--PAGE_BREAK--
Коэффициенты избытка воздуха за каждым газоходом, а также их средние значения:
№
Газоходы
Коэффициент избытка воздуха за газоходом
Величина
Присоса
Средний коэффициент избытка воздуха в газоходе
1
Топка и фестон
2
Пароперегре-ватель
=1,13
3
Экономайзер
=1,21
4
Воздухоподо-греватели
+0,06=1,27
II
. Топливо и продукты горения.
2,1) Вид топлива: Газ (газопровод: Бухара — Урал ).
2.2) Объёмы воздуха и продуктов горения при a=1,0 и 760 мм.рт.ст.:
Для контроля проверим баланс элементарного состава:
CН4+ С2H6+ С3Н8++N2+Н2S+CO2=100%
94.9%+3.2%+0.4%+0.1%+0.1%+0.9%+0.4%=100%
2,3) При a>1 объёмы продуктов горения, объёмные доли трёхатомных газов и водяных паров, безразмерную концентрацию золы, массу газов, их плотность расчитывают по всем газоходам для средних и конечных значений a.
Объёмы и массы продуктов горения, доли трёхатомных газов и водяных паров, концентрация золы
№
Величина
Единицы
Газоходы
Топка и фестон
Паропере-греватель
Экономай- зер
1 ступ
Воздухопо- догреватель
В.Э
2 ступ
В.П.
2 ступ
1
Коэф избытка воздуха за газоходом
--
1,1
1,13
1,15
1,18
1,2
1,23
2
Средний коэф избытка воздуха в газоходе a
--
1,1
1,115
1,14
1,1165
1,19
1,215
3
нм3/кг
2,196
2,198
2,202
2,206
2,21
2,214
4
нм3/кг
11,914
12,063
12,311
12,56
12,808
13,057
5
--
0,087
0,086
0,0845
0,0828
0,0811
0,0797
6
--
0,184
0,182
0,179
0,176
0,173
0,169
7
--
0,272
0,268
0,263
0,259
0,254
0,249
2.3) Энтальпии воздуха и продуктов горения по газоходам парового котла (ккал/кг)
Газоход
Тем-ра газов
υ
Ккал/кг
=1,1
=1,115
=1,14
=1,1165
=1,19
=1,23
Воздухо-подогреватель
Ккал/кг
Ккал/кг
100
359
309
403
342
410
418
418
426
426
433
200
725
622
813
828
844
859
300
1100
941
1232
360
1256
440
1279
448
1303
456
Эконо-майзер
400
1487
1266
1664
1695
1727
1759
500
1883
1598
2106
376
2146
459
2186
468
2226
476
600
2286
1938
2557
2605
2654
2702
Паропе-регреватель
700
2700
2289
2964
468
800
3128
2641
3432
900
3565
2993
3909
486
1000
4009
3355
4395
Топка и фестон
1100
4455
3726
4827
486
1200
4903
4098
5313
1300
5364
4469
5811
507
1400
5833
4851
6318
1500
6299
5232
6822
512
1600
6773
5614
7334
1700
7249
5995
7849
517
1800
7729
6377
8366
1900
8215
6768
8892
524
2000
8700
7159
9416
2100
9190
7550
9945
531
2200
9682
7941
10476
продолжение
--PAGE_BREAK--
Ш. Тепловой баланс парового котла.
III
. Определение расчётного расхода топлива.
3,1) Располагаемое тепло топлива Qррнаходим по формуле:
Qрр=Qрн=8770 ккал/м3
3,2) Величину тепла, вносимого воздухом:
(Ioхв) при t=30 oC; Ioхв=9,5×Vo=9,5×9,72=92,4 ккал/м3;
3,5) Потери тепла с химическим недожогом q3=0,5%;
с механическим недожогом q4=0,0%;
3,6) Потеря тепла с уходящими газами:
tух=140oC; Iух=622,148ккал/кг; aух=1,18;
3,7) Потеря тепла от наружного охлаждения котла: q5=1,1%;
3,8) КПД парового котла “брутто” находят по методу обратного баланса:
hпк=100-(q2+ q3+ q4+ q5+ q6)=100-(5,75+0,5+1,1)=92,64%;
Коэффициент сохранения тепла:
3,9) Расход топлива, подаваемого в топку:
где Qпк=Dк×(Iпе— Iпв)×1000; при Pпе=45кгс/см2 и tпе=450oC Þ Iпе=795,4 ккал/кг;
а при Pпв=1,08×Pб=1,08×45=48,6 кгс/см2 и tпв=145oC Þ Iпе=146,51 ккал/кг;
Qпк=35×(795,4- 146,51)×1000=2,2709×107ккал/кг;
3,10) Расход топлива используют при выборе и расчёте элементов системы пылеприготовле, ния, числа и производительности углемазутных устройств, числа и мощности горелочных устройств, тепловой расчёт парового котла, определение объёмов дымовых газов и воздуха, количество тепла, отданного продуктами горения поверхностями нагрева производятся по расчётному расходу фактически сгоревшего топлива:
I
V
. Выбор схемы сжигания топлива.
