Тепловой расчет парогенератора ГМ-50-1
МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ РОССИЙСКОЙ
ФЕДЕРАЦИИ
ИВАНОВСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ЭНЕРГЕТИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ
Кафедра ТЭС
КУРСОВОЙ ПРОЕКТ ПО ПАРОВЫМ КОТЛАМ
Тепловой
расчет парогенератора ГМ-50-1
Выполнил: студент группы III-1xx
Антонов П.А.
Иваново2003
Оглавление
Введение
Аннотация
Последовательность пуска котла
Плановый останов котла
I. Составление расчётно-технологической схемы трактов парового котла.
Выбор коэффициентов избытка воздуха
II. Топливо и продукты горения
III. Определение расчётного расхода
топлива
IV. Выбор схемы сжигания топлива
V. Поверочный расчёт топки
V.1. Определение конструктивных
размеров и характеристик топки
V.2. Расчёт теплообмена в топке
VI. Поверочный расчёт фестона
VII. Определение тепловосприятий пароперегревателя,
экономайзера, воздухоподогревателя и сведение теплового баланса парового котла
VIII. Поверочно-конструкторский расчёт пароперегревателя
IX. Поверочно-конструкторский расчёт
хвостовых поверхностей нагрева
IX.I Расчёт водного экономайзера
IX.II Расчёт воздушного подогревателя
Список литературы
ВВЕДЕНИЕ
Парогенератор ГМ-50-1.
Топочная камера обьемом 144 м полностью
экранирована трубами 60´3мм, расположенными с шагом 70 мм. Трубы фронтового и заднего экранов
образуют под топки. Экраны разделены на восемь самостоятельных циркуляционных
контуров.
На боковых стенах топочной камеры размещены по три
основные газомазутные горелки, с фронта – две дополнительные. В барабане
находится чистый отсек первой ступени испарения с внутрибарабанными циклонами.
Вторая ступень вынесена в выносные циклоны Ø 377 мм.
Пароперегреватель – конвективный, горизонтального
типа, змеевиковый, двухступенчатый, с шахматным расположением труб Æ 32´3 мм и поперечным шагом 75 мм.
Экономайзер – стальной, гладкотрубный, змеевиковый,
кипящего типа, двухблочный, с шахматным расположением труб Æ 28´3 мм. Продольный шаг – 50 мм,
поперечный – 70 мм.
Воздухоподогреватель - стальной, трубчатый, одноступенчатый,
трехходовый, с шахматным расположением труб 40´1,5мм. Поперечный шаг труб - 60 мм,
продольный – 42 мм.
Технические и основные конструктивные характеристики
парогенератора приведены в аннотации.
АННОТАЦИЯ
В данном курсовом проекте производится расчет
парогенератора ГМ-50-1, исходя из следующих данных:
1. Тип котла ГМ-50-1__________________________
2. Номинальная
паропроизводительность ДК = 50 т/ч
3. Рабочее давление в
барабане котла РК = 45 кгс/см2
4. Рабочее давление на
выходе из пароперегревателя РПЕ = 40 кгс/см2
5. Температура
перегретого пара tПЕ = 440 °С
6. Температура
питательной воды tПВ = 140 °С
7. Температура уходящих
газов tУХ = 150 °С
8. Температура горячего
воздуха tГВ = 220 °С
9. Вид и марка топлива мазут м/с (№
96)_____________
10. Тип топочного устройства: камерная.
В результате произведенного расчета в конструкцию
парового котла внесены следующие изменения:
В пароперегревателе добавлены две петли.
Расчётная поверхность пароперегревателя – 296,26 м.
В экономайзере убрана одна петля во втором пакете.
Расчётная поверхность экономайзера – 412,65 м.
Высота газохода для размещения экономайзера – 2,425 м.
Расчётная поверхность ВЗП - 1862,88 м.
Число ходов по воздуху n = 3.
Высота хода по воздуху h = 2,161 м.
ПОСЛЕДОВАТЕЛЬНОСТЬ ПУСКА КОТЛА
1.
Внешний осмотр
(исправность горелок, вентиляторов, дымососов; топка, газоходы, арматура
(запорная, регулирующая); КИП; автоматика, подвод напряжения).
2.
Открывают
воздушники, линию рециркуляции ЭКО, линию продувки пароперегревателя, закрывают
дренажи, клапан непрерывной продувки, главные паровые задвижки 1 и 2.
3.
Котел заполняют
деаэрированной водой с температурой 60-70 и
контролируют разность температур. Время заполнения
водой 1-1,5ч. Заполнение заканчивается, когда вода закрывает опускные трубы.
