--PAGE_BREAK--
Значения и отличаются менее чем на , расчет II ступени экономайзера считается законченным.
3.11 Расчет второй ступени воздухоподогревателя
На основании общих видов котлоагрегата выполняем схему второй ступени воздухоподогревателя (рисунки 3.6 и 3.7) и определяем конструктивные характеристики данной поверхности нагрева (таблица 3.16).
Рисунок 3.6 – Схема воздухоподогревателя (II ступень).
Рисунок 3.7 – Схема воздухоподогревателя (II ступень).
Таблица 3.16 – Конструктивные характеристики второй ступени воздухоподогревателя
Рассчитываемый параметр
Обозначение
Размерность
Формула или обоснование
Расчет
Диаметр и толщина стенки труб
d*δ
мм
По чертежу
40x1,5
Расположение труб
-
-
По чертежу
Шахматное
Шаги труб:
— поперечный
S1
мм
По чертежу
60
— продольный
S2
мм
42
Относительные шаги труб:
— поперечный
σ1
-
S1/d
60/40=1,5
— продольный
σ2
-
S2/d
42/40=1,05
Число ходов по воздуху
n
шт.
По чертежу
1
Число труб в ряду
z1
шт.
По чертежу
108
Число рядов по ходу воздуха
z2
шт.
По чертежу
48
Общее число труб
z
шт.
z1z2,
108*48=5184
Расчетное сечение для прохода газов
Fг
м2
пdвн2z/4
(3,14*(0,0372)*5184)/4=
=5,571
Эффективная толщина излучающего слоя
S
м
0,9dвн
0,9*0,037=0,0333
Площадь живого сечения для прохода воздуха
ƒв
м2
ab-z1dl'n,
l'n=b
6,4*2,65-
-108*0,04*2,65=5,512
Длина трубы
l
м
По чертежу
( l'nn)
2,65*1=2,65
Площадь расчетной поверхности нагрева
H
м2
πdсрlz
3,14*0,0385*2,65*5184
=1661
Тепловой расчет второй ступени воздухоподогревателя выполняем в табличной форме (таблица 3.17).
Таблица 3.17 – Тепловой расчет второй ступени воздухоподогревателя
Рассчитываемый параметр
Обозначение
Размерность
Формула или обоснование
Расчет
Температура газов на входе
υ’
°С
Из расчета второй ступени ВЭ
425
Энтальпия газов на входе
J’
кДж/кг
Из расчета второй ступени ВЭ
4010
Температура воздуха на выходе
t’’
°С
Из расчета топки t'' =tг.в
320
Энтальпия воздуха на выходе
Jº’’г.в
кДж/кг
Из расчета топки
2105,06
Отношение количества воздуха на выходе из второй ступени ВП к теоретически необходимому
β''впII
-
αт'' — Δαт — Δαпл
1,2-0,07-0=1,13
Присос воздуха в воздухоподогревателе
Δαвп
-
Из табл. 4.1
0,03
Температура воздуха на входе
t’
°С
Задаемся
183
Энтальпия воздуха на входе
Jº’в
кДж/кг
По табл. 4.3
1191,3
Тепловосприятие воздухоподогревателя по балансу
Qб
кДж/кг
(β''впII+Δαвп/2+βрц+изб)·(Jºг.в''-Jºв')
(1,13+0,03/2+0)*(2105,06-
-1191,3)=1046,3
Средняя температура воздуха
t
°С
(t'+t")/2
(183+320)/2=251,5
Энтальпия воздуха при средней температуре
Jºпрс
кДж/кг
По табл. 4.3
1646,2
Энтальпия газов на выходе
J''
кДж/кг
J’-Qб/φ+ΔαвпJ˚прс
4010-
-1046,3/0,991+0,03*1646,2
=3004,3
Температура газов на выходе
υ''
°С
По табл. 4.3
316,5
Средняя температура газов
υ
°С
(υ' +υ'')/2
