--PAGE_BREAK--3. Определение расчётного расхода топлива
3.1 Располагаемое тепло топлива
Q
р
р
находим по формуле:
Qрр=Qрн+Qв.вн+iтл
3.2 Величину тепла, вносимого воздухом, подогреваемом вне парового котла,
Q
в.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= Cтлtтл, где tтл =100oC; Cтл=0,415+0,0006×tтл=0,415+0,0006×100=0,475 ккал/(кг×oC);
iтл= 0,475×100=47,5 ккал/кг;
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:
4. Выбор схемы сжигания топлива
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.
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.
5. 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.
5.1 Определение конструктивных размеров и характеристик топки
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
Среднее значение коэффициента тепловой эффективности для топки в целом определяют по формуле:
Активный объём топочной камеры определяют по формуле:
Эффективная толщина излучающего слоя:
5.2 Расчёт теплообмена в топке
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 адиабатическом сгорании топлива, [K]; Bо– критерий Больцмана, определяемый по формуле:
Из этих формул выводятся расчетные.
Определяем полезное тепловыделение в топке Qти соответствующую ей адиабатическую температуру горения Та :
Коэффициент ослабления лучей kг топочной средой определяют по номограмме.
Коэффициент ослабления лучей kс сажистыми частицами определяют по формуле:
6. Поверочный расчёт фестона
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.
Длину трубы в каждом ряду liопределяем 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 z1определяют по эскизу, выполнив по всей ширине газохода разводку труб экрана в фестон.
Поперечный шаг S1равен 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 S1сри S2сропределяем эффективную толщину излучающего слоя фестона Sф 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.
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.
Fсрнаходим как среднее арифметическое между F1и F3.
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 ÞНф’ = Нф + Ндоп = 27,776 м;
Составляем таблицу исходных данных для поверочного теплового расчёта фестона.
Ориентировочно принимают температуру газов за фестоном на 30¸1000С ниже, чем перед ним:
Наименование величин
Обозначение
Размерность
Величина
Температура газов перед фестоном
Jф’=Jт’’
С
1053,4
Энтальпия газов перед фестоном
Iф’=Iт’’
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
С
256,23
7. Определение тепловосприятий пароперегревателя, экономайзера, воздухоподогревателя и сведение теплового баланса парового котла
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.
Тепловосприятия пароперегревателя и воздухоподогревателя определяют по уравнениям теплового баланса рабочего тела (пара, воздуха), а тепловосприятие экономайзера – по уравнению теплового баланса теплоносителя (продуктов сгорания).
Тепловосприятие пароперегревателя определяют по формуле:
Находим при Pпе=40 кгс/см2 и tпе=440oC Þiпе=789,8 ккал/кг; при Pб=45 кгс/см2 и температуре насыщения Þiн=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.
Полученное значение энтальпии газов за пароперегревателем позволяет определить температуру дымовых газов за ним u²пе=601,520С;
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 Iогвнаходим по tгв=220oC ÞIогв=745,2 ккал/кг;
b²вп– отношение объёма воздуха за воздухоподогревателем к теоретически необходимому:
продолжение
--PAGE_BREAK--