Курсач Вариант 3 (такое...) / Parogeneratory
.pdf
7 Компоновка и методика теплового расчета пароперегревателя
Диаметр коллекторов пароперегревателя зависит от принятой его конструкции. В вертикальных котловых пароперегревателях внутренний диаметр коллектора принимается не менее 400 мм. Тогда число труб в одном ряду петлевого или двухколлекторного пароперегревателя
Z1ппрасч = |
Lт − 2 dнпп |
= 43 |
|
S1пп |
|||
|
|
Живое сечение для прохода газов в петлевых пароперегревателях, м2
пп |
пп |
пп |
пп |
2 |
fг |
= lакт (Lт − Z1 |
dн |
)= 1,4(5,567 – 43*0,029) = 6 м |
|
Для горизонтальных змеевиковых пароперегревателей l рпп = Lт. Определяем число параллельно работающих труб
пп |
4 Dпп vп.п |
|
4 0,74 0,435 |
= 43 |
Z расч = |
|
= |
|
|
2 |
3,14 0,0232 18 |
|||
|
π (dвнпп ) Wп.п |
|
|
|
где Dп.п - паропроизводительность котла по перегретому пару, кг/с;vп.п - средний удельный объем перегретого пара, м/кг;
v |
= |
vн.п + vп.п |
= |
0,67+0,2 |
= 0,435 м/кг |
|||||
|
||||||||||
|
|
|
|
|||||||
п.п |
|
|
|
2 |
|
2 |
|
|
||
|
|
|
|
|
|
|
||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
Уточняется значение скорости Wп.п, м/с |
|
|||||||||
Wп.п = |
4 Dпп vп.п |
= |
4 0,74 0,435 |
= 18 м/с |
||||||
|
|
|
|
3,14 0,232 43 |
||||||
|
|
2 |
|
|||||||
|
|
π |
(dвнпп ) Z пп |
|
|
|
|
|
||
Средняя температура газов в пучке пароперегревателя, С
пп = 0,5 ( 1д + 2 ) = 0,5(425+253) = 339 С
Tгпп = 612 К
Средняя температура перегретого пара, С
tп.п = 0,5 (ts + tп.п)= 0,5(50+350)=200 С
P= 0.5 МПа
V= 425*10-3м3/кг i= 2855 кДж/кг
= 3,49*10-2 Вт/(м*К) V= 6.8298*10-6 м2/с Pr= 0.97
Температура загрязняющего слоя на поверхностях нагрева пароперегревателя, ºС
21
tпп |
_ |
|
|
|
|
1 |
|
|
|
|
|
1 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
= t п.п + |
ε |
|
+ |
|
|
q |
|
, |
= 200 + (2,6 10−3 + |
) 20 103 = |
|||
пп |
|
пп |
15,45 |
||||||||||
загр |
|
|
|
|
αпп |
|
|
|
|
||||
|
|
|
|
|
|
2 |
|
|
|
|
|
|
|
354ºС
qпп = 20*103 Вт/м2.