(425+316,5)/2=370,8
Объем газов на 1кг топлива
Vг
м3/кг
По табл. 4.2
6,664
Объемные доли:
— водяных паров
rH2O
По табл. 4.2
0,0887
— трехатомных газов
rn
-
0,225
Массовая концентрация золы
μзл
кг/кг
По табл. 4.2
0,0274
Продолжение таблицы 3.17
Средняя скорость газов
ωг
м/с
(BрVг/Fг)((υ+273)/273)
(3,256*6,664/5,571)* *((370,8+273)/273)=9,18
Коэффициент теплоотдачи конвекцией
αк
Вт/м2·К
По номограмме 11 [2], 13[6];
αнс1cф
29,6*1*1=29,6
Произведение
pnS
м·МПа
rnps
0,225*0,1*0,0333=0,000750
Коэффициент поглощения лучей:
— газовой фазой продуктов сгорания
Kг
1/м·МПа
(((7,8+16*0,0887)/
/(10*0,00075)0,5)-1)*(1-
-0,37*643,8/1000)*0,225=18,09
-частицами золы
Кзлμзл
1/м·МПа
104*0,8*0,0274/((643,82/3)*
(1 +1,2*0,0274*0,0333))=2,94
Оптическая толщина
kpS
-
(Kг+Kзлμзл)pS
(18,09+2,94)*0,1*0,0333=
=0,0700
Степень черноты
a
-
1-e-kpS или
по номограмме 17 [2]
1-EXP(-0,07)=0,0676
Коэффициент теплоотдачи излучением
αл
Вт/м2К
По номограмме 18 [2], 19 [6] или αнa
48*0,0676=3,52
Температура загрязненной стенки
t3
°С
(υ+t)/2, по пп.7-39 [2], 7-36 [6]
(370,8+251,5)/2=311,13
Теоретически необходимый объем воздуха
Vо
м3/кг
По табл. 4.2
4,88
Средняя скорость воздуха
ωв
м/с
((β''впII+Δαвп/2)BpV0/
/ƒв)·((t+273)/273)
(((1,13+0,03/2)*3,256*4,88)/
/5,512)*(251,5+273)/273=6,34
Коэффициент теплоотдачи от стенки к воздуху
α2
Вт/м2·К
По номограмме 8 [2], 13[6];
αнсzcscф
62*1*1*0,92=60,7
Коэффициент теплоотдачи от газов к стенке
α1
Вт/м2К
ξ(αк+αл), ξ=1
1(29,6+3,25)=32,85
Продолжение таблицы 3.17
Коэффициент эффективности
Ψ
-
По п. 7-50 [2]; Ψтаб
0,9
Коэффициент теплопередачи
k
Вт/м2К
ψα1/(1+α1/α2)
0,9*32,85/(1+32,85/60,7)=19,2
Температурный напор на входе газов
Δtм
°С
υ'-t''
425-320=105
Температурный напор на выходе
Δtб
°С
υ''-t'
316,5-183=133,5
Температурный напор при противотоке
Δtпрт
°С
(Δtб-Δtм)/ln(Δtб/Δtм)
(133,5-105)/ln(133,5/105)=118,7
Наибольший перепад температур
τб
°С
t''-t'
320-183=137
Наименьший перепад температур
τм
°С
υ'-υ''
425-316,5=108,5
Параметр
P
-
τм/(υ'-t')
108,5/(425-183)=0,448
Параметр
R
-
τб/τм
137/108,5=1,26
Коэффициент пересчета
Ψ
-
По номограмме 21 [2]
0,9
Средний температурный напор
Δt
°С
ΨпΔtпрт
0,9*118,7=106,8
Тепловосприятие воздухоподогревателя по уравнению теплообмена
Qт
кДж/кг
(kHΔt/Bp)10-3
10-3(18,1*1661*106,8/3,256)=
=1045,4
Отношение расчетных величин тепловосприятия
Qт/Qб
%
(Qт/Qб)100
(1045,4/1046,3)100=99,92
продолжение
--PAGE_BREAK--
Значения и отличаются менее чем на , расчет II ступени воздухоподогревателя считается законченным.
3.12 Расчет первой ступени водяного экономайзера
На основании общих видов котлоагрегата выполняем схему первой ступени водяного экономайзера (рисунок 3.8) и определяем конструктивные характеристики данной поверхности нагрева (таблица 3.18).