4.
Включают дымосос
и вентилируют топку и газоходы 10-15 мин.
5.
Устанавливают
разряжение и включают мазутные растопочные
форсунки , чтобы при отсутствии пара .
6.
При появлении
пара из воздушников-2, их закрывают.
7.
Растопочный пар,
расхолаживая пароперегреватель, выводиться через линии продувки
пароперегревателя.
8.
При продувают воздухоуказательные колонки и
экранную систему.
9.
При открывают ГПЗ–1, закрывают линии
продувки пароперегревателя, прогревают соединительный паропровод, выпуская пар
через растопочный расширитель.
10.
Периодически
подпитывают барабан водой и контролируют уровень воды.
11.
Увеличивают
расход топлива до
12.
При включают непрерывную продувку.
13. При открывают растопочные
РОУ, закрывают растопочный расширитель.
13.
При и увеличивают
нагрузку до 40%, открывают ГПЗ-2 и включают котел в магистраль.
14.
Переходят на
основное топливо и увеличивают нагрузку до номинальной.
15. Включают автоматику.
ПЛАНОВЫЙ ОСТАНОВ КОТЛА
1.
Предупреждают
турбинное отделение о снижении нагрузки
2.
Плавно снижают нагрузку
до 40%.
3.
Прекращают подачу
топлива и гасят топку.
4.
Вентилируют топку
и газоходы 15 мин.
5.
Продувают трубную
систему через дренажи. Через 8-14 часов продувку повторяют.
6.
Продувку пара
осуществляют сначала через растопочное РОУ, потом через растопочный расширитель,
а затем через линию продувки парогенератора.
7. Переодически подпитывая котел, следят за уровнем,
чтобы Tcт(верх) - Тст(ниж) < 40 оС.
8. Скорость расхолаживания < 0,3 (оС/мин)
9. При температуре воды tв =50 оС и Р = 1 атм открывают дренажи и котел
опорожняют, после чего выводят в ремонт.
I. Составление
расчётно-технологической схемы трактов парового котла. Выбор коэффициентов
избытка воздуха
1.1) Расчётно-технологическая
схема трактов парового котла с отображением компоновки поверхностей нагрева
представлена на рисунке 1.
1.2) Величина
коэффициента избытка воздуха aт’’ =1,1 при использовании жидкого топлива (малосернистый мазут).
Значение присосов воздуха в газоходы для заданного парового котла:
Элементы парового котла
|
Газоходы
|
Величина присоса a
|
Топочная камера
|
Топки паровых котлов для жидкого
топлива
|
0,05
|
Котельные пучки
|
Фестон
|
0
|
Пароперегреватели
|
Первичный пароперегреватель
|
0,03
|
Экономайзеры
|
Для котлов D£50т/ч
|
0,08
|
Воздухоподогреватели(трубчатые)
|
Для котлов D£50т/ч
|
0,06
|
Коэффициенты избытка
воздуха за каждым газоходом, а также их средние значения:
№
|
Газоходы
|
Коэффициент избытка воздуха за газоходом
a’’
|
Величина
присоса Da
|
Средний коэффициент избытка
воздуха в газоходе a
|
1
|
Топка и фестон
|
|
|
|
2
|
Пароперегре-ватель
|
=1,13
|
|
|
3
|
Экономайзер
|
=1,21
|
|
|
4
|
Воздухоподо-греватели
|
+0,06=1,27
|
|
|
II. Топливо и продукты горения
2.1) Вид топлива: Мазут малосернистый (№96)
Wp
|
Ap
|
Sp
|
Сp
|
Нp
|
Np
|
Op
|
Qp H
|
3,0
|
0,05
|
0,3
|
84,65
|
11,7
|
-
|
0,3
|
9620
|
2.2)
Объёмы воздуха и
продуктов горения при a=1,0
и 760 мм.рт.ст.:
Расчитываем приведённую
влажность WП и зольность АП
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
№
|
Величина
|
Единицы
|
|
АР=0,05%
|
Газоходы
|
Топка и фестон
|
Паропере-греватель
|
Экономай- зер
|
Воздухопо- догреватель
|
1
|
Коэф избытка воздуха за газоходом
a’’
|
-
|
|
1,1
|
1,13
|
1,21
|
1,27
|
2
|
Средний коэф избытка воздуха в
газоходе a
|
-
|
|
1,1
|
1,115
|
1,17
|
1,24
|
3
|
|
м3/кг
|
за
|
1,5271
|
-
|
-
|
1,5562
|
ср
|
-
|
1,5297
|
1,5391
|
1,5510
|
4
|
|
м3/кг
|
за
|
12,5591
|
-
|
-
|
14,3936
|
ср
|
-
|
12,7210
|
13,3145
|
14,0698
|
5
|
|
--
|
за
|
0,1258
|
-
|
-
|
0,1098
|
ср
|
-
|
0,1242
|
0,1187
|
0,1123
|
6
|
|
--
|
за
|
0,1216
|
-
|
-
|
0,1081
|
ср
|
-
|
0,1202
|
0,1156
|
0,1102
|
7
|
|
--
|
за
|
0,2474
|
-
|
-
|
0,2179
|
ср
|
-
|
0,2445
|
0,2343
|
0,2225
|
8
|
|
кг/кг
|
За
|
16,2562
|
-
|
-
|
18,6140
|
Ср
|
-
|
16,4642
|
17,2271
|
18,1980
|
9
|
|
кг/м3
|
За
|
1,2944
|
-
|
-
|
1,2932
|
Ср
|
-
|
1,2943
|
1,2939
|
1,2934
|
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%):
Þ энтальпию золы не учитываем.
