Реферат: Тепловой расчет котла Е-75-40ГМ
--PAGE_BREAK--2.4. Энтальпии воздуха и продуктов горения Iвo, Iгoпри α= lдля табличных значений рабочей массы твердых и жидких топлив и сухой массы газовых топлив берут соответственно из[1, табл. П.З (стр.21-29) и П.4 (стр.30-32)] во всем диапазоне температур газов Vг(100-2200°C).
2.5. Энтальпии продуктов горения при α > 1 рассчитываются по формуле (ккал/кг, ккал/м3):
<img width=«137» height=«24» src=«ref-1_477488485-260.coolpic» v:shapes="_x0000_i1062"> (2.1)
Энтальпию золы учитывают только в том случае, если приведенная зольностьуноса золы из топки(% кг/ккал): <img width=«117» height=«49» src=«ref-1_477488745-342.coolpic» v:shapes="_x0000_i1063">.
В данном случае энтальпия золы не учитывается.
2.6. Результаты расчетов сводятся в таблицу2.2, по которой строится диаграмма Iг-νг (р.4).
Таблица 2.2.
Энтальпии воздуха и продуктов горения по газоходам парового котла.
Газоход
Температура газов <img width=«35» height=«21» src=«ref-1_477489087-124.coolpic» v:shapes="_x0000_i1064"><img width=«12» height=«23» src=«ref-1_477481414-73.coolpic» v:shapes="_x0000_i1065">
<img width=«23» height=«24» src=«ref-1_477489284-110.coolpic» v:shapes="_x0000_i1066">
<img width=«21» height=«24» src=«ref-1_477489394-110.coolpic» v:shapes="_x0000_i1067">
<img width=«68» height=«24» src=«ref-1_477489504-202.coolpic» v:shapes="_x0000_i1068">
<img width=«83» height=«50» src=«ref-1_477489706-310.coolpic» v:shapes="_x0000_i1069">
<img width=«93» height=«48» src=«ref-1_477490016-312.coolpic» v:shapes="_x0000_i1070">
1
2
3
4
5
6
7
Топка и фестон
<img width=«53» height=«24» src=«ref-1_477490328-154.coolpic» v:shapes="_x0000_i1071">
2200
10035
8484
848,4
1088,34
507
2100
9528
8066
806,6
1033,4
505
2000
9023
7648
764,8
9787,8
498
1900
8525
7230
723,0
9248
496
1800
8022
6812
681,2
8703,2
494
1700
7528
6465
640,5
8168,5
492
1600
7036
5997
599,7
7635,7
490
1500
6546
5590
559
7105
482
1400
6064
5182
518,2
6582,2
480
1300
5578
4775
477,5
6055,5
477
1200
5101
4378
437,8
5538,8
466
1100
4635
3981
398,1
5033,1
462
1000
4173
3584
358,4
4531,4
461
900
3712
3197
319,7
4031,7
Пароперегре-ватель
<img width=«65» height=«25» src=«ref-1_477490482-170.coolpic» v:shapes="_x0000_i1072">
700
2811
2445
317,85
3128,85
432
600
2379
2071
269,32
2648,2
421
500
1958
1707
221,91
2179,91
413
400
1545
1351
175,63
1720,63
Экономайзер
<img width=«67» height=«25» src=«ref-1_477490652-167.coolpic» v:shapes="_x0000_i1073">
500
1958
1707
256,05
2214,05
413
400
1545
1351
202,65
264,8
421
300
1142
1005
150,75
1291,75
Воздухопо-догреватель
<img width=«104» height=«27» src=«ref-1_477490819-226.coolpic» v:shapes="_x0000_i1074">
300
1142
10005
180,9
1322,9
396
200
752
664
119,52
871,52
380
100
372
330
54,9
431,4
3.
Тепловой баланс парового котла. Определение расчетного расхода топлива.
3.1. Тепловой баланс составляют для установившегося состояния парового котла на1 кг твердого топлива и жидкого или на1 нм3 газового топлива в виде (ккал/кг, ккал/нм3):
Qрр = Q1 + Q2 + Q3 + Q4 + Q5 + Q6, (3.1)
или в виде:
100 = q1 + q2 + q3 + q4 + q5 + q6. (3.2).
3.2. Учитывая, что для рекомендуемых к проектированию паровых котлов не применяются горючие сланцы (расход тепла на разложение карбонатов топлива Qк= 0), располагаемое тепло топлива Qрропределяетсяпо формуле:
Qpp= Qнр + Qв.вн.+iтл, (3.3)
3.3. Величину тепла, вносимого воздухом, подогреваемым вне парового котла, Qb.bh.учитывают только для высокосернистых мазутов.
3.4. Величину физического тепла топлива iтлучитывают только для жидких топлив. Значит, в нашем случае:
Qpp= Qнp= 3740 ккал/кг (3.4)
3.5. Потери тепла с химическим q3и механическим q4недожогом определяются по [1, табл. 3.1] в зависимости от вида топлива и производителъности парового котла.
В нашем случае при D=35 т/ч:
q3= 0.5%, q4= 0%.
3.6. Потеря тепла с уходящими газами находится по формуле:
<img width=«281» height=«51» src=«ref-1_477491045-702.coolpic» hspace=«12» v:shapes="_x0000_s1080">
где:Iхвo= 9,5*Vo= 9,5 * 10,45= 99,279ккал/кг.
Величина энтальпии уходящих газовIухопределяется линейной интерполяцией по таблице2.2 для заданной температуры уходящих газов nyx=180oCи коэффициенте избытка воздуха α = α"вп=1,18 (табл1.1).
<img width=«316» height=«44» src=«ref-1_477491747-711.coolpic» v:shapes="_x0000_i1075">
где Iух=597,6 ккал/кг.
Для всех паровых котлов и топлив, указанных в[1, табл П.1 и П.2], значение должно находиться в пределах4,5-11%. В нашем случае это условие выполняется.
3.7. Потеря тепла от наружного охлаждения котла q5находится по [1, рис 3.1]:
q5 = 0,75%.
3.8. Потери с физическим теплом шлака q6учитывают только при сжигании твердых топлив если:
<img width=«65» height=«44» src=«ref-1_477492458-234.coolpic» v:shapes="_x0000_i1076">.