Таблица 3.18 – Конструктивные характеристики первой ступени экономайзера
Рассчитываемый параметр
Обозначение
Размерность
Формула или обоснование
Расчет
Диаметр и толщина стенки труб
d*δ
мм
По чертежу
32x3
Расположение труб
-
-
По чертежам
Шахматное
Шаги труб:
— поперечный
S1
мм
По чертежу
80
— продольный
S2
мм
75
Относительные шаги труб:
— поперечный
σ1
-
S1/d
80/32=2,5
— продольный
σ2
-
S2/d
75/32=2,34
Число рядов по ходу газов
z2
шт.
По чертежу
22
Средняя длина трубы одного ряда
l1
м
По чертежу, двухсторонний, симметричный
3,239*2=6,478
Среднее число труб в ряду
z1
шт.
По чертежу
21
Расчетная площадь поверхности нагрева
H
м2
πdl1z1z2,
3,14*0,032*6,478*21*22=300,7
Число параллельно включенных змеевиков
n
шт.
2z1
2*21=42
Глубина газохода
a
м
По чертежу
1,7
Ширина газохода
b
м
6,6
Проекция трубы
l
м
6,426
Расчетная площадь сечения для прохода газов
Fг
м2
ab-z1dl
1,7*6,6-21*0,032*6,426=6,9
Площадь живого сечения для прохода воды
ƒ
м2
пdвн2n/4
(3,14*(0,0262)*42)/4=0,0223
Эффективная толщина излучающего слоя
S
м
0,9d(4S1S2/πd2-1)
0,9*0,032*((4*80*75)/ /(106*3,14*(0,0322))-1)=0,186
Рисунок 3.8 – Схема экономайзера (I ступень).
Тепловой расчет 1-ой ступени водяного экономайзера выполняем в табличной форме (таблица 3.19).
Таблица 3.19 – Тепловой расчет первой ступени водяного экономайзера
Рассчитываемый параметр
Обозначение
Размерность
Формула или обоснование
Расчет
Температура газов на входе
υ’
°С
Из расчета второй ступени ВП
316,5
Энтальпия газов на входе
J’
кДж/кг
Из расчета второй ступени ВП
3004,3
Энтальпия воды на выходе
i’’
кДж/кг
Из расчета второй ступени ВЭ
773,5
Температура воды на выходе
t’’
°С
Из расчета второй ступениВЭ t'экII=t''экI Допускается различие между t'экII и t''экI на±10°С[2,6]
181,9
Температура питательной воды
tп.в
°С
Задано
150
Энтальпия питательной воды
iп.в
кДж/кг
По табл. XXIV [2,6]
635
Энтальпия воды на входе в ступень ВЭ
i’
кДж/кг
iп.в+ΔiпоDп.п/Dэк
635+47*(20,83/1,03*20,83)=
=680,6
Температура воды на входе в I ступень ВЭ
t'
°С
По табл. XXIV [2,6]
160,5
Тепловосприятие экономайзера по балансу
Qб
кДж/кг
(Dэк/Bр)(i''-i')
(1,03*20,83/3,256)*(773,5-
-680,6)=612,2
Энтальпия газов на выходе
J’’
кДж/кг
J’-Qб/φ+ΔαJ˚х.в
3004,3-
-612,2/0,991+0,02*193,6= =2390,6
Температура газов на выходе
υ''
°С
По табл. 4.3
250,4
Средняя температура газов
υ
°С
(υ’+υ’’)/2
(316,5+250,4)/2=283,5
Средняя температура воды
t
°С
(t’+t'')/2
(160,5+181,9)/2=171,2
Температурный напор на входе
Δt’
°С
υ'-t''
316,5-181,9=134,6
Температурный напор на выходе
Δt’’
°С
υ''-t'
250,4-160,5=89,8
Продолжение таблицы 3.19
Средний температурный напор
Δt
°С
(Δtб — Δtм)/ln(Δtб/Δtм),
где Δtб=Δt’;Δtм= Δt''
(134,6-89,8)/ln(134,6/89,8)=110,7
Температура загрязненной стенки
t3
°С
t + Δt3, Δt3=25°С по пп.7-39 [2], 7-36 [6]