2.5) Энтальпии воздуха и
продуктов горения по газоходам парового котла (ккал/кг)
газоход
|
Тем-ра газов
|
|
|
|
|
|
Топка и фестон (при aт’’)
|
2200
|
10218
|
8628
|
862,8
|
11080,80
|
-
|
2100
|
9701
|
8203
|
820,3
|
10521,30
|
559,50
|
2000
|
9187
|
7778
|
777,8
|
9964,80
|
556,50
|
1900
|
8676
|
7353
|
735,3
|
9411,30
|
553,50
|
1800
|
8168
|
6928
|
692,8
|
8860,80
|
550,50
|
1700
|
7665
|
6514
|
651,4
|
8316,40
|
544,40
|
1600
|
7163
|
6099
|
609,9
|
7772,90
|
543,50
|
1500
|
6664
|
5684
|
568,4
|
7232,40
|
540,50
|
1400
|
6170
|
5270
|
527
|
6697,00
|
535,40
|
1300
|
5679
|
4856
|
485,6
|
6164,60
|
532,40
|
1200
|
5193
|
4452
|
445,2
|
5638,20
|
526,40
|
1100
|
4719
|
4048
|
404,8
|
5123,80
|
514,40
|
1000
|
4248
|
3645
|
364,5
|
4612,50
|
511,30
|
900
|
3779
|
3252
|
325,2
|
4104,20
|
508,30
|
Паропе-регреватель при aпе’’
|
700
|
2486
|
323,18
|
3185,18
|
-
|
600
|
2421
|
2106
|
273,78
|
2694,78
|
490,40
|
500
|
1994
|
1736
|
225,68
|
2219,68
|
475,10
|
400
|
1573
|
1375
|
178,75
|
1751,75
|
467,93
|
Эконо-майзер при aэк’’
|
500
|
1994
|
1736
|
364,56
|
2358,56
|
-
|
400
|
1573
|
1375
|
288,75
|
1861,75
|
496,81
|
300
|
1163
|
1022
|
214,62
|
1377,62
|
484,13
|
Воздухо-ль при aвп’’=aух
|
300
|
1163
|
1022
|
275,94
|
1438,94
|
-
|
200
|
766
|
676
|
182,52
|
948,52
|
490,42
|
100
|
379
|
336
|
90,72
|
469,72
|
478,80
|
III. Определение расчётного расхода
топлива
3.1) Располагаемое тепло
топлива Qрр находим по формуле:
Qрр=Qрн+Qв.вн+iтл
3.2) Величину тепла,
вносимого воздухом, подогреваемом вне парового котла, Qв.вн учитывают 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= Cтл tтл, где tтл =100 oC; 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:
где (Ioхв) при t =30 oC;
Ioхв=9,5×Vo =9,5×10,62=100,89 ккал/кг;
Iух=709,135 ккал/кг; tух=150 oC; aух=1,27;
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 %;
Коэффициент сохранения
тепла:
3.9) Расход топлива,
подаваемого в топку:
где Qпк=Dк×(Iпе- Iпв)×1000; при Pпе = 40 кгс/см2 и tпе = 440oC Þ Iпе = 789,8 ккал/кг;
а при Pпв = 1,08×Pб = 1,08×45 = 48,6 кгс/см2 и tпв = 140oC
Þ Iпе = 141,3 ккал/кг;
Qпк = 50×(789,8- 141,3)×1000=3,2425·107ккал/кг;
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:
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
№
|
Наименование величин
|
Обозн.
|
Раз-ть
|
Источник или формула
|
Топочные экраны
|
Выход-ное окно
|
Фронтовой
|
Боко-вой
|
Задний
|
Осн.
