- •Содержание
- •Введение
- •Общие сведения о тепловом расчёте котельного агрегата
- •Основные сведения котла тп–230
- •Тепловой расчет конвективных поверхностей нагрева котла тп-230-2 рекомендации по проведению теплового расчета
- •Тепловой расчет
- •Расчет пароперегревателя I ступени по ходу движения газов
- •Объёмы продуктов сгорания, объёмные доли трехатомных газов и концентрация золовых частиц
- •Расчет воздухоподогревателя I ступени
- •Расчет водяного экономайзера I ступени
- •Расчет воздухоподогревателя II ступени
- •Сводная таблица расчётных данных по конвективным поверхностям котла
- •Расчет невязки теплового баланса котла
- •Заключение
- •Список литературы
- •Приложение
- •Присосы воздуха по газовому тракту
- •Коэффициент эффективности пароперегревателя
- •Коэффициент эффективности воздухоподогревателя
Объёмы продуктов сгорания, объёмные доли трехатомных газов и концентрация золовых частиц
Величина и расчетная формула
|
Газоход |
|||||||||||||
топка, фес- тон |
п/п I ст. |
п/п II ст. |
эк. II ст. |
вп. II ст. |
эк. I ст. |
вп. I ст. |
||||||||
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
6 |
7 |
8 |
|||||||
1. Коэффициент избытка воздуха за поверхностью нагрева =т+ ΣΔi |
1,2 |
1,215 |
1,23 |
1,25 |
1,28 |
1,3 |
1,33 |
|||||||
2. Средний коэффициент избытка воздуха в поверхности нагрева ср=(+)/2 |
1,2 |
1,2075 |
1,2225 |
1,24 |
1,265 |
1,29 |
1,315 |
|||||||
3. Объём водяных паров, м3/кг = + +0,0161(ср-1)∙ |
0,527 |
0,527 |
0,528 |
0,529 |
0,532 |
0,533 |
0,537 |
|||||||
4. Полный объём газов, м3/кг VГ= + +1,0161(ср-1)∙ |
6,172 |
6,209 |
6,282 |
6,367 |
6,489 |
6,611 |
6,807 |
|||||||
Продолжение таблицы 1 |
||||||||||||||
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
6 |
7 |
8 |
|||||||
5. Объёмная доля водяных паров =/VГ |
0,083 |
0,082 |
0,081 |
0,08 |
0,079 |
0,077 |
0,075 |
|||||||
6. Доля трёхатомных газов и доля водяных паров rП= + |
0,226 |
0,225 |
0,222 |
0,219 |
0,215 |
0,211 |
0,205 |
|||||||
7. Масса дымовых газов при сжигании твёрдого и жидкого топлива Gг=1-0,01AP + +1,306∙ср∙ , кг/кг При сжигании газа: Gг=+(dГ/1000)+ +1,306 ∙ср ∙, кг/м3 |
8,181 |
8,228 |
8,322 |
8,432 |
8,589 |
8,726 |
8,903 |
|||||||
8. Безразмерная концентрация золовых частиц, кг/кг µ зл= APун /(100∙Gг), где ун – доля уноса золы из топки (см. табл. 4.6 [2]), ун = 0,95. |
0,04 |
0,0399 |
0,0395 |
0,039 |
0,0383 |
0,0376 |
0,0369 |
Теплота, отданная дымовыми газами в пароперегревателе, определяется по соотношению:
, (2)
где – коэффициент сохранения теплоты, рассчитывается по формуле
,
– присосы воздуха в поверхности. Принимаются по таблице П1, (=0,03);
– энтальпия присасываемого воздуха. Определяется по таблице 1 по температуре холодного воздуха = 30 °С, энтальпия холодного воздуха =190,2 кДж/кг.
=1483,9 кДж/кг. (3)
Теплота, воспринятая паром
, (4)
где – расход пара, =67,2 кг/с;
– энтальпия перегретого пара на выходе из пароперегревателя.
При = 10,16 МПа и = 513 °С по таблице ХХV [1] определяется =3406,6 кДж/кг;
– энтальпия перегретого пара на входе в пароперегреватель;
– теплота, полученная поверхностью за счёт излучения из топки. Определяется по результатам расчёта фестона (см. стр. 25 [2]).
= 697,2– 515,9 = 181,3 кДж/кг. (5)
Энтальпия перегретого пара на входе в пароперегреватель
=3406,5-
кДж/кг. (6)
При давлении пара =10,16 МПа по энтальпии находится температура пара на входе в первую ступень. Температура пара определяется по таблице XXV [1] ( =443,2 °С).
Температурный напор в пароперегревателе определяется по формуле
, (7)
где - большая разность температур сред;
- меньшая разность температур сред.
