1.8)Найдем требуемую длину змеевика:
<img width=«289» height=«96» src=«ref-1_1449105554-1325.coolpic» v:shapes="_x0000_s1183">
Следовательно, принимаем Z2рравное 36, то есть Z21 ряда=20, Z22 ряда=16 Þво втором пакете убираем одну сдвоенную петлю.
Для первого пакета:
<img width=«284» height=«27» src=«ref-1_1449106879-469.coolpic» v:shapes="_x0000_s1184">
Для второго пакета:
Высота экономайзера:
<img width=«285» height=«27» src=«ref-1_1449107348-462.coolpic» v:shapes="_x0000_s1185">
Расчёт закончен
IX.IIРасчёт воздушного подогревателя
9.2.1) По чертежам парового котла составляем эскиз воздухоподогревателя в двух проекциях на миллиметровой бумаге в масштабе 1:25, на котором указывают все конструктивные размеры.
По чертежам и эскизу заполняем таблицу:
Конструктивные размеры и характеристики воздухоподогревателя
Примечание:Трубчатые воздухоподогреватели, как правило, выполняются с вертикальным расположением труб в газоходе, внутри которых движутся газы, а воздух омывает шахматно расположенный пучок труб снаружи, омывание поперечное; взаимное движение сред характеризуется перекрёстным током. Число ходов воздуха не меньше двух.
Расчётно определим число труб, включенных параллельно по газам:
<img width=«188» height=«24» src=«ref-1_1449107810-297.coolpic» v:shapes="_x0000_s1186">
Площадь живого сечения для прохода газа:<img width=«304» height=«39» src=«ref-1_1449108107-688.coolpic» v:shapes="_x0000_i1042">
Площадь живого сечения для прохода воздуха (по заданной заводской конструкции):
<img width=«371» height=«27» src=«ref-1_1449108795-720.coolpic» hspace=«12» v:shapes="_x0000_s1187">
Поверхность нагрева ВЗП:
<img width=«457» height=«41» src=«ref-1_1449109515-801.coolpic» hspace=«12» v:shapes="_x0000_s1188">
9.2.2) С использованием ранее выполненых расчётов для теплового расчёта ВП составляют таблицу исходных данных:
Находим скорости газов и воздуха:
<img width=«506» height=«64» src=«ref-1_1449110389-1192.coolpic» v:shapes="_x0000_i1043"> <img width=«552» height=«60» src=«ref-1_1449111581-1605.coolpic» v:shapes="_x0000_i1044">
Скорости газов и воздуха должны быть в пределах допустимых нормативных значений в зависимости от вида топлива и характеристик зол. В курсовом проекте допустимая скорость газов составляет: Wг=12±3 м/с, а Wв = (0,5¸0,6)×Wг = 5,07¸6,08 м/с, однако полученная скорость воздуха больше допустимой Þпринимаем Wв’=6,08 м/c.
Пересчитываем:
<img width=«152» height=«48» src=«ref-1_1449113186-377.coolpic» v:shapes="_x0000_s1190">
<img width=«320» height=«68» src=«ref-1_1449113563-1044.coolpic» hspace=«12» v:shapes="_x0000_s1191">
9.2.3)Коэффициент теплопередачи для воздухоподогревателя в целом определяют по средним значениям необходимых величин.
<img width=«120» height=«48» src=«ref-1_1449114607-312.coolpic» v:shapes="_x0000_s1192">
продолжение
--PAGE_BREAK--