часть
|
Под
|
|
Осн.
часть
|
Под
|
1
|
Расчётная ширина экранированной стенки
|
bст
|
м
|
чертёж или
эскиз
|
5,0
|
5,0
|
3,5
|
5,0
|
5,0
|
5,0
|
2
|
Освещённая длина стен
|
lст
|
м
|
чертёж или
эскиз
|
9,075
|
1,675
|
-
|
7,05
|
1,85
|
2,05
|
3
|
Площадь стены
|
Fст
|
м2
|
bст ·lст
|
45,5
|
8,375
|
30,014
|
35,125
|
9,25
|
10,25
|
4
|
Площадь стен, не занятых экранами
|
Fi
|
м2
|
чертёж или
эскиз
|
-
|
-
|
0,9202
|
-
|
-
|
-
|
5
|
Наружный диаметр
труб
|
d
|
м
|
чертёж или
эскиз
|
0,06
|
6
|
Число труб
|
Z
|
шт
|
-²-
|
70
|
70
|
49
|
70
|
70
|
-
|
7
|
Шаг труб
|
S
|
м
|
-²-
|
0,07
|
0,07
|
0,07
|
0,07
|
0,07
|
-
|
8
|
Отн. шаг труб
|
S/d
|
-
|
-
|
1,1667
|
9
|
Расстояние от оси до обмуровки
|
е
|
м
|
-²-
|
0,1
|
0,1
|
0,1
|
0,065
|
0,065
|
-
|
10
|
Относ. -²-
|
e/d
|
-
|
-
|
1,667
|
1,667
|
1,667
|
1,0833
|
1,0833
|
-
|
11
|
Угловой к-т экрана
|
X
|
-
|
номо-грамма
|
0,99
|
0,99
|
0,99
|
0,985
|
0,985
|
1
|
12
|
К-т загрязнения
|
x
|
-
|
таблица
|
0,55
|
0,55
|
0,55
|
0,55
|
0,55
|
0,55
|
13
|
К-т тепловой эффективности экрана
|
y
|
-
|
Cx
|
0,5445
|
0,5445
|
0,5445
|
0,54175
|
0,54175
|
0,55
|
5.1.2) Среднее значение
коэффициента тепловой эффективности для топки в целом определяют по формуле:
5.1.3) Активный объём
топочной камеры определяют по формуле:
Эффективная толщина
излучающего слоя:
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.
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:
Из этих формул выводятся
рясчётные.
5.2.2) Определяем полезное тепловыделение в
топке Qт и соответствующую ей адиабатическую температуру
горения Та :
Где количество тепла, вносимое
в топку с воздухом Qв, определяют по формуле:
Полезное тепловыделение в
топке Qт соответствует энтальпии газов Iа, котрой располагали бы при адиабатическом сгорании
топлива, т.е Qт= Iа Þ Та=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:
где
n1, n2 и т.д. – число горелок в первом,
втором и т.д. ярусах; h1г, h1г и т.д. – высота расположения осей ярусов.
М =
0,54·0,2·0,2459=0,4908
5.2.4) Степень черноты
топки ат и критерий Больцмана В0 зависят от искомой
температуры газов на выходе uг’’.
Принимаем uг’’ = 1100 0С:
Среднюю суммарную
теплоёмкость продуктов сгорания определяют по формуле:
5.2.5) Степень черноты топки
определяют по формуле:
где аф –
эффективная степень черноты факела:
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.
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.
Коэффициент ослабления
лучей kг топочной средой определяют по
номограмме.
Коэффициент ослабления
лучей kс сажистыми частицами определяют по
формуле:
где Tт’’ - температура газов на выходе из топки; Cр/Hp -
соотношение содержания углерода и водорода в рабочей массе топлива;
5.2.6)тОпределяем
количество тепла, переданное излучением в топке:
5.2.7) Определим тепловые нагрузки топочной
камеры:
Удельное тепловое
напряжение объёма топки:
Допуск 250¸300 Мкал/м3×ч;
Удельное тепловое
напряжение сечения топки в области горелок
VI Поверочный 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
|
-
|
0,775
|
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
li определяем 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 z1 определяют по эскизу, выполнив по всей ширине газохода
разводку труб экрана в фестон.
Поперечный шаг S1 равен 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:
Принимаем xф = 1, тем самым увеличиваем конвективную поверхность
пароперегревателя
(в пределах 5%), что
существенно упрощает расчёт.