Тогда
загрпп = 627 К
Температурный напор для пароперегревателя определится из следующих выражений:
- при прямоточной схеме |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
Δt |
пп |
= |
( 1д − ts )− |
( 2 − tп.п ) |
(425−50)−(235−200) |
= 143 |
|||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
. = |
|
|
|
|||||
ср |
|
|
|
|
( 1д |
− ts ) |
|
|
|
375 |
|||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||
|
|
|
|
ln |
|
|
|
|
35 |
|
|
||||||||||
|
|
|
|
( 2 − tп.п ) |
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||
Тогда расчетная площадь поверхности нагрева, м2, |
|
|
|
||||||||||||||||||
H расчпп |
|
1000 Q |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||
= |
|
|
|
|
|
пп |
= |
1000 937.6 |
= 18.17 м2, |
|
|||||||||||
k |
пп |
|
|
|
пп |
|
|||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
||||||||||||||||
|
|
|
|
Δtср |
|
|
5,74 143 |
|
|
|
|
||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||
а расчетное число рядов труб в пучке |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||
|
|
Z2ппрасч |
= |
H расчпп |
18.17 |
= 2 |
|
|
|
||||||||||||
|
|
|
|
|
= |
|
|
|
|||||||||||||
|
|
|
|
пп |
|
|
|
||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
H р |
13,9 |
|
|
|
|
|
|
||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
По конструктивным соображениям принимаем 3 Результаты поверочного расчета конвективного парообразующего пучка
|
I1 |
tп |
Qб |
kп |
Q т |
1 |
|
|
п |
|
п |
525 |
10500 |
169 |
3685 |
5,74 |
4318 |
625 |
12500 |
192 |
3354 |
5,74 |
4612 |
725 |
14500 |
216 |
3035 |
5,74 |
4986 |
22
6000
5000
4000
3000
2000
1000
0
300 |
350 |
400 |
450 |
500 |
550 |
600 |
650 |
700 |
750 |
Графическое решение системы уравнений теплового баланса и теплопередачи
Затем выполняется поверочный тепловой расчет сравниваем значения полученные в 3 разделе, значение температуры не должно отличаться от оговоренной в задании не более чем на 8 ̊С:
Qпп < Qд => 318 < 319 кДж/кг I2 >Iд => 4492>4479 кДж/кг
t2 < tд => 230<238 ̊С
23
8 Компоновка и тепловой расчет экономайзера
Предварительно необходимо принять или выбрать:
•расположение труб в экономайзере (коридорное или шахматное);
•диаметры труб dнэк = 38 мм
•шаги - поперечный S1эк = 2*38 = 76мм
Тогда расчетное число труб в одном ряду
|
|
Z эк |
|
|
= |
b − 2 dнэк |
= |
0,9−2 0,038 |
= 37 |
|
|||
|
|
|
|
|
эк |
|
|
||||||
|
|
1 расч |
|
|
|
0,076 |
|
|
|
||||
|
|
|
|
|
|
|
S1 |
|
|
|
|
|
|
Площадь поверхности нагрева одного ряда, м2 |
|
|
|
||||||||||
H эк |
= d |
эк |
L |
Z эк = 3,14*0,038*0,9*37 = 3.68 м2 |
|||||||||
р |
|
н |
|
т |
1 |
|
|
|
|
|
|||
Скорость воды при одном змеевике, м/с |
|
|
|
||||||||||
Wвд1 |
= |
|
4 D |
|
, = |
|
4 1,056 |
|
= 1,1 |
м/с |
|||
|
|
|
|
|
|
|
|||||||
|
|
|
2 |
|
|
3,14 0,03542 971,8 |
|||||||
|
|
π (dвнэк ) ρэк |
|
|
|
|
|
||||||
где эк – плотность воды при среднем значении температуры воды в экономайзере, °С:
|
|
|
|
|
|
|
|
|
tэк = 0,5 (tэк + tп.в) = 0,5(80+60) = 70 °С |
||||||||||
t, ºС |
|
80 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
, кг/м3 |
971,8 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||
|
Мощность экономайзера, кВт |
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||
|
|
|
|
эк = ( эк − пв) = 0,5(335,6 − 250,7) = 89,6 кВт |
|
||||||||||||||
|
Энтальпия газов на выходе из экономайзера Iух = 4161 кДж/кг |
|
|||||||||||||||||
|
Средняя температура газов в пучке, С, |
|
|
|
|
|
|||||||||||||
|
|
|
|
эк |
= 0,5 ( 2д + ух ) |
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
= 0,5(410+245) = 328 С |
|