=1045,9-443,2=602,7 °С; (8)
=900-513=387 °С; (9)
=486,9°С. (10)
Средняя температура газов
; (11)
=972,95 °С. (12)
Скорость газов определяется по формуле
, (13)
где – объем газов на 1 кг топлива. Определяется по таблице 1 (= 6,2 м3/кг).
=6,7 м/с. (14)
Коэффициент теплоотдачи конвекцией от дымовых газов к стенке для коридорных гладкотрубных пучков определяется по рисунку П1.
, (15)
где – коэффициент теплоотдачи конвекцией.
При =42 мм и =6,7 м/с
=55 Вт/(м2ּК).
Таблица 2
Энтальпия продуктов сгорания
Поверхность нагрева |
,С |
|
|
|||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Топочная камера, Фестон
|
2200 2000 1800 1600 1400 1200 1000 800 |
|
|
|
|
|
||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Пароперегреватель I ст. |
1000 800 |
|
|
|
|
|
||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Пароперегреватель II ст. |
1000 800 600 400 |
|
|
|
|
|
||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Экономайзер II ст. |
800 600 400 200 |
|
|
|
|
|
||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Воздухоподогреватель II ст. |
600 400 200 |
|
|
|
|
|
||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Экономайзер I ст. |
600 400 200 100 |
|
|
|
|
|
||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Воздухоподогреватель I ст. |
400 200 100 |
|
|
|
|
|
Относительные продольные и поперечные шаги
, ; (16)
, . (17)
По их значениям определяются следующие поправки:
CZ – поправка на число поперечных рядов труб по ходу газов (=1);
– поправка на компоновку пучка (=1).
Поправка на влияние физических параметров среды () определяется по доли водяных паров () и средней температуре газов, (=0,91);
Вт/ (м2ּК). (18)
Эффективная толщина излучающего слоя
; (19)
0,51 м. (20)
Коэффициент ослабления лучей трехатомными газами [1].
Для нахождения этого коэффициента рассчитывается величина
, (21)
где - доля трехатомных газов и водяных паров. Определяется по таблице 2;
- давление продуктов сгорания, принимается равным 0,1 МПа для котлов, работающих под разряжением.
0,2250,10,51=0,0114. (22)
По рисунку П2 определяется коэффициент ослабления лучей трехатомными газами (=12 (м МПа)-1)).
Коэффициент ослабления лучей золовыми частицами принимается равным нулю (п. 7-36 [1]).
Суммарная оптическая толщина продуктов сгорания
; (23)
Коэффициент теплового излучения газовой среды
; (24)
=0,128. (25)
Средняя температура пара
; (26)
=478,1 °С. (27)
Скорость пара
, (28)
где – удельный объем пара.
При =478,1 °С и =10,16 МПа, =0,031 м3/кг.
Скорость пара
м/с. (29)
Коэффициент теплоотдачи конвекцией от поверхности к пару определяется по рисунку П3
, (30)
где – поправка на форму канала (=0,92);
При =478,1 °С и = 23,9 м/с,
=2700 Вт/(м2ּК).
Вт/(м2ּК). (31)
Температура стенки труб пароперегревателя
, (32)
где – коэффициент загрязнения поверхности нагрева. При сжигании твёрдого топлива и коридорном расположении труб =0,0043 (м2 К)/Вт (стр.142 [4]);
– средняя температура среды, протекающей в рассчитываемой поверхности (=478,1°С).
=598,97°С. (33)
Коэффициент теплоотдачи излучением продуктов сгорания
, (34)
где – коэффициент теплоотдачи излучением. Находится по рисунку П4;
= 0,128 ( формула 25).
Для температуры стенки =598,97 °С коэффициент теплоотдачи равен 240 Вт/(м2ּК).
Вт/(м2ּК). (35)
Коэффициент теплоотдачи от газов к стенке
, (36)
где – коэффициент использования поверхности. Определяется по таблице 6.1 [4], для пароперегревателя =1,0.
80,9 Вт/(м2ּК). (37)
Коэффициент теплопередачи
, (38)
где – коэффициент тепловой эффективности. Определяется по таблице П2, (=0,6).
46,98Вт/(м2ּК). (39)
Тепло, воспринятое пароперегревателем, по условию теплопередачи
; (40)
=1481,9 кДж/кг. (41)
Проверка правильности выполненного расчета осуществляется по соотношению
; (42)
< 2%. (43)
Расчёт I ступени пароперегревателя закончен.
РАСЧЕТ ПАРОПЕРЕГРЕВАТЕЛЯ II СТУПЕНИ ПО ХОДУ ДВИЖЕНИЯ ГАЗОВ
На рисунке 2 приведена схема пароперегревателя второй ступени.