<img width=«45» height=«24» src=«ref-1_477492692-134.coolpic» v:shapes="_x0000_i1077"> – не учитывается.
3.9. КПД парового котла брутто находится по методу обратного баланса.
ηпк = 100 — (q2+ q3+ q4+ q5+ q6), (3.6)
ηпк = 100 — (5,0317 + 0,5 + 0,75) = 93,72%.
При расчете конвективных поверхностей нагрева долю потери тепла q5, приходящуюся на отдельные газоходы, учитывают введением коэффициента сохранения тепла:
<img width=«163» height=«47» src=«ref-1_477492826-384.coolpic» v:shapes="_x0000_i1078"> (3.7)
где: ηпк = q1-коэффициент полезного действия парового котла «брутто»,%
3.10. Расход топлива, подаваемого в топку:
<img width=«116» height=«47» src=«ref-1_477493210-341.coolpic» hspace=«12» v:shapes="_x0000_s1085">
(3.8)
где Qпк— количество теплоты, полезно отданное в паровом котле:
<img width=«164» height=«24» src=«ref-1_477493551-316.coolpic» hspace=«12» v:shapes="_x0000_s1086">
(3.9)
<img width=«332» height=«32» src=«ref-1_477493867-599.coolpic» v:shapes="_x0000_s1087">
где Dk–паропроизводительность котла, т/ч.
Значение энтальпии перегретого пара ineнаходится по[1, табл. П.7] по заданным давлению Рпе и температуре tneпара за пароперегревателем. Энтальпию питательной воды- по[1, табл. П.6] по заданным температуре tпви давлению Рпв питательной воды за регулятором питания котла (Рпв=1,08Рб, где Рб- давление в барабане котла).
Pпв = l,08 * 44 = 47,52 кгc/cм2, <img width=«263» height=«44» src=«ref-1_477494466-637.coolpic» v:shapes="_x0000_i1079">
3.11. Расход топлива, найденный по(3.8), используют в расчете элементов системы пылеприготовления при выборе числа и производительности углеразмольных мельниц, числа и мощности горелочных устройств. Но тепловой расчет парового котла, определение объемов дымовых газов и воздуха и количества тепла, отданного продуктами горения поверхностям нагрева, производятся по расчетному расходу фактически сгоревшего топлива с учетом механической неполноты горения:
<img width=«151» height=«48» src=«ref-1_477495103-430.coolpic» v:shapes="_x0000_i1080">. Т.к q4=0
Bр=B
4.
Выбор схемы топливосжигания.
Для котла Е-75-40 ГМ и топлива мазут сернистый. Схема подготовки и подачи топлива представлена на рис. 4.1.
На рис.4.2 изображена схема горелки БКЗ для мазута сернистого.
5.
Поверочный расчет топки.
Задачей поверочного расчета является определение температуры газов на выходе из топки при заданных ее конструктивных размерах. Конструктивные размеры топки определяют по чертежам парового котла, заданного для курсового проекта.
5.1. Определение конструктивных размеров и характеристик топочной камеры. На рис.5 показана схема топочной камеры. Конструктивные характеристики занесены в табл.5.1. При расчете конструктивных размеров топки важно правильно определить “активный” объем топочной камеры. Границами объема являются плоскости, проходящие через осевые линии экранных труб, а в выходном сечении – плоскость, проходящая через осевые линии труб первого ряда фестона. В котле Е-75-40 ГМ границей объема в нижней части топки является под.
5.2. Геометрические размеры, необходимые для расчетов и систематизируемые в табл. 5.1, в основном берут с чертежа, пользуясь указанными на них размерами.
Расчетную ширину фронтовой <img width=«24» height=«25» src=«ref-1_477495533-121.coolpic» v:shapes="_x0000_i1081"> и задней <img width=«24» height=«25» src=«ref-1_477495654-114.coolpic» v:shapes="_x0000_i1082"> стен топки определяют расстоянием между плоскостями, проходящими через оси труб боковых экранов, а ширину боковых стен <img width=«24» height=«25» src=«ref-1_477495768-117.coolpic» v:shapes="_x0000_i1083"> между плоскостями, проходящими через оси труб фронтового и заднего экранов. Освещенную длину фронтовой <img width=«21» height=«25» src=«ref-1_477495885-113.coolpic» v:shapes="_x0000_i1084"> и задней <img width=«21» height=«25» src=«ref-1_477495998-108.coolpic» v:shapes="_x0000_i1085"> стен топки определяют по фактическим размерам плоскости, проходящей через оси труб соответствующего экрана в пределах объема топки.
Площадь боковой стены <img width=«27» height=«25» src=«ref-1_477496106-120.coolpic» v:shapes="_x0000_i1086"> в границах активного объема топки определяют как площадь указанных фигур, пользуясь простейшими математическим приемами.
Геометрические размеры плоскости фестона и выходного окна топки совпадают. Ширину определяют расстоянием между плоскостями, проходящими через оси труб боковых экранов, а длину (высоту) – по действительному размеру конфигурации оси трубы первого ряда фестона в пределах активного объема топки. Фестон и задний экран условно разделяют воображаемой плоскостью, являющейся продолжением ската горизонтального газохода.
Наружный диаметр труб продолжение
--PAGE_BREAK--d, шаг между ними S, число труб в экране zи расстояние от оси трубы до обмуровки eпринимают по чертежу.
Таблица 5.1.
Конструктивные размеры и характеристики топочной камеры.
Среднее значение тепловой эффективности Ψср для топки в целом определяют по формуле:
<img width=«631» height=«48» src=«ref-1_477496226-1392.coolpic» v:shapes="_x0000_i1087">,
где в знаменателе <img width=«27» height=«25» src=«ref-1_477497618-117.coolpic» v:shapes="_x0000_i1088"> – расчетная площадь стен топки, которую определяют как сумму площадей (плоскостей), ограничивающих активный объем топки, <img width=«23» height=«21» src=«ref-1_477481913-106.coolpic» v:shapes="_x0000_i1089"> (из табл. 5.1); в числителе – алгебраическая сумма произведений коэффициентов тепловой эффективности экранов на соответствующих этим экранам площади стен, покрытые испарительными поверхностями <img width=«65» height=«25» src=«ref-1_477497841-166.coolpic» v:shapes="_x0000_i1090"> ; <img width=«27» height=«25» src=«ref-1_477498007-119.coolpic» v:shapes="_x0000_i1091"> — площади участков стен i
– ого экрана, не защищенных трубами.