|||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Т эк = |
+ 273= 601 К. |
|
|
|
||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
г |
эк |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Средняя скорость газов в пучке, м/с |
|
|
|
|
|
|||||||||||||
|
|
|
|
W эк |
|
В V Т |
эк |
|
0,08 13,51 601 |
|
|
|
|
||||||
|
|
|
|
= |
|
г |
г |
= |
|
= 1.98 м/с |
|
||||||||
|
|
|
|
|
|
|
273 1.2 |
|
|
||||||||||
|
|
|
|
|
|
г |
|
|
эк |
|
|
|
|
|
|
||||
|
|
|
|
|
|
|
|
273 fг |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
где |
f эк |
- живое сечение для прохода газов, м2 |
|
|
|
|
|
||||||||||||
|
г |
|
fгэк = Lm (b − Z1эк dнэк ) |
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
2 |
|
|||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
= 0,9(2.629-34*0,038) = 1.2 м |
|
||||||
|
Коэффициент теплоотдачи конвекцией, |
|
|
|
|
|
|||||||||||||
|
|
λ |
W dн |
0,65 |
|
0,33 |
|
|
|
|
|
5,1 10−2 |
|
4,85 0,038 |
|
0,65 |
0,33 |
||
αк |
= 0,2 |
|
|
|
|
|
Pr |
|
CZ CS |
= 0,2 |
|
( |
|
) |
0,64 |
1 |
|||
|
|
|
|
0,038 |
47,3 10−6 |
||||||||||||||
dн |
|
|
|||||||||||||||||
|
|
ν |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
1 = 48,2 |
|
|
|
|
|
||||
= 5,1 * 10-2 Вт/(мК)
24
ν = 47,3 * 10-6 м2/с Pr = 0.64
Сz – поправка на число рядов труб Z2:
Cz = 0,91 + 0,0125 ( Z2 – 2) = 0,91+0,0125(11-2) = 1
Сs – поправка на относительные поперечные 1 = S1/dн и продольные шаги 2 = S2/dн. Принимается
Cs = [1 + (2 1 – 3) (1 – 0,5 2)3]-2 = [ 1+(2*2-3)(1-0,5*2)3 ]2= 1
Причем, коэффициент теплоотдачи от газов к стенке определяется по формуле, Вт/(м2 К):
1эк = кэк пэк = 48,2*0,98 = 47,3 Вт/(м2 К)
где пэк = 0,98.
k = |
|
|
1 |
= |
1 |
= 35,2 Вт/(м2*К) |
||
|
|
|
|
|
||||
1 |
|
|
1 |
+6 10−3 |
||||
|
|
+ |
|
|
|
|||
|
1 |
|
|
47,3 |
|
|||
|
|
|
|
|
|
|
||
Среднелогарифмический температурный напор определяется по формуле, ºС:
|
|
( |
|
− t |
|
)− ( |
д−t |
|
) |
|
(245−80)−(410−10) |
|
|||||||||
Δtсрэк = |
|
|
ух |
|
|
п.в |
|
2 |
|
эк |
|
|
|
= |
|
|
|
|
= 267 |
||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
165 |
|
|
||||||
|
|
|
|
( ух − tп.в ) |
|
|
|
|
|
|
|||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
400 |
|
|
|
|
||||||
|
|
|
|
ln ( 2д − tэк ) |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||
Тогда расчетная поверхность нагрева экономайзера, м2 |
|||||||||||||||||||||
|
|
эк |
|
|
|
1000 Qэк |
|
|
|
|
1000 89.6 |
2 |
|
||||||||
|
Нрасч |
= |
|
|
|
= |
|
|
= 4.3 |
м |
|
||||||||||
|
ψэк kэк |
tсрэк |
|
0.8 48.2 540 |
|
||||||||||||||||
где эк = 0,75 0,85 - коэффициент тепловой эффективности поверхности нагрева (бóльшие значения принимаются при сжигании в котле качественных малосернистых топлив и больших скоростях газов).
Расчетное число рядов труб в пучке
Z2экрасч = |
H расчэк |
= |
4.3 |
= 1 |
|
|
3.68 |
||||
H эк |
|||||
|
|
|
|||
|
р |
|
|
|
По конструктивным соображениям принимаем число рядов равное 4. Тогда принятая поверхность нагрева экономайзера, м2.
Hэк = 4 3.69 = 14.7 м2.
25
Заключение
В ходе работы был выполнен расчет судового парогенератора двухколлекторный с топочным экраном и экономайзером. Выполнен тепловой расчет и расчет поверхностей нагрева:
•Объём продуктов сгорания
•Построена диаграмма Диаграмма «Iг-ϑ»
•Предварительный тепловой баланс
•Расчет топки парогенератора
•Расчет поверхности нагрева
•Тепловой расчет пароперегревателся
•Тепловой расчет и компановка экономайзера
26
Список используемой литературы
1 Пряхин А.С. «Тепловой расчёт судовых вспомогательных парогенераторов: Методические указания для выполнения курсовой работы. – СПб.: СПГУВК,
2004. – 122 с.»;
27