171,2+25=196,2
Объем газов на 1кг топлива
Vг
м3/кг
По табл. 4.2
6,788
Объемные доли:
— водяных паров
rH2O
По табл. 4.2
0,0873
— трехатомных газов
rn
-
0,221
Массовая концентрация золы
μзл
кг/кг
По табл. 4.2
0,02691
Средняя скорость газов
ωг
м/с
(BрVг/Fг)((υ+273)/
/273)
(3,256*6,788/6,9)* *((283,5+273)/273)=6,53
Коэффициент теплопередачи конвекцией
αк
Вт/м2·К
По номограмме 8 [2], 13[6];αнсzcscф
81*1*0,92*0,92=68,6
Плотность воды при средней температуре и давлении
ρ
кг/м3
По табл. XXIV [2,6]
898,7
Средняя скорость воды
ωв
м/с
Dэк/ƒρ
(1,03*20,833)/(0,0223*898,7)=1,07
Средняя массовая скорость воды
ωвρ
кг/см2
wвρ
1,07*898,7=962,8
Произведение
pnS
м·МПа
rnps
0,221*0,1*0,186=0,00412
Коэффициент поглощения лучей:
— газовой фазой продуктов сгорания
Kг
1/мМПа
Кг˚rn, Кг˚по номограмме 2 [2],3[6]
34*0,221=7,5
— частицами золы
Кзлμзл
По формуле (6- 16)[2]
104*0,8*0,02691/((565,52/3)
(1+1,2*0,02691*0,186))=
=3,16
Оптическая толщина
kpS
-
(Kг+Kзлμзл)pS
(7,5+3,16)0,1*0,186=0,199
Степень черноты
a
-
1-e-kpS или
по номограмме 17 [2]
1-EXP(-0,199)=0,180
Продолжение таблицы 3.19
Коэффициент теплоотдачи излучением
αл
Вт/м2К
По номограмме 18 [2], 19 [6] или αнa
29*0,180=5,23
Коэффициент теплоотдачи от газов к стенке
α1
Вт/м2К
ξ(αк+αл)
1(68,6+5,23)=73,79
Коэффициент тепловой эффективности
ψ
-
По рис. 1.6 [2]
0,8
Коэффициент теплопередачи
k
Вт/м2К
ψα1
0,8*73,79=59
Тепловосприятие экономайзера по уравнению теплообмена
Qт
кДж/кг
(kHΔt/Bp)10-3
10-3(59*300,7*110,7/3,256)=603,8
Отношение расчетных тешювосприятий
Qт/Qб
%
(Qт/Qб)100
(603,8/612,2)100=98,62
При переходе котлоагрегата на новый вид твердого топлива требуется модернизация первой ступени водяного экономайзера, уменьшение площади поверхности нагрева с 382,7 до 300,7. Уменьшение поверхности нагрева выполним за счет сокращения числа рядов по ходу газов до .
Значения и отличаются менее чем на , расчет I ступени экономайзера считается законченным.
3.13 Расчет первой ступени воздухоподогревателя
На основании общих видов котлоагрегата выполняем схему первой ступени воздухоподогревателя (рисунок 3.9) и определяем конструктивные характеристики данной поверхности нагрева (таблица 3.20).
Таблица 3.20 – Конструктивные характеристики первой ступени воздухоподогревателя
Рассчитываемый параметр
Обозначение
Размерность
Формула или обоснование
Расчет
Диаметр и толщина стенки труб
d*δ
мм
По чертежу
40x1,5
Расположение труб
-
-
По чертежам
Шахматное
продолжение
--PAGE_BREAK--
Продолжение таблицы 3.20
Шаги труб:
— поперечный
S1
мм
По чертежу
70
— продольный
S2
мм
45
Относительные шаги труб:
— поперечный
σ1
-
S1/d
70/40=1,75
— продольный
σ2
-
S2/d
45/40=1,125
Число ходов по воздуху
n
шт.
По чертежу
3
Число труб в ряду
z1
шт.
По чертежу
92
Число рядов по ходу воздуха
z2
шт.
