- •1. Компоновка и тепловой баланс парового котла
- •1.1. Расчётно-технологическая схема парового котла.
- •1.2. Топливо и продукты горения
- •1.2.1. Элементарный состав рабочей массы, теплота
- •1.2.2. Теоретические объёмы воздуха vо, продуктов горения vro2,
- •1.2.3. Расчёт объёмной доли трехатомных газов rRo2, водяных
- •2. Тепловой баланс парового котла. Определение расчётного расхода топлива
- •2.1. Тепловой баланс котла при использовании природного газа
- •2.2. Тепловой баланс котла при использовании мазута
- •3. Условия сгорания топлива. Расчёт топки
- •3.1. Выбор системы топливоприготовления и сжигания
- •3.2. Поверочный расчёт топки
- •3.2.1. Определение конструктивных размеров и характеристик
- •3.2.3. Расчёт теплообмена в топке для природного газа
- •3.2.3.1. Определение полезного тепловыделения в топке
- •3.2.3.2. Определение параметра м
- •3.2.3.3. Определение средней суммарной теплоёмкости продуктов сгорания
- •3.2.3.4. Определение степени черноты топки
- •3.2.3.5. Определение температуры газов на выходе из топки
- •3.2.2. Расчёт теплообмена в топке для мазута
- •3.2.2.1. Определение полезного тепловыделения в топке
- •3.2.2.2. Определение параметра м
- •3.2.2.3. Определение средней суммарной теплоёмкости
- •3.2.2.4. Определение степени черноты топки
- •3.2.2.5. Определение температуры газов на выходе из топки
- •3.3. Тепловые нагрузки топочной камеры
- •4. Поверочный расчёт фестона
- •5. Поверочно-конструкторский расчёт конвективных поверхностей нагрева
- •6. Поверочно-конструкторский расчёт пароперегревателя
- •7.Поверочно-конструкторский расчёт экономайзера и воздухоподогревателя
- •7.1. Расчёт экономайзера
- •7.2. Расчёт воздухоподогревателя
- •8. Расчёт схемы производственно-отопительной паровой котельной. Исходные данные Система теплоснабжения - открытая
- •Результаты расчета
- •9.Выбор сетевых, питательных, подпиточных и конденсатных насосов при расчете паровой котельной
- •10.Расчёт дутьевого вентилятора
- •11.Расчёт дымососа
- •12. Расчёт дымовой трубы
5. Поверочно-конструкторский расчёт конвективных поверхностей нагрева
5.1.Тепловосприятие пароперегревателя по формуле:
,
где Dпе - паропроизводительность котла, кг/с; D =9.6 кг/с
iпе -энтальпия перегретого пара, кДж/кг, =3292,4 кДж/кг,
iн,- энтальпия сухого насыщенного пара, кДж/кг, =2799,3 кДж/кг
Δiпо-съём тепла в пароохладителе, служащем для регулирования температуры
перегретого пара, кДж/кг, =10 кДж/кг,
Вр — расчётный расход топлива, =0,822 м3/с
5.2. Тепло, воспринимаемое пароперегревателем за счёт излучения факела топки, принимаем для упрощения расчётов равным нулю (Qˆпе=0), а угловой коэффициент фестона – хф =1.
В этом случае полное тепловосприятие пароперегревателя численно совпадает с тепловосприятием конвекции, кДж/м3:
кДж/м3
Для газохода пароперегревателя уравнение теплового баланса теплоносителя (дымовых газов) имеет вид:
Qк.бпе=ּ(I"ф-I"пе+ΔпеּI0хв).
Это уравнение решаем, относительно искомой энтальпии газов за пароперегревателем, кДж/м3:
Полученное значение энтальпии газов за пароперегревателем I"пе позволяет определить температуру дымовых газов за ним
5.3. Тепловосприятие воздухоподогревателя определяют по уравнению теплового баланса рабочего тела (воздуха), т.к. температура горячего воздуха (после воздухоподогревателя) задана:
Qбвп=("пв + Δвп/2)ּ(I0гв – I0в’)
где I0гв =3464,38 кДж/м3 -энтальпия теоретического объема горячего воздуха I0хв=373,8 кДж/м3- то же холодного воздуха,
кДж/м3
b"вп -отношение объема воздуха за воздухоподогревателем к теоретически необходимому
b"вп=a"т-Δaт - Δaпл=1,15-0,05-0,03=1,07
кДж/м3
Тепловосприятие воздухоподогревателя по теплоносителю (по продуктам сгорания) имеет вид, кДж/кг, (кДж/м3):
Qбвп=ּ(I - Iух +ΔвпּI0прс).
где – I”эк энтальпия газов за водяным экономайзером
I0прс - энтальпия теоретического объема воздуха (определяется по табл.4 и температуре присасываемого воздуха tпрс=(tгв+tв')/2, который через неплотности поверхности перетекает с воздушной стороны на газовую за счет разности статических давлений
кДж/м3
кДж/м3
-температура газов за экономайзером.