Площадь стен топки:
F
тст
= F
фст
+
F
ф’ст
+ 2*F
бст
+
F
зст
+
F
з’ст
+
Fок
=
= 77,63 + 13,58 + 102,7 + 44,5 + 14,45 + 23,12 = 276 м2.
Тогда среднее значение коэффициента тепловой эффективности для топки:
ψср= [0,6045*(77,63– 2,625) + 0,2*13,58 + 2*0,6045*51,35 +
+0,6045*44,5 + 0,2*14,45 + 0,65*23,12] /276 = 0,507.
Активный объем топочной камеры определяют по формуле:
Vт= F
бст
*
bт= 51,35*5,78 = 297 м3 (5.2)
Эффективную толщину излучающего слоя в топке определяют по формуле:
Sт
= 3,6 * Vт/F
тст= 3,6*297 / 276 = 3,874 м. (5.3)
5.3.Расчет теплообмена в топке.
5.3.1. Расчет основан на приложении теории подобия к топочным процессам. Расчетная формула связывает безразмерную температуру газов на выходе из топки <img width=«25» height=«25» src=«ref-1_477498126-118.coolpic» v:shapes="_x0000_i1092"> с критерием Больцмана B
о, степенью черноты топки <img width=«21» height=«24» src=«ref-1_477498244-101.coolpic» v:shapes="_x0000_i1093"> и параметром M, учитывающим характер распределения температур по высоте топки и зависящим от относительного местоположения максимума температур пламени, который определяется схемой размещения и типом горелок. При расчете используется в качестве исходной формулы:
<img width=«173» height=«48» src=«ref-1_477498345-468.coolpic» v:shapes="_x0000_i1094">, (5.4)
где θт”- безразмерная температура на выходе из топки;
Тт” = vт”+273 – абсолютная температура газов на выходе из топки, K;
Ta= νa+273 – температура газов, которая была бы при адиабатическом сгорании топлива;
a
т – степень черноты топки;
М – параметр, учитывающий характер распределения температур по высоте топки;
Во – критерий Больцмана определяется по формуле:
<img width=«180» height=«49» src=«ref-1_477498813-506.coolpic» v:shapes="_x0000_i1095"> (5.5)
Из формул(5.4) и(5.5) выводится расчетная формула для определения температуры газов на выходе их топки υт”:
<img width=«289» height=«77» src=«ref-1_477499319-916.coolpic» v:shapes="_x0000_i1096">
– <img width=«15» height=«17» src=«ref-1_477500235-94.coolpic» v:shapes="_x0000_i1097"> коэффициент сохранения тепла;
– <img width=«23» height=«25» src=«ref-1_477500329-109.coolpic» v:shapes="_x0000_i1098"> — расчетный расход топлива;
– <img width=«28» height=«25» src=«ref-1_477500438-124.coolpic» v:shapes="_x0000_i1099"> — расчетная площадь стен топки;
– <img width=«28» height=«25» src=«ref-1_477500562-114.coolpic» v:shapes="_x0000_i1100"> — средний коэффициент тепловой эффективности экранов;
– <img width=«64» height=«24» src=«ref-1_477500676-173.coolpic» v:shapes="_x0000_i1101"> — коэффициент излучения абсолютно черного тела, <img width=«91» height=«33» src=«ref-1_477500849-284.coolpic» v:shapes="_x0000_i1102">;
– <img width=«48» height=«23» src=«ref-1_477501133-161.coolpic» v:shapes="_x0000_i1103"> — средняя суммарная теплоемкость продуктов горения 1 кг топлива в интервале температур газов от <img width=«20» height=«24» src=«ref-1_477501294-105.coolpic» v:shapes="_x0000_i1104"> до <img width=«20» height=«24» src=«ref-1_477501399-110.coolpic» v:shapes="_x0000_i1105">, <img width=«91» height=«37» src=«ref-1_477501509-286.coolpic» v:shapes="_x0000_i1106">.
5.3.2. Определяется полезное тепловосприятие в топке Qти соответствующая ей адиабатическая температура горения Та.
<img width=«216» height=«45» src=«ref-1_477501795-506.coolpic» hspace=«12» v:shapes="_x0000_s1116">
(5.7)
где Qpp, q3, q4 – по данным пункта3, q6– в данном случае не учитывается.
Количество тепла вносимое в топку с воздухом:
Qв = Qгв + Qxв = (αт'' — Δαт — Δαпл)∙Iгво + (Δαт + Δαпл)∙Iхво, (5.8)
где Iгвои Iхво– энтальпии теоретических объемов воздуха соответственно горячего и холодного:Iгв= 636 ккал/кг; Iхв= 95 ккал/кг. Присосы из табл.1.1. αпл = 0.05 – присос в топку (из[2, табл.2.3]).
Qв= (1.1 — 0.05) · 636 + 0,05· 95 = 672,5 ккал/кг.
Подставляя все данные в(5.7) получаем:
Qт= 9548,44*(100 – 0,5)/100 + 672,5 = 9567,88 ккал/кг
Полезное тепловыделение в топке Qтсоответствует энтальпии газов Iа, которой они располагали бы при адиабатическом сгорании топлива, т.е. <img width=«23» height=«23» src=«ref-1_477502301-109.coolpic» v:shapes="_x0000_i1107"> =<img width=«20» height=«24» src=«ref-1_477502410-100.coolpic» v:shapes="_x0000_i1108">, по значению которой из таблицы 2.2. находят адиабатическую температуру горения <img width=«20» height=«24» src=«ref-1_477501294-105.coolpic» v:shapes="_x0000_i1109"> при <img width=«27» height=«24» src=«ref-1_477502615-116.coolpic» v:shapes="_x0000_i1110">
Iт=9567,8 Vа=1991oС
5.3.3. Параметр М, характеризующий температурное поле по высоте топки, определяется по формуле
М = А – В — xт, (5.9)
где А = 0.54 и В = 0.2 – опытные коэффициенты.