По чертежу
39
Общее число труб
z
шт.
z1z2,
39*92=3588
Расчетная площадь сечения для прохода газов
Fг
м2
пdвн2z/4
(3,14*(0,0372)*3588)/4=3,86
Эффективная толщина излучающего слоя
S
м
0,9dвн
0,9*0,037=0,0333
Площадь живого сечения для прохода воздуха
ƒв
м2
ab-z1dl'n,
l'n=b
6,6*2,05-
-92*0,04*2,05=5,986
Длина трубы
l
м
По чертежу ( l'nn)
6,025
Расчетная площадь поверхности нагрева
H
м2
πdсрlz
3,14*0,0385*6,025*3588= =2613,4
Тепловой расчет первой ступени воздухоподогревателя выполняем в табличной форме (таблица 3.21)
Рисунок 3.9 – Схема воздухоподогревателя (I ступень).
Таблица 3.21– Тепловой расчет первой ступени воздухоподогревателя
Рассчитываемый параметр
Обозначение
Размерность
Формула или обоснование
Расчет
Температура газов на входе
υ’
°С
Из расчета первой ступени ВЭ
250,4
Энтальпия газов на входе
J’
кДж/кг
Из расчета первой ступени ВЭ
2390,6
Температура воздуха на выходе
t’’
°С
Из расчета второй ступениВП t'впII=t''впI Допускается различие между t'впII и t''впI на±10°С[2,6]
183
Энтальпия воздуха на выходе
Jº’'в
кДж/кг
Из расчета второй ступени ВП или по табл. 4.3
1191,3
Отношение количества воздуха на выходе из I ступени ВП к теоретически необходимому
β''впI
-
αт'' — Δαт — Δαпл+ΔαвпII
1,2-0,07-0+0,03=1,16
Присос воздуха в I ступени воздухоподогревателя
ΔαвпI
-
Из табл. 4.1
0,03
Температура воздуха на входе
t’
°С
Задана t' = tвп, т.к. калорифер присутствует
45
Энтальпия воздуха на входе
Jº’в
кДж кг
По табл. 4.3
290,4
Тешювосприятие воздухоподогревателя по балансу
Qб
кДж/кг
(β''впI+ΔαвпI/2+βрц+изб)· ·(Jºг.в''-Jºв')
(1,16+0,03/2+0)*(1191,3-290,4)= =1058,5
Средняя температура воздуха
t
°С
(t'+t")/2
(45+183)/2=114
Энтальпия воздуха при средней температуре
Jºпрс
кДж/кг
По табл. 4.3
737,4
Энтальпия газов на выходе
J''
кДж/кг
J’-Qб/φ+ΔαвпIJ˚прс
2390,6-1058,5/0,991+0,03*737,4= =1345
Температура газов на выходе
υ''
°С
По табл. 4.3
139,9
Средняя температура газов
υ
°С
(υ' +υ'')/2
(250,4+139,9)/2=195,1
Объем газов на 1кг топлива
Vг
м3/кг
По табл. 4.2
6,912
Продолжение таблицы 3.21
Объемные доли:
— водяных паров
rH2O
По табл. 4.2
0,086
— трехатомных газов
rn
-
0,218
Массовая концентрация золы
μзл
кг/кг
По табл. 4.2
0,02644
Средняя скорость газов
ωг
м/с
(BрVг/Fг)((υ+273)/273)
(3,256*6,912/3,86)* *((195,1+273)/273)=10
Коэффициент теплоотдачи конвекцией
αк
Вт/м2·К
По номограмме 11 [2], 14[6]; αнс1cф
31,2*1*1,18=36,8
Коэффициент теплоотдачи от газов к стенке
α1
Вт/м2К
αк+αл;αл — мало, поэтому не учитывается [2,6]
36,8
Температура загрязненной стенки
t3
°С
(υ+t)/2, по пп.9-43 [2], 7-36 [6]
(195,1+114)/2=154,6
Теоретически необходимый объем воздуха
Vо
м3/кг
По табл. 4.2
4,88
Средняя скорость воздуха
ωв
м/с
((β''впI+ΔαвпI/2)BpV0/ƒв)· ·((t+273)/273)
(((1,16+0,03/2)*3,256*4,88)//5,986)*(114+273)/273=
=4,4
Коэффициент теплоотдачи от стенки к воздуху
α2
Вт/м2·К
По номограмме 8 [2], 13[6];αнсzcscф
54*0,85*1*1=45,9
Коэффициент эффективности
Ψ
-
По п. 7-50 [2]; Ψтаб-0,15
0,9-0,05=0,85
Коэффициент теплопередачи
k
Вт/м2К
ψα1/(1+α1/α2)
0,85*36,8/(1+36,8/45,9)=
=17,4
Температурный напор на входе
Δtм
°С
υ'-t''
250,4-183=67,4
Температурный напор на выходе
Δtб
°С
υ''-t'
139,9-45=94,9
Средний температурный напор при противотоке