По S1ср и S2ср определяем эффективную толщину излучающего слоя фестона Sф
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.
Fср находим как среднее арифметическое
между F1 и 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 Þ Нф’ = 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:
Наименование величин
|
Обозначение
|
Размерность
|
Величина
|
Температура газов перед фестоном
|
Jф’=Jт’’
|
0С
|
1053,4
|
Энтальпия газов перед фестоном
|
I ф’=I т’’
|
ккал/кг
|
4885,534
|
Объёмы газов на выходе из топки
при a¢¢т
|
Vг
|
м3/кг
|
12,559
|
Объёмная доля водяных паров
|
rH2O
|
--
|
0,1216
|
Объёмная доля трёхатомных газов
|
rRO2
|
--
|
0,2474
|
Температура состояния насыщения
при давлении
в барабане Рб=45кгс/см2
|
tн
|
0С
|
256,23
|
Для газов за фестоном
находим энтальпию при
и по уравнению теплового
баланса определяем тепловосприятие фестона:
6.9 Уравнение
теплопередачи для всех поверхностей нагрева записывают в следующем виде:
где k - коэффициент теплопередачи, Dt - температурный напор,
Н - расчётная поверхность
нагрева.
6.9.1)При сжигании мазута
коэффициент теплопередачи определяют по формуле:
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:
y для фестона при скорости газов 8,903
м/с равен 0,6.
Для нахождения aк по номограммам определяем aн=59 ккал/м2×ч×оС и добавочные коэффициенты: Сz=0,88; Сф=0,85; Сs=1 Þ aк = aн×Сz×Сф×Сs = 59×0,88×0,85×1 = 44,13
ккал/м2×ч×оС;
6.9.3) Для нахождения aл используем номограммы и степень черноты продуктов
горения ‘a’:
Для незапылённой
поверхности k×p×S = kг×rn×S×p, где р = 1кгс/ см2; rn=0,2474;
рn×S = rn×S = 0,2474×2,03 = 0,5022
По номограмме находим kг = 0,66 Þ
По номограмме находим Сг=0,96;
aн=170 ккал/м2×ч×оС; Þ aл = aн×а×Сг =170×0,2819×0,96=46 ккал/м2×ч×оС
6.9.4)
Находим температурный
напор:
6.10)Если тепловосприятия
фестона по уравнениям теплового баланса и теплопередачи отличаются менее чем на
5%, то температура за фестоном задана правильно:
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:
Находим при Pпе=40 кгс/см2 и tпе=440oC Þ iпе=789,8 ккал/кг;
при Pб=45 кгс/см2 и температуре насыщения Þ iн=668,1 ккал/кг;
Diпо=15 ккал/кг;
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:
Это уравнение решают
относительно искомой энтальпии газов за пароперегревателем:
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:
где Iогв находим по tгв=220oC Þ Iогв=745,2 ккал/кг;
b²вп –
отношение объёма воздуха за воздухоподогревателем к теоретически необходимому:
Тепловосприятие
воздухоподогревателя по теплоносителю (продуктам сгорания) имеет вид:
где Iух – энтальпия уходящих газов, которую
находим по tух=150oC Þ Iух=709,135 ккал/кг;
Iоух – энтальпия теоретического объёма
воздуха, которую при tпрс=( tгв + t’в)/2=(220+30)/2=125 oC Þ Iпрс=421 ккал/кг;
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):
7.6)
Определяем
невязку теплового баланса парового котла:
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
|
Наименование величин
|
Обозн.
|
Раз-ть
|
Величина
|
Наружный диаметр труб
|
d
|
м
|
0,032
|
|
|
Внутренний диаметр труб
|
dвн
|
м
|
0,026
|
|
Количество труб в ряду
|
z1
|
-
|
68
|
|
Количество труб по ходу газов
|
z2
|
-
|
18
|
|
Шаг труб:
поперечный
|
S1
|
м
|
0,075
|
|
продольный
|
S2
|
м
|
0,055
|
|
Относительный шаг труб
поперечный
|
S1/d
|
-
|
2,344
|
|
продольный
|
S2/d
|
-
|
1,719
|
|
Расположение труб змеевика
|
-
|
-
|
шахматное
|
|
Характер взаимного течения
|
-
|
-
|
перекрестный ток
|
|
Длина трубы змеевика
|
l
|
м
|
29,94
|
|
Поверхность, примыкающая к стенке
|
Fст×х
|
м2
|
21,353
|
|
Поверхность нагрева
|
H
|
м2
|
226,01
|
|
Размеры газохода: высота на входе
высота на выходе
|
a¢
a²
|
м
м
|
1,68
|
|
ширина
|
b
|
м
|
5,2
|
|
Площадь живого сечения на входе
|
F¢
|
м2
|
5,363
|
|
Площадь живого сечения на выходе
|
F²
|
м2
|
5,363
|
|
Средняя площадь живого сечения
|
Fср
|
м2
|
5,363
|
|
Средняя эффективная толщина излучающего слоя
|
Sф
|
м
|
0,119
|
|
Глубина газового объёма до пучка
|
lоб
|
м
|
1,35
|
|
Глубина пучка
|
lп
|
м
|
0,935
|
|
Количество змеевиков, включённых параллельно по пару
|
m
|
шт.