Относительное положение максимума температур факела в топке определяется по формуле
xт = xг +Δх, (5.10)
где xг = hг/Нг – относительный уровень расположения горелок, представляющий собой отношение высоты расположения горелок <img width=«20» height=«23» src=«ref-1_477502731-104.coolpic» v:shapes="_x0000_i1111"> (от пода топки) к общей высоте топки <img width=«25» height=«23» src=«ref-1_477502835-109.coolpic» v:shapes="_x0000_i1112"> (от пода топки до середины выходного окна из топки); hг=2,142м, xг = 0.2279
Xг=0,54-0,2*0,2279=0,49
5.4.4. Степень черноты ат и критерий Больцмана Во зависят от искомой температуры газов на выходе из топки υт''.
Ориентировочно примем υт'' = 1000°С; при этомIт''= 4461 ккал/кг.
Среднюю суммарную теплоемкость продуктов сгорания1 кг топлива от υaдо υт'' определяют по формуле
(Vc)ср = (Qт-I’’т)/(υа-υ’’т) = (9567,8–4461)/(1991–1000) = 5,21 ккал/(кг*°C), (5.11)
где <img width=«21» height=«24» src=«ref-1_477502944-106.coolpic» v:shapes="_x0000_i1113"> – энтальпия продуктов горения 1 кг топлива для принятой нами температуры газов <img width=«20» height=«24» src=«ref-1_477501399-110.coolpic» v:shapes="_x0000_i1114"> , определяем по таблице 2.2 при <img width=«59» height=«24» src=«ref-1_477503160-157.coolpic» v:shapes="_x0000_i1115">
5.4.5. Степень черноты топки определяется по формуле
<img width=«153» height=«49» src=«ref-1_477503317-370.coolpic» hspace=«12» v:shapes="_x0000_s1118">
(5.12)
где аф — эффективная степень черноты факела.
При камерном сжигании жидкого топлива основными излучающими компонентами являются трехатомные газы (С02 и H2O). В этом случае аф определяется по формуле
<img width=«184» height=«28» src=«ref-1_477503687-333.coolpic» hspace=«12» v:shapes="_x0000_s1119"> (5.13)
kг= 0.5 (м∙кгс/см2)-1 — коэффициент ослабления лучей топочной средой определяется по номограмме3 [2, рис.2.4].
В зависимости от rH2O= 0,182 произведение
Рп∙Sт = 1.05 (м∙кгс/см2),
где Pп = P*rп = rп = 0,27 кгc/cм2 (P= 1 кгс/см2).
Пo (5.13) aф= 1 – e–0,2377*1*3,746= 0,5917.
По(5.12) <img width=«317» height=«44» src=«ref-1_477504020-719.coolpic» v:shapes="_x0000_i1116">
Kc– коэффициент ослабления лучей сажистыми частицами
<img width=«55» height=«44» src=«ref-1_477504739-192.coolpic» v:shapes="_x0000_s1139">
<img width=«280» height=«44» src=«ref-1_477504931-609.coolpic» v:shapes="_x0000_s1145">
<img width=«255» height=«27» src=«ref-1_477505540-462.coolpic» hspace=«12» v:shapes="_x0000_s1144"><img width=«260» height=«44» src=«ref-1_477506002-1045.coolpic» v:shapes="_x0000_s1137 _x0000_s1138 _x0000_s1140 _x0000_s1141 _x0000_s1142 _x0000_s1143">
5.4.6. Подставляя М, аф, ат, (Vc)cpв формулу(5.6), получаем:
<img width=«364» height=«80» src=«ref-1_477507047-1035.coolpic» v:shapes="_x0000_i1117">
Так как полученная υт'' = 1059°Cменее чем на100 градусов отличается от υт'' = 1000°C, принятой в начале расчетов, то принимаем υт’’ = 1059°С и Iт''=4720 ккал/кг.
5.4.7. Определяется количество тепла, переданное излучением топке по формуле
Qл = φ(Qт– I’’т) = 0,9919*(9567,8 – 4720) = 4807 ккал/кг (5.15)
5.4.8. Удельное тепловое напряжение объема топки рассчитывается по формуле
qV= B
р
*
Q
р
р
/
V
т= 5923,8*8940 / 297 = 178,3 Мкал/(м2*ч) (5.16)
Удельное тепловое напряжение сечения топки в области горелок рассчитывается по формуле
<img width=«95» height=«49» src=«ref-1_477508082-280.coolpic» v:shapes="_x0000_i1118"> (5.17)
где f= bфст*bбст= 5,87*5,02 = 29,4674 м2 – сечение топки.
<img width=«188» height=«44» src=«ref-1_477508362-464.coolpic» v:shapes="_x0000_i1119">
6. Поверочный расчет фестона.
6.1. По чертежам и эскизу составляют таблицу 6.1. конструктивных размеров и характеристик фестона, определяем расчетную поверхность и площадь живого сечения для прохода газов. Конструктивные размеры определяем для каждого ряда труб фестона и для поверхности в целом.
6.2. Конструктивные размеры и характеристики фестона. Длина трубы liопределяется по осевой линии трубы с учетом ее конфигурации. Поперечный шаг S1равен восьми шагам заднего экрана.
Площадь живого сечения для прохода газов в каждом ряду определяется по формуле
Fi=ai*b-z1*linp*d, (6.1)
где <img width=«25» height=«24» src=«ref-1_477508826-116.coolpic» v:shapes="_x0000_i1120"> – длина проекции трубы на плоскости сечения, проходящую через ось труб рассчитываемого ряда, м;
<img width=«17» height=«24» src=«ref-1_477508942-94.coolpic» v:shapes="_x0000_i1121"> - высота газохода, м;
<img width=«13» height=«19» src=«ref-1_477509036-88.coolpic» v:shapes="_x0000_i1122"> - ширина газохода, м(одинакова для всех рядов фестона);
<img width=«16» height=«23» src=«ref-1_477509124-92.coolpic» v:shapes="_x0000_i1123"> — количество труб в ряду;
d
— наружный диаметр труб, м.