Δt
°С
(Δtб-Δtм)/ln(Δtб/Δtм)
(94,9-67,4)/ln(94,9/67,4)=80,3
Наибольший перепад температур
τб
°С
t''-t'
183-45=138
Наименьший перепад температур
τм
°С
υ'-υ''
250,4-139,9=110,5
Параметр
P
-
τм/(υ'-t')
110,5/(250,4-45)=0,538
Параметр
R
-
τб/τм
138/110,5=1,2
Коэффициент пересчета
Ψ
-
По номограмме 21 [2]
0,95
Средний температурный напор
Δt
°С
ΨпΔtпрт
0,95*80,3=76,3
Тепловосприятие воздухоподогревателя по уравнению теплообмена
Qт
кДж/кг
(kHΔt/Bp)10-3
10-3(17,4*2613,4*76,3/3,256)=1063,9
Отношение расчетных тепловосприятий
Qт/Qб
%
(Qт/Qб)100
(1063,9/1058,5)100=100,5
Значения и отличаются менее чем на , расчет I ступени воздухоподогревателя считается законченным.
3.14 Проверка сходимости баланса
Расчеты по уточнению балансовых значений тепловосприятий выполняем в табличной форме (таблица 3.22).
Таблица 3.22 – Уточнение балансовых величин и проверка сходимости баланса
Рассчитываемый параметр
Обозначение
Размерность
Формула или обоснование
Расчет
1
2
3
4
5
Температура уходящих газов
Из расчета первой ступени ВП
139,9
Энтальпия уходящих газов
Из расчета первой ступени ВП
1345,000
Потеря теплоты с уходящими газами
%
(1345-1,33*193,6)*(100-
-1,4)/18337=5,85
Сумма тепловых потерь
5,85+0+1,4+0,8+0=8,05
Коэффициент полезного действия брутто
100-8,05=91,95
Полный расход топлива
55985/(18337*91,95/100+
+115,2+0)=3,298
Расчетный расход топлива
3,298*(1-1,4/100)=3,252
Теплота, вносимая воздухом в топку
(1,2-0,07-
-0)*2105,06+(0,07+0)*193,6 = =2392,3
Полезное тепловыделение в топке
18337*((100-0-1,4-0)/(100-
-1,4))+2392,3+0+0=20729,3
Количество теплоты, воспринятое в топке
0,991*(20729,3-
-10055)=10582,2
Продолжение таблицы 3.22
Невязка теплового баланса
18337*0,9195+0+115,2-
-(10582,2+760,41+ +1520,6+1911,8+1809,2+612,2)*((100-1,4)/100)=20,85
Относительная невязка теплового баланса
%
(20,85/18337)*100=0,11
Основные результаты теплового расчета сводим в таблицу 3.23
Таблица 3.23 – Сводная таблица теплового расчета котла
Параметр
Обозначение
Размерность
Газоход
Топка
Фестон
ПП1
ПП2,3
ВЭ2
ВП2
ВЭ1
ВП1
Температура газов:
-на входе
υ'
oC
-
1025,0
954,0
802,7
612,1
425,0
316,5
250,4
— на выходе
υ''
oC
1025,0
954,0
802,7
612,1
425,0
316,5
250,4
139,9
Тепловосприятие по балансу
Qб
кДж/кг
10582,2
760,4
1520,6
1911,8
1809,2
1046,3
612,2
1058,5
Температура теплоносителя:
-на входе
t'
oC
-
254,9
254,9
319,0
181,9
183,0
160,5
45,0
— на выходе
t''
oC
-
254,9
337,0
440,0
242,1
320,0
181,9
183,0
Скорость газов
wг
м/с
-
5,09
5,30
6,81
7,47
9,18
6,53
10,01
Скорость воды, пара, воздуха
w
м/с
-
-
19,20
25,27
0,99
6,34
1,07
4,42
Коэффициент теплопередачи
k
Вт/м2·К
-
51,6
47,0
45,9
59,8
19,2
59,0
17,4
Температурный напор
Δt
oC
-
734,1
574,5
314,1
302,1
106,8
110,7
76,3
Поверхность нагрева
Hрасч
Hз
м2
297,24
297,24
65,4
65,4
182,76
182,76
254,7
424,6
328,1
328,1
1661
1661
382,7
300,7
2613,4
2613,4
продолжение
--PAGE_BREAK--
3.15 Тепловая схема котлоагрегата
Тепловая схема котлоагрегата устанавливает взаимосвязь элементов котла, показывает распределение приращения энтальпий воды, пароводяной смеси, пара и воздуха в элементах котлоагрегата, размещение поверхностей нагрева по ходу движения потока продуктов сгорания (рисунок 3.10).