|
68
|
|
Живое сечение для прохода пара
|
f
|
м2
|
0,0361
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
8.3.1) Поверхность
нагрева для каждой ступени пароперегревателя определяют по наружному диаметру
труб, полной длине змеевика (с учётом гибов) l и 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/d и е/d причём е/d @ r/d =0,5 Þ х=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:
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:
|
|
|
8.4)
Составляем
таблицу исходных данных поверочно-конструкторского теплового расчёта
пароперегревателя:
Наименование величин
|
Обознение
|
Размерность
|
Величина
|
Температура газов до
пароперегревателя
|
uф²
|
0С
|
998,4
|
Температура газов за
пароперегревателя
|
uпе²
|
0С
|
601,52
|
Температура в состояния насыщения
|
tн
|
0С
|
256,23
|
Температура перегретого пара
|
tпе
|
0С
|
440
|
Средний удельный объём пара
|
uср
|
м3/кг
|
0,062615
|
Конвективное восприятие
|
Qkпе
|
ккал/кг
|
1886,41
|
Объёмы газов на выходе из топки
при aсрпе
|
Vг
|
м3/кг
|
12,721
|
Объёмная доля водяных паров
|
rH2O
|
-
|
0,1202
|
Объёмная доля трёхатомных газов
|
rRO2
|
-
|
0,2445
|
Средний удельный объём
пара находят по удельным объёмам пара в состоянии насыщения и перегретого пара:
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:
8.5.1)Коэффициент теплоотдачи от газов к стенке для
всех схем пароперегревателей определяют по формуле:
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:
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; Þ aк = aн×Сz×Сф×Сs = =80×1×0,98×1 = 78,4
ккал/м2×ч×оС;
Для нахождения aл используем 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.
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; Þ aл = 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,
свободного от труб перед
этими поверхностями и между отдельными пакетами поверхностей:
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;
8.5.2) Коэффициент теплоотдачи от стенки к
пару в пароперегревателе определяют по номограмме, при среднем значении
давлений, температур и скорости пара:
При этой скорости пара Сd = 1,02; aн = 1300 ккал/м2×ч×оС;Þ aл = aн×Сd = 1300×1,02 = 1326 ккал/м2×ч×оС;
8.5.3)Коэффициент
теплоотдачи:
8.5.4) Температурный напор:
Þ
температурный напор можно найти как:
Поправочный коэффициент y определяют по номограмме по
безразмерным параметрам:
По R и Р находим y= 0,96
8.6) Определим расчётную
поверхность:
Невязка:
Невязка > 2% Þ вносим конструктивные изменения.
8.7) Найдем число петель
змеевика, которое надо добавить:
Следовательно, добавляем
к поверхность пароперегревателя 2 змеевика. Поверочный расчёт выполнен.