Исходными данными для расчёта II ступени пароперегревателя являются следующие данные:
– теплосъём в поверхностном пароохладителе, принятый ранее – 150 кДж/кг;
-
наружный диаметр труб dн =38 мм;
-
поперечный шаг S1=95 мм;
-
продольный шаг S2=75 мм;
-
расположение труб – коридорное;
-
живое сечение для прохода газов fг =23,3 м2;
-
живое сечение для прохода пара fп =0,098 м2;
-
температура пара на выходе из пароперегревателя II ступени по ходу газов =443,2 °С;
-
энтальпия пара =3221,1 кДж/кг;
-
температура пара на входе в поверхностный пароохладитель равна температуре насыщения, =318 °С;
-
теплосодержание пара по таблице XXIII [1]; =2705,4 кДж/кг.
Так как на стороне насыщенного пара расположен поверхност ный пароохладитель, то энтальпия пара на входе в пароперегреватель определяется по соотношению 8.08 [1]
; (44)
= 2705,4 – 150 = 2555,4 кДж/кг. (45)
Теплота, воспринятая паром
; (46)
кДж/кг. (47)
Температура газов на входе в пароперегреватель принимается равной температуре газов на выходе из пароперегревателя I ступени ==900 °С.
Энтальпия дымовых газов определяется по таблице 2 (==8852,95 кДж/кг).
Энтальпия дымовых газов на выходе из пароперегревателя
; (48)
=7363 кДж/кг. (49)
По найденной энтальпии (по табл. 2) находится температура дымовых газов на выходе из пароперегревателя (=753,7 °С).
Температурный напор в пароперегревателе определяется по формуле
, (50)
где - большая разность температур сред;
- меньшая разность температур сред.
=900-318 = 582 °С; (51)
=753,7-443,2= 310,5 °С; (52)
=432,1 °С. (53)
Средняя температура газов
; (54)
=826,85 °С. (55)
Скорость газов определяется по формуле
; (56)
=10,3 м/с. (57)
Коэффициент теплоотдачи конвекцией от дымовых газов к стенке для коридорных гладкотрубных пучков
, (58)
где – коэффициент теплоотдачи конвекцией. Определяется по рисунку П1.
При =38 мм и =10,3 м/с,
=80 Вт/(м2ּК);
, ; (59)
, . (60)
CZ – поправка на число поперечных рядов труб по ходу газов (=1);
CS – поправка на компоновку пучка, для
=1
– поправка на влияние физических параметров среды (=0,98).
Вт/(м2ּК).
Эффективная толщина излучающего слоя
; (61)
0,18 м. (62)
Коэффициент ослабления лучей трехатомными газами (). Для нахождения этого коэффициента необходимо найти
0,2220,10,18=0,004 (63)
По рисунку П2 определяется =38 (м МПа)-1.
Коэффициент ослабления лучей золовыми частицами принимается равным нулю (п. 7-36) [1].
Суммарная оптическая толщина продуктов сгорания
; (64)
0,15. (65)
Коэффициент теплового излучения газовой среды
; (66)
=0,14 (67)
Средняя температура пара
; (68)
=380,6°С. (69)
Скорость пара
, (70)
где – удельный объем пара.
При =380,6 °С и =10,16 МПа,
=0,0245 м3/кг.
16,8 м/с. (71)
Коэффициент теплоотдачи конвекцией от поверхности к пару. Находится по рисунку П3,
, (72)
где – поправка на форму канала (=0,95).
Для =380,6 °С и = 16,8 м/с,
=3100 Вт/(м2ּК).
Вт/(м2ּК). (73)
Температура стенки труб пароперегревателя
, (74)
где – коэффициент загрязнения. При сжигании твёрдого топлива и коридорном расположении труб =0,0043 (м2 К)/Вт (стр.142 [4]);
– средняя температура среды, протекающей в рассчитываемой поверхности; =380,6°С;
– площадь поверхности нагрева.
Величина поверхности нагрева принимается равной =1500 м2.
Температура стенки труб пароперегревателя
=518,96 °С. (75)
Коэффициент теплоотдачи излучением продуктов сгорания
, (76)
где – коэффициент теплоотдачи излучением, находится по рисунку П4. Для температуры стенки =518,96 °С
=210 Вт/(м2ּК);
Вт/(м2ּК). (77)
Коэффициент теплоотдачи от газов к стенке
, (78)
где – коэффициент использования поверхности. Определяется по таблице 6.1 [4], для пароперегревателя =1,0.
108,1 Вт/(м2ּК). (79)
Коэффициент теплопередачи
, (80)
где – коэффициент тепловой эффективности. Определяется по таблице П2, =0,65.
67,8 Вт/(м2ּК). (81)
Необходимый размер поверхности нагрева пароперегревателя II ступени
; (82)
=1526,95 м2. (83)
Поскольку размер поверхность отличается от принятого раннее (1500 м2) менее, чем на 7 %, то расчёт считается законченным.