1 – первая ступень экономайзера; 2 – вторая ступень экономайзера;
3 – испарительные поверхности нагрева; 4 – пароперегреватель; 5 – первая ступень воздухоподогревателя; 6 — вторая ступень воздухоподогревателя
Рисунок 3.10 – Тепловая схема котлоагрегата Е-75-40К.
4.РАСЧЕТ ТЯГИ И ДУТЬЯ В ПРЕДЕЛАХ КОТЕЛЬНОГО АГРЕГАТА
Целью аэродинамического расчета котлоагрегата является определение сопротивления газового и воздушного трактов котла для возможности выбора в дальнейшем оборудования тягодутьевых установок.
Основой для определения сопротивления отдельных поверхностей нагрева котлоагрегата являются результаты теплового расчета, которые приведены в таблице 4.1.
4.1 Расчет газового тракта
Сопротивление отдельных участков тракта рассчитываются по средним скоростям и температурам для данного участка. Местные сопротивления в начале и в конце участка рассчитываются по условиям для данного участка тракта. Повороты потока газа внутри пучка труб представляют собой сложные местные сопротивления вследствие взаимного влияния поворота в пучке на их сопротивление. В целях упрощения все сопротивления газового тракта рассчитываются для сухого воздуха при нормальных условиях.
Таблица 4.1 – Исходные данные для расчета
Участок тракта
Диаметр труб, мм
Расположение труб
Число рядов по ходу газов (воздуха)
Отношение S1/d
Отношение S2/d
Длина продольно омываемых труб, м
Средняя температура газов, 0С
Средняя температура воздуха, 0С
Средняя скорость газов, м/с
Средняя скорость воздуха, м/с
Динамическое давление, дПа (по рисунку VII-2 [5])
Поправочный коэффициент К
[5, таблица VII-5]
Фестон
60
Шахматное
4
5,00
4,17
1,04
-
989,5
-
5,09
-
0,37
-
ПП 1
38
Шахмат.
+корид.
10
2,80
2,96
0,92
-
878
-
5,30
-
0,43
1,2
ПП 2,3
38
Коридорное
20
2,24
1,94
1,32
-
707
-
6,81
-
0,86
1,2
ВЭ 2
32
Шахматное
21
2,50
2,34
0,91
-
519
-
7,47
-
1,25
1,1
ВП 2
40
Шахматное
48
1,50
1,05
1,72
2,65
370,8
252
9,18
6,34
2,5
1,1/1,05
ВЭ 1
32
Шахматное
22
2,50
2,34
0,91
-
283,5
-
6,53
-
1,35
1,1
ВП 1
40
Шахматное
39
1,75
1,13
1,76
6,025
195,1
114
10,01
4,42
3,85
1,1/1,15
— диагональный шаг.
Расчет тяги выполняют в табличной форме (таблица 4.2).