IX. Поверочно-конструкторский расчёт
хвостовых поверхностей нагрева
IX.I Расчёт водного экономайзера
9.1.1) С использованием
ранее выполненных расчётов для теплового расчёта экономайзера составляют
таблицу исходных данных:
Наименование величин
|
Обознение
|
Размерность
|
Величина
|
Температура газов до экономайзера
|
uпе²
|
0С
|
601,52
|
Температура газов за экономайзером
|
uэк²
|
0С
|
301,865
|
Температура питательной воды
|
Tпв
|
0С
|
140
|
Давление пит. воды перед экономайзером
|
Р¢эк
|
кгс/см2
|
48,6
|
Энтальпия питательной воды
|
iпв
|
ккал/кг
|
141,3
|
Тепловосприятие по балансу
|
Qбэк
|
ккал/кг
|
1310,63
|
Объёмы газов при среднем избытке воздуха
|
Vг
|
м3/кг
|
13,3145
|
Объёмная доля водяных паров
|
rH2O
|
-
|
0,1156
|
Объёмная доля трёхатомных газов
|
rRO2
|
-
|
0,2343
|
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):
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:
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
|
Наименование величин
|
Обозн
|
Раз-ть
|
Величина
|
Наружный диаметр труб
|
d
|
м
|
0,028
|
|
|
Внутренний диаметр труб
|
dвн
|
м
|
0,022
|
|
Количество труб в ряду
|
z1
|
--
|
25
|
|
Количество рядов труб по ходу газов
|
z2
|
--
|
40
|
|
Шаг труб:
поперечный
|
S1
|
м
|
0,07
|
|
продольный
|
S2
|
м
|
0,05
|
|
Относительный шаг труб
поперечный
|
S1/d
|
--
|
2,5
|
|
продольный
|
S2/d
|
--
|
1,786
|
|
Расположение труб змеевика
|
--
|
--
|
шахматное
|
|
Характер взаимного течения
|
--
|
--
|
противоток
|
|
Длина горизонтальной части петли змеевика
|
l1
|
м
|
5,1
|
|
Длина проекции одного ряда труб на горизонтальную плоскость
сечения
|
lпр
|
м
|
5,2
|
|
Длина трубы змеевика
|
l
|
м
|
104,83
|
|
Поверхность нагрева ЭКО (по чертежу)
|
Hэк ч
|
м2
|
461,06
|
|
Глубина газохода
|
а
|
м
|
1,78
|
|
Ширина газохода
|
b
|
м
|
5,4
|
|
Площадь живого сечения для прохода газов
|
Fг
|
м2
|
5,972
|
|
Средняя эффективная толщина излучающего слоя
|
Sф
|
м
|
0,118
|
|
Глубина газового объёма до пучка
|
lоб
|
м
|
2
|
|
Глубина пучка
|
lп
|
м
|
1,9
|
|
Количество змеевиков, включённых параллельно по пару
|
m
|
шт.
|
50
|
|
Живое сечение для прохода пара
|
f
|
м2
|
0,019
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
9.1.4) Площадь живого
сечения для прохода газов в экономайзере при поперечном омывании определяют по
формуле:
где lпр – длина проекции ряда труб на
плоскость сечения, м.
Площадь живого сечения
для прохода воды:
Поверхность нагрева
экономайзера:
Где l – длина змеевика, определяемая с
использованием длины горизонтальной части змеевика (l1):
9.1.5)Коэффициент
теплопередачи для экономайзера в целом определяют по средним значениям
необходимых величин.
Коэффициент теплоотдачи от газов к стенке определяют
по формуле:
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:
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;
Для нахождения aл используем 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.
рn×S = rn×S = 0,2343×0,118 = 0,02765;
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; Þ aл = 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:
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;
9.1.6)Температурный
напор:
Þ
температурный напор с достаточной точностью можно найти как:
9.1.7)Определим расчётную
поверхность:
Невязка:
Невязка > 2% Þ вносим конструктивные изменения.
9.1.8)Найдем требуемую
длину змеевика:
Следовательно, принимаем Z2р равное 36, то есть Z21 ряда =20, Z22 ряда =16 Þ во втором пакете убираем одну
сдвоенную петлю.
Для первого пакета:
Для второго пакета:
Высота экономайзера:
Расчёт закончен
IX.II Расчёт 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
|
Наименование величин
|
Обозн
|
Раз-ть
|
Величина
|
Наружный диаметр труб
|
d
|
м
|
0,04
|
|
|
Внутренний диаметр труб
|
dвн
|
м
|
0,037
|
|
Количество труб в ряду
|
z1
|
-
|
72
|
|
Количество рядов труб по ходу газов
|
z2
|
-
|
33
|
|
Шаг труб:
поперечный
|
S1
|
м
|
0,056
|
|
продольный
|
S2
|
м
|
0,042
|
|
Относительный шаг труб:
поперечный
|
S1/d
|
-
|
1,4
|
|
продольный
|
S2/d
|
-
|
1,05
|
|
Расположение труб
|
-
|
-
|
шахматное
|
|
Характер омывания труб газами
|
-
|
-
|
продольный
|
|
Характер омывания труб воздухом
|
-
|
-
|
поперечный
|
|
Число труб, включённых параллельно по газам
|
z0
|
-
|
2376
|
|
Площадь живого сечения для прохода газов
|
Fг
|
м2
|
2,555
|
|
Ширина газохода
|
b
|
м
|
4,144
|
|
Высота одного хода по воздуху (заводская)
|
hх
|
м
|
2,1
|
|
Площадь живое сечение для прохода воздуха
|
Fв
|
м2
|
2,6544
|
|
Поверхность нагрева ВЗП
|
Hвп
|
м2
|
2413,99
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
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:
Площадь живого сечения
для прохода газа:
Площадь живого сечения
для прохода воздуха (по заданной заводской конструкции):
Поверхность нагрева ВЗП:
9.2.2) С использованием
ранее выполненых расчётов для теплового расчёта ВП составляют таблицу исходных
данных:
Наименование величин
|
Обознение
|
Размерность
|
Величина
|
Температура газов до
воздухоподогревателя
|
uэк²
|
0С
|
301,87
|
Температура газов за
воздухоподогревателем
|
uух
|
0С
|
150
|
Температура воздуха до
воздухоподогревателя
|
t¢в
|
0С
|
30
|
Температура горячего воздуха
после
воздухоподогревателя
|
tгв
|
0С
|
Объёмы газов при среднем избытке воздуха
|
Vг
|
м3/кг
|
14,0698
|
Теоретический объём воздуха
|
V0
|
м3/кг
|
10,62
|
Температура воздуха до воздухоподогревателем к теоретически
необходимому
|
b²вп
|
--
|
1,05
|
Объёмная доля водяных паров
|
rH2O
|
--
|
0,1102
|
Тепловосприятие по балансу
|
Qбвп
|
ккал/кг
|
695,85
|
Находим скорости газов и
воздуха:
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 Þ принимаем Wв’=6,08 м/c.