<img width=«17» height=«24» src=«ref-1_477508942-94.coolpic» v:shapes="_x0000_i1124">,<img width=«13» height=«19» src=«ref-1_477509036-88.coolpic» v:shapes="_x0000_i1125">,<img width=«16» height=«23» src=«ref-1_477509124-92.coolpic» v:shapes="_x0000_i1126">,d берем из таблицы 6.1 для соответствующего ряда фестона:
Так как Fвxи Fвыхотличаются менее чем на25%, Fcpнаходится усреднением:
Fср= (Fвх+Fвых)/2
Таблица 6.1.
Конструктивные размеры и характеристики фестона
Наименование величин
Обозна-чение
Еди-ница
Ряды фестона
Для всего фестона
1
2
3
4
Наружный диаметр труб
d
м
0,06
0,06
0,06
0,06
0,06
Количество труб в ряду
z1
-
18
18
18
17
-
Длина трубы в ряду
li
м
4,1
4.1
4.2
4.3
-
Шаг труб:
поперечный (поперёк движения газов)
продольный (вдоль движения газов)
S1
м
0,3
0,3
0,3
0,3
0,3
S2
м
-
0,21
0,21
0,21
0,21
Угловой коэффициент фестона
xф
-
-
-
-
-
1
Расположение труб (шахматное, коридорное)
-
-
Шахматное
Расчётная поверхность нагрева
H
м2
13,9
13,9
14,2
13,8
62,72
Размеры газохода:
высота
ширина
ai
м
4.24
4.3
4.25
4.3
-
b
м
5,78
5,78
5,78
5,78
5,78
Площадь живого сечения для прохода газов
F
м2
20.2
20.4
20.1
20.5
20.3
Относительный шаг труб:
поперечный
S1/d
-
5
5
5
5
5
продольный
S2/d
-
-
3,5
3,5
3,5
3,5
Эффективная толщина излучающего слоя
Sф
м
-
-
-
-
1,15
6.2.2. Расчетная поверхность нагрева каждого ряда равна геометрической поверхности всех труб в ряду по наружному диаметру и полной обогреваемой газами длине трубы, измеренной по ее оси с учетом гибов в пределах фестона (м2):
Hi=π*d*zli*li (6.2)
H1 = π*0,06*18*4,1 = 13,9 м2,
H1 = π*0,06*18*4,1 = 13,9 м2,
H1 = π*0,06*18*4,2 = 14,2 м2,
H4 = π*0,06*17*4,3 = 13,8 м2.
Расчетная поверхность фестона рассчитывается по формуле
Нф = Н1 + H2+ Н3 + Н4 =13,9 + 13,9 + 14,2 + 13,8 = 55,8м2 (6.3)
Дополнительная поверхность экранов определяется, как площадь стен, покрытых экранами в газоходе фестона, по формуле Hдоп= ΣFст*xб, где Fст– поверхность стен боковых экранов
<img width=«245» height=«68» src=«ref-1_477509490-786.coolpic» v:shapes="_x0000_i1127">
Тогда Hдоп= 7,44*0,93 = 6,92 м2 (6.4)
Hф’= Hф+ Hдoп= 55,8 + 6,92 = 62,72 м2 (6.5)
Эффективная толщина излучающего слоя определяется по формуле:
Sф= 0,9d((4/π)(S1S2/ d2)-1) = 0,9*0,06(1,273*0,3*0,21/0,0036 – 1) = 1,15м.
Исходные данные для поверочного теплового расчета фестона представлены в таблице6.2.
Таблица 6.2.
Исходные данные для поверочного теплового расчета фестона
Наименование величин
Обозначение
Единица
Величина
Температура газов перед фестоном
υ’ф= υ’’т
˚С
1058
Энтальпия газов перед фестоном
I’ф= I’’т
ккал/кг
4720
Объём газов на выходе из топки
Vг
м3/кг
12,24
Объёмная доля водяных паров
rH2O
-
0,182
Суммарная объёмная доля трёхатомных газов
rп
-
0,27
Концентрация золы в газоходе
μзл
кг/кг
-
Температура состояния насыщения при давлении в барабане
tн
˚С
255
:
<img width=«85» height=«24» src=«ref-1_477510276-202.coolpic» v:shapes="_x0000_i1128">
По таблице 2.2 для полученной <img width=«21» height=«24» src=«ref-1_477510478-112.coolpic» v:shapes="_x0000_i1129"> при продолжение
--PAGE_BREAK--<img width=«21» height=«24» src=«ref-1_477510590-109.coolpic» v:shapes="_x0000_i1130"> находят энтальпию газов за фестоном <img width=«23» height=«24» src=«ref-1_477510699-109.coolpic» v:shapes="_x0000_i1131"> и по уравнению теплового баланса теплоносителя (продуктов горения) определяют тепловосприятие фестона (балансовое) (<img width=«57» height=«33» src=«ref-1_477510808-195.coolpic» v:shapes="_x0000_i1132">) (I’’ф= 4214,5 ккал/кг.):
Тогда балансовое тепловосприятие фестона:
Qбф= φ(I’ф–I’’ф) = 0,9919*(4720 – 4214,5) = 501 ккал/кг. (6.6)
6.3. Тепловосприятие фестона по условиям теплопередачи рассчитывается по формуле
<img width=«141» height=«45» src=«ref-1_477511003-385.coolpic» hspace=«12» v:shapes="_x0000_s1123">
(6.7)
где <img width=«24» height=«24» src=«ref-1_477511388-114.coolpic» v:shapes="_x0000_i1133"> – тепло, полученное расчетом по уравнению теплопередачи и воспринятое рассчитываемой поверхностью, <img width=«57» height=«33» src=«ref-1_477510808-195.coolpic» v:shapes="_x0000_i1134">;
k
- коэффициент теплопередачи, отнесенный к расчетной поверхности нагрева и учитывающий перенос тепла от газового потока не только конвекцией, но и излучением межтрубного слоя газов,<img width=«91» height=«37» src=«ref-1_477511697-290.coolpic» v:shapes="_x0000_i1135"> ;
<img width=«20» height=«19» src=«ref-1_477511987-99.coolpic» v:shapes="_x0000_i1136">- температурный напор, <img width=«23» height=«21» src=«ref-1_477480901-102.coolpic» v:shapes="_x0000_i1137">;
<img width=«23» height=«23» src=«ref-1_477512188-107.coolpic» v:shapes="_x0000_i1138"> — расчетный расход топлива,<img width=«37» height=«33» src=«ref-1_477512295-152.coolpic» v:shapes="_x0000_i1139">;
H — расчетная поверхность нагрева, <img width=«23» height=«21» src=«ref-1_477481913-106.coolpic» v:shapes="_x0000_i1140">.