Таблица 4.2 – Расчет тяги
Рассчитываемый параметр
Обозначение
Размерность
Формула или обоснование
Расчет
1
2
3
4
5
Топка
Разряжение на выходе из топки
По п.2-56 [5]
2
Фестон
Сопротивление пучка
По рисунку VII-7 [5];
1,11*0.83*0,18*(4+1)=0,83
Коэффициент формы шахматного пучка
-
По п.1-18 [5];
(3,2+0,66*((1,7-
-1,04)^1,5))/3,2=1,11
Первая ступень пароперегревателя
Коэффициент сопротивления пучка
-
при ;
по рисунку VII-6 [5]
0,59*0,59*10=3,481
Продолжение таблицы 4.2
1
2
3
4
5
Динамическое давление в начале и в конце поворота
По таблице 4.1
0,43
0,86
Динамическое давление на повороте
(0,43+0,86)/2=0,645
Коэффициент сопротивления поворота в пучке (при повороте на )
-
По п.1-36 [5];
при поворотах на ; на
1
Сопротивление перегревателя и поворота с учетом поправочного коэффициента
1,2*(3,481*0,43+1*0,645)=2,57
Вторая и третья ступени пароперегревателя
Коэффициент сопротивления пучка
-
при ;
по рисунку VII-6 [5]
0,7*0,59*0,68*20=5,62
Сопротивление перегревателя и поворота с учетом поправочного коэффициента
1,2*5,62*0,86=5,8
Поворотная камера
Коэффициент сопротивления поворота в канале
-
1,4*1*1=1,4
Исходный коэффициент сопротивления с учетом шероховатости
-
По п.1-29 [5]
1,4
Коэффициент, учитывающий угол поворота
-
При повороте на ;
п.1-29 [5]
1
Продолжение таблицы 4.2
1
2
3
4
5
Коэффициент, учитывающий характер канала и его сечение
-
По п.1-29 [5]
1
Среднее динамическое давление в поворотной камере
(0,86+1,25)/2=1,055
Сопротивление поворотной камеры
1,4*1,055=1,477
Вторая ступень водяного экономайзера
Сопротивление пучка
По рисунку VII-7 [5];
1,14*1*0,46*(21+1)=11,54
Сопротивление ступени с учетом поправочного коэффициента
1,1*11,54=12,694
Вторая ступень воздухоподогревателя
Сопротивление трения
По рисунку VII-4 [5];
( по кривой )
0,98*2,4*2,65=6,23
Отношение площади живого сечения труб к площади газохода
-
0,785*372/(60*42)=0,426
Коэффициент сопротивления входа и выхода
-
По рисунку VII-11 [5]
0,28+0,36=0,64
Количество входов и выходов
-
По чертежу
1
Сопротивление ступени с учетом поправочного коэффициента
(6,23+1*0,64*2,5)*1,1=8,613
Первая ступень водяного экономайзера
Сопротивление пучка
По рисунку VII-7 [5];
1,14*1*0,46*(22+1)=12,06
Продолжение таблицы 4.2
1
2
3
4
5
Сопротивление ступени с учетом поправочного коэффициента
1,1*12,06=13,266
Первая ступень воздухоподогревателя
Сопротивление трения
По рисунку VII-4 [5];
( по кривой )
0,98*3,9*6,025=23,02
Отношение площади живого сечения труб к площади газохода
-
0,785*372/(70*45)=0,341
Коэффициент сопротивления входа и выхода
-
По рисунку VII-11 [5]
0,33+0,47=0,8
Количество входов и выходов
-
По чертежу
2
Сопротивление ступени с учетом поправочного коэффициента
(23,02+2*0,8*3,85)*1,1=32,1
Суммарное сопротивление котлоагрегата
Сопротивление тракта
0,83+2,57+5,8+1,477+12,694+ +8,613+13,266+32,1=77,35
Приведенная плотность дымовых газов
-
По рисунку VII-26 [5]
1,01
Массовая концентрация золы в дымовых газах
Сопротивление тракта с учетом поправок
77,35*1,01*(1+0)=78,12
Продолжение таблицы 4.2
Самотяга котлоагрегата
Расчетная высота опускной шахты
По чертежу
19,6
Средняя температура газов в шахте
Из теплового расчета
376,000
Средняя объемная доля водяных паров
-
Из таблицы 3.2
0,08850
Самотяга на 1 высоты газохода
По рисунку VII-26 [5]
0,65
Самотяга опускной шахты
(-19,6)*0,65= -12,74
Перепад полных давлений
2+78,12+12,74=92,86
продолжение
--PAGE_BREAK--