Пересчитываем:
9.2.3)Коэффициент
теплопередачи для воздухоподогревателя в целом определяют по средним значениям
необходимых величин.
где x = 0,7
Коэффициент теплоотдачи от газов к стенке для
воздухоподогревателя определяют по формуле:
При продольном омывании
трубной поверхности дымовыми газами коэффициент теплоотдачи конвекцией,
отнесённый к полной расчётной поверхности, определяют по номограмме 14:
aн=29 ккал/м2×ч×оС; добавочные коэффициенты: Сф=1,1; Сl=1; Þ
aк = aн×Сф×Сl = 29×1,1×1 = 31,9 ккал/м2×ч×оС;
При поперечном омывании
шахматных пучков дымовыми газами коэффициент теплоотдачи конвекцией, отнесённый
к полной расчётной поверхности, определяют по номограмме 13:
aн= 56 ккал/м2×ч×оС; добавочные коэффициенты: Сz=1; Сф=0,98; Сs=1; Þ
aк = aн×Сz×Сф×Сs = 56×1×0,98×1 = 54,88 ккал/м2×ч×оС;
9.2.4) Температурный
напор:
Þ
температурный напор можно найти как:
Поправочный коэффициент y определяют по номограмме по
безразмерным параметрам:
По R и Р находим y= 0,96
9.2.5)Определим расчётную
поверхность:
Невязка:
Невязка > 10% Þ вносим конструктивные изменения.
Принимаем число ходов n=3.
Пересчитываем:
высота трубного пучка:
высота хода:
расчетная площадь живого
сечения для прохода воздуха:
действительная скорость
воздуха:
Невязка:
Невязка <10 % Þ расчёт закончен.
Список литературы
1)
Тепловой расчёт
котельных агрегатов. (Нормативный метод)/Под редакцией Н.В. Кузнецова. – М.:
Энергия, 1973. –296с.
2)
Резников М.И.
Парогенераторные установки электростанций. – М.: Энергия, 1974. –360с.
3)
Методические
указания по определению коэффициента полезного действия паровых котлов /
Парилов В.А., Ривкин А.С., Ушаков С.Г., Шелыгин Б.Л. – Иваново, 1987. –36с.
4)
Методические
указания по определению коэффициента теплопередачи и температурного напора при
расчёте поверхностей нагрева паровых котлов / Парилов В.А., Ривкин А.С., Ушаков
С.Г., Шелыгин Б.Л. – Иваново; ИЭИ, 1987.
5)
Методические
указантя по поверочному расчёту топочной камеры и фестона паровых котлов /
Парилов В.А., Ривкин А.С., Ушаков С.Г., Шелыгин Б.Л. – Иваново; ИЭИ, 1987.
6)
Методические
указания по конструкторскому расчёту пароперегревателя и хвостовых поверхностей
паровых котлов / Парилов В.А., Ривкин А.С., Ушаков С.Г., Шелыгин Б.Л. –
Иваново; ИЭИ, 1991. –36с.
7)
Александров В.Г. Паровые
котлы средней и малой мощности. – Л.: Энергия, 1972.—200с.
8)
Ковалёв А.П.,
Лелеев Н.С., Виленский Т.В. Парогенераторы: Учебник для ВУЗов. – М.: Энерго-
атомиздат, 1985. –376с.