6.4. Коэффициент теплопередачи для фестона рассчитывается по формуле
<img width=«88» height=«45» src=«ref-1_477512553-245.coolpic» hspace=«12» v:shapes="_x0000_s1124">
(6.8)
где α1-коэффициент теплоотдачи от газов к стенке рассчитывается по формуле
α1=ξ(αк+αл), (6.9)
где αк — коэффициент теплоотдачи конвекцией,
αл — коэффициент теплоотдачи излучением,
ξ— коэффициент использования поверхности нагрева, для поперечно омываемых трубных пучковξ= 1.
6.5. Для определения коэффициента теплоотдачи конвекцией от газов к стенке труб рассчитывают среднюю скорость газового потока
<img width=«163» height=«51» src=«ref-1_477512798-567.coolpic» v:shapes="_x0000_i1141">,
где υ
= (υ
’’
ф + υ
’
Ф)/2 = 983,5 оС, F
= F
ср= 20,3 м;
W= (5923,8*12,24)/(3600*20,3))((1004+273)/273) = 4,7 м/с (6.10)
αк = αн•Cz•Cs•Cф= 38*0,92*1,05*0,96 = 35 ккал/(м2*ч*оС)
αн = 38 ккал/(м2*ч*оС) — коэффициент теплоотдачи конвекцией,
Cz = 0,92 — поправка на число рядов труб по ходу газов,
Cs = 1,05 — поправка на компоновку трубного пучка,
Сф = 0,96 — поправка на изменение физических свойств среды- определяются по ном.13 [4].
6.6. Коэффициент теплоотдачи излучением продуктов горения ад определяют по номограмме19 [4] в зависимости от температур потока и стенки (αн), а также от степени черноты продуктов горения а:
αл = αн*а.
a = 1 — e-kpS, p = 1 кгс/см2, S = 2,30:
a =1 – e — 1,1*0,27*1,15 = 0,205
αл= 163•0,331 = 53,95 ккaл/(м2•ч•OC)
Для определения степени черноты продуктов горения а используют формулу(5.13), где
k•p•S=(kг•rп)•p•S
kг = 1,1 определяются по номограммt3нно.
Для использования номограммы19 надо знать температуру загрязненной стенки:
tз= tн+ 25 = 255 + 25 → αн= 150 ккал/(м2*ч*оС).
αл=150*0,285*1=42,75 ккaл/(м2•ч•OC)
α1= <img width=«80» height=«24» src=«ref-1_477513365-193.coolpic» v:shapes="_x0000_i1142">= <img width=«56» height=«24» src=«ref-1_477513558-149.coolpic» v:shapes="_x0000_i1143">=35+42,75 = 77,75 ккaл/(м2•ч•OC)
6.7. Коэффициент тепловой эффективности <img width=«60» height=«21» src=«ref-1_477513707-160.coolpic» v:shapes="_x0000_i1144">
<img width=«196» height=«41» src=«ref-1_477513867-452.coolpic» v:shapes="_x0000_i1145">
6.8. Тепловой напор определяется по формуле:
∆tб= 1014 –255 = 759 оС, ∆tм= 953 – 255 = 698
<img width=«285» height=«47» src=«ref-1_477514319-737.coolpic» v:shapes="_x0000_i1146"> оС (6.12)
Подставляя найденные kи Δtв формулу(6.7) находим
<img width=«257» height=«47» src=«ref-1_477515056-622.coolpic» v:shapes="_x0000_i1147"> ккал/кг
Правильность расчета определяется выражением:
<img width=«225» height=«53» src=«ref-1_477515678-569.coolpic» v:shapes="_x0000_i1148">% < 5%
Т.к. тепловосприятие фестона по уравнению теплового баланса и теплопередачи отличается менее чем на 5%, то расчет считаем законченным.
7.
Определение тепловосприятий пароперегревателя, экономайзера, воздухоподогревателя и сведение теплового баланса парового котла.
7.1. Тепловосприятие пароперегревателя и воздухоподогревателя определяют по уравнениям теплового баланса рабочего тела (пара, воздуха), а тепловосприятие экономайзера- по уравнению теплового баланса теплоносителя (продуктов сгорания).
7.1.1.Тепловосприятие пароперегревателя определяют по формуле,
<img width=«417» height=«48» src=«ref-1_477516247-892.coolpic» v:shapes="_x0000_i1149"> ккал/кг (7.1)
где Dne– паропроизводительность котла, кг/ч;
ine, iн – соответственно энтальпии перегретого и сухого насыщенного пара: по таблицам термодинамического состояния параine определяют по заданным температуре tneи давлению Рпе перегретого пара; iн– по давлению пара в барабане Рб;
Δino– съем тепла в пароохладителе, служащем для регулирования температуры перегретого пара, ккал/кг. В котле Е-75-40 ГМ можно принять Δino= 10÷20 ккал/кг.
Тепло, воспринимаемое пароперегревателем за счет излучения факела топки, принимается для упрощения расчетов равным нулю.
В этом случае полное тепловосприятие пароперегревателя числено совпадает с тепловосприятием конвекцией, ккал/кг.
Qneк= Qne (7.2)
Для газохода пароперегревателя уравнение теплового баланса теплоносителя (дымовых газов) имеет вид:
<img width=«195» height=«27» src=«ref-1_477517139-404.coolpic» v:shapes="_x0000_i1150"> (7.3)
Это уравнение решают относительно искомой энтальпии газов за пароперегревателем, ккал/кг:
<img width=«411» height=«45» src=«ref-1_477517543-812.coolpic» v:shapes="_x0000_i1151"> (7.4)
где Iф''- окончательное значение энтальпии газов за фестоном;
j— по формуле(3.7);
Iхво — по формуле из пункта 3.6;
Δαne— из табл.1.1.