5.4. Тепловосприятие водяного экономайзера определяют уравнением теплового баланса теплоносителя (дымовых газов):
Qбэк=j·(Iпе"-Iэк"+Δaэк·I0хв)= кДж/м3
5.5. Определяют невязку теплового баланса парового котла по формуле:
ΔQб=Qрр·hпк –(Qл+Qбф+Qк.бпе+Qэкб)·(1 – q4/100)
где Qл=j·(Qт-I"т)=0,989(39768,91-19563)=19983,64 кДж/м
кДж/м
т. к. кДж/м , то расчёт верный.
6. Поверочно-конструкторский расчёт пароперегревателя
Таблица 9.- Конструктивные размеры и характеристики пароперегревателя по чертежам и данным из табл. 4 в приложении.
Наименование величены |
обозначение |
Единица |
Номер ступени по ходу газа |
Весь пароперегреватель |
|
1 |
2 |
||||
Наружный диаметр труб |
d |
м |
0,038 |
0,042 |
0,04 |
Внутренний диаметр труб |
dвн |
м |
0,031 |
0,034 |
0,0325 |
Число труб в ряду |
z1 |
Шт. |
40 |
42 |
— |
Число рядов по ходу газов |
z2 |
Шт. |
6 |
8 |
14 |
Средний поперечный шаг труб |
S1 |
м |
0,110 |
0,110 |
0,110 |
Средний продольный шаг труб |
S2 |
м |
0,082 |
0,097 |
0,092 |
Средний относительный поперечный шаг |
S1/d |
— |
2,89 |
2,62 |
2,75 |
Средний относительный продольный шаг |
S2/d |
— |
2,16 |
2,31 |
2,3 |
Расположение труб |
— |
— |
коридорное |
— |
|
Характер взаимного движения сред |
— |
— |
смешанное |
— |
|
Длина трубы змеевика |
l |
м |
23,42 |
16,86 |
— |
Поверхность, примыкающая к стене |
Fст··x |
м2 |
1,95 |
1,47 |
3,42 |
Поверхность нагрева |
Fпе |
м2 |
113,8 |
96,8 |
210,6 |
Высота газохода на входе |
A' |
м |
3,7 |
1,4 |
— |
Высота газохода на выходе |
a" |
М |
3,2 |
1,6 |
— |
Ширина газохода |
b |
м |
4,2 |
4,2 |
4,2 |
Площадь живого сечения для прохода газов на входе |
F' |
м2 |
10,37 |
3,65 |
— |
То же на выходе |
F" |
м2 |
8,82 |
4,17 |
— |
То же среднее |
Fср |
м2 |
9,44 |
3,91 |
6,68 |
Средняя эффективная толщина излучающего слоя |
S |
м |
— |
— |
0,254 |
Глубина газов объёма до пучка |
lоб |
м |
0,56 |
1,58 |
2,14 |
Глубина пучка |
lп |
м |
0,48 |
0,62 |
1,1 |
Количество змеевиков, включённых параллельно по пару |
M |
Шт. |
38 |
38 |
38 |
Живое сечение для прохода пара |
f |
м2 |
0,029 |
0,035 |
0,032 |
Средний объём пара находим по удельным объёмам пара в состоянии насыщения при давлении в барабане и перегретого пара при его температуре и давлении после пароперегревателя по формуле:
м /кг
Таблица10.- Исходные данные расчёта пароперегревателя
Наименование величин |
Обознач. |
Единица |
Величина |
Температура газов до пароперегревателя |
"ф |
0С |
1002 |
Температура газов за пароперегревателем |
"пе |
0С |
692 |
Температура пара в состоянии насыщения |
tн |
0С |
253,69 |
Температура перегретого пара |
tпе |
0С |
433 |
Средний удельный объем пара в пароперегревателе |
υср |
м3/кг |
0,06345 |
Тепловосприятие конвективное по балансу |
Qкпе |
кДж/кг |
5875,6 |
Средний объем газов в пароперегревателе (при песр) |
Vr |
м3/м3 |
12,3574 |
Объемная доля водяных паров |
н о |
— |
0,1745 |
Суммарная объёмная доля трёхатомных газов |
п |
— |
0,2573 |
Массовая концентрация золы в газоходе |
|
кг/кг |
|
6.1. Рассчитываем скорость газов в пароперегревателе
м/с
6.2. Скорость пара в пароперегревателе
м/с
6.3. Коэффициент теплопередачи
,
где =0,85- коэффициент тепловой эффективности поверхности
Коэффициент теплоотдачи от газов к стенке
Коэффициент теплоотдачи конвекцией от газов к стенке труб :
, .
где =56 Вт/(м К), Cz= 1, Cs =0,98, Сф =1,04
Коэффициент теплоотдачи излучением продуктов горения
а
где а- степень черноты потока
а =0,08
Коэффициент теплоотдачи от газов к стенке для всех конвективных пучков труб:
Коэффициент теплоотдачи от стенки к пару a2 при средних значениях давления (Рб+Рпе/2), температуры (tб+tпе/2) и скорости пара по номограмме 11
6.4. Определяем температурные напоры:
Температурный напор для прямотока и противотока определяют как среднелогарифмическую разность температур по формуле:
.
6.5. Определяют расчетную поверхность пароперегревателя по уравнению теплопередачи