7.1.2. Тепловосприятие воздухоподогревателя определяют по уравнению теплового баланса рабочего тела (воздуха), так как температура горячего воздуха задана, тепловосприятие воздухоподогревателя зависит от схемы подогрева воздуха. В данном случае есть предварительный подогрев воздуха, поступающего в воздухоподогреватель, за счет рециркуляции горячего воздуха Тепловосприятие воздухоподогревателя равно:
<img width=«197» height=«53» src=«ref-1_477518355-560.coolpic» v:shapes="_x0000_i1152">, (7.5)
где Iгв – энтальпия теоретического объема горячего воздуха, по табл. 2.2. при <img width=«81» height=«24» src=«ref-1_477518915-191.coolpic» v:shapes="_x0000_i1153">,
<img width=«135» height=«33» src=«ref-1_477519106-323.coolpic» v:shapes="_x0000_i1154">;
<img width=«24» height=«27» src=«ref-1_477519429-119.coolpic» v:shapes="_x0000_i1155"> — энтальпия теоретического объема воздуха перед воздухоподогревателем, подогретого за счет подачи части горячего воздуха на всос дутьевого вентилятора или в специально установленных калориферах. Из-за наличия предварительного подогрева величину Iв’ = 81, ккал/кг, определяем по [3, табл. 2.3] и температуре воздуха t’в= 60 оС, перед воздухоподогревателем.
<img width=«164» height=«51» src=«ref-1_477519548-520.coolpic» v:shapes="_x0000_s1125">
Отношение объема воздуха за воздухоподогревателем к теоретически необходимому определяется по табл.1.1:
Отношение объема рециркуляции в воздухоподогревателе горячего воздуха к теоретически необходимому:
<img width=«365» height=«48» src=«ref-1_477520068-837.coolpic» v:shapes="_x0000_i1156"> (7.7)
Температура воздуха перед воздухоподогревателем tв’ должна предотвращать конденсацию водяных паров из газового потока на стенки труб и тем самым защищать воздухоподогреватель от низкотемпературной коррозии. Топливо в моем случае попадает в класс твердых влажных и в этом случаеtв’ = 50 ÷ 600C. Принимаем tв’ = 60°C. Из задания tгв= 190°С; tхв= 30°С; Δαвп=0,06 из табл.1.1.
<img width=«395» height=«48» src=«ref-1_477520905-918.coolpic» v:shapes="_x0000_i1157"> ккал/кг
Тепловосприятие воздухоподогревателя по теплоносителю (по продуктам сгорания) имеет вид, ккал/кг:
<img width=«212» height=«27» src=«ref-1_477521823-383.coolpic» v:shapes="_x0000_i1158"> (7.8)
Уравнение решают относительноIэк”- энтальпия газов за водяным экономайзером, ккал/кг:
<img width=«181» height=«48» src=«ref-1_477522206-414.coolpic» v:shapes="_x0000_i1159"> (7.9)
Iyx= 350,34 ккал/кг- энтальпия уходящих газов определяется по табл.2.2 дляυух= 1600C,
Iпрс= 203,0 ккал/кг- энтальпия теоретического объема воздуха определяют по табл.2.2 при температуре присасываемого воздуха tпрс= (tгв+tв’)/2 = (190+60)/2 = 125 oC.
<img width=«273» height=«44» src=«ref-1_477522620-564.coolpic» v:shapes="_x0000_i1160"> ккал/кг
7.1.3. Тепловосприятие водяного экономайзера определяют по уравнению теплового баланса теплоносителя (дымовых газов):
<img width=«212» height=«25» src=«ref-1_477523184-369.coolpic» v:shapes="_x0000_i1161"> (7.10)
где Δαэк определяется по табл.1.1.
<img width=«325» height=«25» src=«ref-1_477523553-556.coolpic» v:shapes="_x0000_i1162"> ккал/кг
7.2. Определяется невязка теплового баланса котла по формуле
<img width=«339» height=«48» src=«ref-1_477524109-762.coolpic» v:shapes="_x0000_i1163"> (7.11)
Тепловосприятия поверхностей нагрева берутся из уравнений теплового баланса: Qл, Qфб, Qпекбиз(7.3), Qэкбиз(7.10), КПД ηпк из(3.6) и потери тепла от механической неполноты сгорания q4из пункта3.5.
<img width=«360» height=«24» src=«ref-1_477524871-599.coolpic» v:shapes="_x0000_i1164">ккал/кг
<img width=«131» height=«45» src=«ref-1_477525470-398.coolpic» v:shapes="_x0000_s1126">
Определение тепловосприятий поверхностей нагрева, граничных энтальпий и температур газов считают правильным, если невязка
<img width=«313» height=«47» src=«ref-1_477525868-726.coolpic» v:shapes="_x0000_s1127">
Видно, что в расчете ошибок допущено не было.
8.
Поверочно-конструкторский расчет пароперегревателя.
Весь расчет пароперегревателя сводится к правильному снятию размеров с чертежа. Эскиз пароперегревателя для котла Е-75-40 ГМ приведен на рис.8. Размеры и другие конструктивные характеристики приведены в таблице8.1.
Таблица8.1
Конструктивные размеры и характеристики пароперегревателя.
Наименование величин
Обозначение
Единица
Номер ступени
Весь пароперегреватель
1
2
Наружный диаметр труб
d
м
0,042
0,042
0,042
Внутренний диаметр труб
dвн
м
0,036
0,036
0,036
Число труб в ряду
z1
шт
64
64
-
Число рядов по ходу газов
z2
шт
6
10
16
Средний поперечный шаг труб
S1
м
0,09
0,09
0,09
Средний продольный шаг труб
S2
м
0,012
0,012
0,012
Средний относительный поперечный шаг
S1/d
-
2,14
2,14
2,14
Средний относительный продольный шаг
S2/d
-
2,9
2,9
2,9
Расположение труб
-
-
Коридорное
Характер взаимного движения сред
-
-
Смешанный ток
Длина трубы змеевика
l
м
21
25
-
Поверхность, примыкающая к стене
Fстx
м2
10,3
6,65
16,95
Поверхность нагрева
H
м2
187,5
217,7
405,2
Высота газохода на входе
a’
м
4,125
3,25
-
Высота газохода на выходе
a’’
м
3,6
2,7
-
Ширина газохода
b
м
5,78
5,78
5,78
Площадь живого сечения
Fср
м2
13,1
10,6
11,6
Средняя эффективная толщина излучающего слоя
S
м
-
-
0,26
Глубина газового объема до пучка
lоб
м
1
0,375
1,375
Глубина пучка
lп
м
0,55
1,05
1,6
Кол-во змеевиков, включенных параллельно по пару
m
шт
64
64
64
Живое сечение для прохода пара
f
м2
0,065
0,065
0,065
Площади живых сечений для прохода газов на входе и выходе определяются по формулам
F1’= a’*b– z1*d*lпр= 4,125*5,78 – 64*0,042*3,425 =14,6 м2
F1’’= a’’*b– z1*d*lпр= 3,25*5,78 – 64*0,042*2,5 = 12,8 м2
F1’= a’*b– z2*d*lпр= 3,6*5,78 – 64*0,042*3,425 = 11,6 м2
F1’’= a’’*b– z2*d*lпр= 2,7*5,78 – 64*0,042*2,5 = 8,9 м2.
Усредняя (так как F1’и F1" отличаются менее чем на25%), получаем:
F1ср= (F1’+ F1’’)/2 = 13,1 м2
F2ср= (F2’+ F2’’)/2 = 10,6 м2
Средняя эффективная толщина излучающего слоя:
S = 0,9d((4/π)(S1S2/ d2)-1) = 0,9*0,032(1,273*0,075*0,055/0,001 – 1) = 0,12 м.
Fстx= (2*lп+ 1,64 + 1,52)*b*x = 5,36*5,52*0,7 = 20,71 м2,
где Fстх– поверхность труб примыкающих к обмуровке, х=0,7 – угловой коэффициент, определяемый по номограмме 1[2].
Поверхность нагрева определяем по формуле:
H= z1dπl+ Fстx
H1= z1dπl+ Fстx= 64*0,042*3,14*21 + 10,3 = 187,5 м2.
H2= z1dπl+ Fстx= 64*0,042*3,14*25 + 6,65 = 217,7 м2.
Живое сечение для прохода пара:
f= mπ(dвн)2/4 = 64*3,14*0, 0,001296/4 = 0,065 м2
9.
Поверочно-конструкторский расчет экономайзера.
Весь расчет экономайзера сводится к правильному снятию размеров с чертежа. Эскиз экономайзера для котла Е-75-40 ГМ приведен на рис.9. Размеры и другие конструктивные характеристики приведены в таблице 9.1.
Таблица 9.1.
Конструктивные размеры и характеристики экономайзера
Наименование величин
Обозначение
Единица
Величина
Наружный диаметр труб
d
м
0,032
Внутренний диаметр труб
d
вн
м
0,026
Число труб в ряду
z
1
шт
25
Число рядов по ходу газов
z
2
шт
40
Поперечный шаг труб
S
1
м
0,075
Продольный шаг труб
S
2
м
0,055
Относительный поперечный шаг
S
1
/
d
-
2,34
Относительный продольный шаг
S
2
/
d
-
1,72
Расположение труб
-
-
Шахматное
Характер взаимного движения сред
-
-
Противоток
Длина горизонтальной части петли змеевика
l
1
м
5,85
Длина проекции одного ряда труб на горизонтальную плоскость сечения
l
пр
м
6
Длина трубы змеевика
l
м
120,3
Поверхность нагрева ЭКО
H
эк.ч
м2
604,4
Глубина газохода
a
м
1,9
Ширина газохода
b
м
6,16
Площадь живого сечения для прохода газов
F
г
м2
6,9
Эффективная толщина излучающего слоя
S
м
0,122
Суммарная глубина газовых объемов до пучков
l
об
м
3,45
Суммарная глубина пучков труб
l
п
м
2,25
Кол-во змеевиков, включенных параллельно по воде
m
шт
50
Живое сечение для прохода воды
f
м2
0,02
Площадь живого сечения для прохода газов в экономайзере при поперечном смывании его газами определяют по формуле:
Fг= ab– z1dlпр= 1,9*6,16 – 25*0,032*6 = 6,9 м2
Площадь живого сечения для прохода воды определяют по формуле:
f= mπ(dвн)2/4 = 50*3,14* 0,000676/4 = 0,027 м2
Длина змеевика определяется по формуле:
l= l1(z2/2) + (z2/2-1)πS2= 5,85(40/2) + (40/2-1)*3,14*0,055 = 120,3 м
Поверхность нагрева экономайзера по формуле:
H= πdlm= 3,14*0,032*78,8*50 = 604,4 м2
Эффективная толщина излучающего слоя
S = 0,9d((4/π)(S1S2 /d2)-1) = 0,9*0,032(1,273*0,075*0,044/0,001024– 1) = 0,122 м
10.
Характеристики воздухоподогревателя.
Весь расчет воздухоподогревателя сводится к правильному снятию размеров с чертежа. Эскиз воздухоподогревателя для котла Е-75-40 ГМ приведен на рис.10. Размеры и другие конструктивные характеристики приведены в таблице10.1.
Таблица10.1.
Конструктивные размеры и характеристики воздухоподогревателя.
Наименование величин
Обозначение
Единица
Величина
Наружный диаметр труб
d
м
0,04
Внутренний диаметр труб
d
вн
м
0,0368
Число труб в ряду (поперек движения воздуха)
z
1
шт
100
Число рядов труб по ходу воздуха
z
2
шт
39
Поперечный шаг труб
S
1
м
0,06
Продольный шаг труб
S
2
м
0,042
Относительный поперечный шаг
S
1
/
d
-
1,5
Относительный продольный шаг
S
2
/
d
-
1,05
Расположение труб
-
-
Шахматное
Характер омывания труб газами
-
-
Продольное
Характер омывания труб воздухом
-
-
Поперечное
Число труб, включенное параллельно по газам
z
шт
3900
Площадь живого сечения для прохода газов
F
г
м2
4,15
Ширина воздухоподогревателя по ходу воздуха
b
м
6,122
Высота одного хода по воздуху (заводская)
hx
м
2,725
Площадь живого сечения для прохода воздуха (зав.)
F
в
м2
5,775
Поверхность нагрева ВЗП
H
вп
м2
2563
продолжение
--PAGE_BREAK--
еще рефераты
Еще работы по производству