4,1) Схему топливосжигания выбирают в зависимости от марки и качества топлива. Подготовка к сжиганию газа заключается в удалении из него твердой взвеси и снижения давления перед горелками до 1,1-1,3 кгс/cм2 путем дросселирования газа поступающего из магистрального трубопровода.
4,2) В проектируемом паровом котле установлены горелки (в количестве трёх штук) с механическими форсунками суммарной производительностью 110¸120% от паропроизводительности котла; Скорость воздуха в самом узком сечении амбразуры должна быть 30¸40 м/с.
V
. Поверочный расчёт топки.
Задачей поверочного расчёта является определение температуры газов на выходе из топки при заданных конструктивных размерах топки, которые определяют по чертежам парового котла.
Границами активного объема топочной камеры являются плоскости, проходящие через осевые линии экранных труб, а в выходном – плоскость, проходящая через осевые линии труб первого ряда фестона. Границей объема в нижней части топки является плоскость, проходящая по поверхности пода, обращеной втопку. Суммарную площадь плоскостей ограничивающих активный объем топки, условно называют суммарной площадью стен топки Fтст.
Расчетную ширину фронтовой bфст и задней bзст стен топки определяют расстоянием между плоскостями, проходящими через осевые линии труб боковых экранов, а ширину боковых стен bбст между плоскостями, проходящими через оси труб фронтового и заднего экранов.
Угловой коэффициент экрана х определяется по номограмме в зависимости от S/dи l/dдля этого экрана. Реальные условия работы экранов сучетом загрязнения их отложениями шлака и золы оценивают коэффициентом тепловой эффективности.
V
.1. Определение конструктивных размеров и характеристик топки.
5.1.1) По чертежу парового котла определяем размеры топки и заполняем таблицу
№
Наименование величин
Обозн.
Раз-ть
Источник или формула
Топочные экраны
Выходное окно
Фронтовой
Боко-вой
задний
Основн
Часть
Под
Основн
часть
Под
1
Расчётная ширина экранированой стенки
bст
м
Чертёж или
Эскиз
4,28
4,28
4,02
4,28
4,28
4,28
2
Освещённая длина стен
lст
м
Чертёж или
Эскиз
11,125
2,66
---
5,075
3,26
3,6
3
Площадь стены
Fст
м2
bст *lст
47,615
11,395
33,954
21,721
13,96
15,408
4
Площадь стен не занятых экранами
Fi
м2
Чертёж или
Эскиз
6,6635
11,395
6,0106
2,639
13,963
---
5
Наружний диаметр
Труб
d
м
Чертёж или
Эскиз
Для всех 0,06
6
Число труб
Z
шт
-²-
48
---
34
48
---
---
7
Шаг труб
S
м
-²-
0,08
---
0,11
0,08
---
---
8
Отн шаг труб
S/d
-
---
1,333
---
1,833
1,333
---
---
9
Расстояние от оси до обмуровки
е
м
-²-
0,06
---
0,06
0,06
---
---
10
Относ. -²-
e/d
-
---
1
1
11
Угловой коэф экрана
X
-
Номограмма
0,97
---
0,905
0,97
---
---
12
Коэф загрязнения
x
-
Таблица
0,65
0,65
0,65
0,65
0,65
0,65
13
Коэф тепловой эффективности
y
-
Cx
0,6337
---
0,58825
0,63375
---
0,63
5.1.2) Среднее значение коэффициента тепловой эффективности для топки в целом определяют по формуле:
5.1.3) Активный объём топочной камеры определяют по формуле:
Эффективная толщина излучающего слоя:
V
.2. Расчёт теплообмена в топке.
5.2.1) Расчёт основан на приложении теории подобия к топочным процессам. Расчётная формула связывает температуру газов на выходе из топки qтII 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 — абсолютная температура газов на выходе из топки, [K]; — темпе- ратура газов, которая была бы при адибатическом сгорании топлива, [K]; Bо – критерий Больцмана, определяемый по формуле:
Из этих формул выводятся рясчётные.
5.2.2) Определяем полезное тепловыделение в топке Qт и соответствующую ей адиабатическую температуру горения Та т.к. топливо газ то Qввн=0 – нет подогрева:
Где количество тепла, вносимое в топку с воздухом Qв, определяют по формуле:
Полезное тепловыделение в топке Qт соответствует энтальпии газов Iа, котрой располагали бы при адиабатическом сгорании топлива, т.е Qт= IаÞ Та=2004,78 К;
5.2.3) Параметр М, характеризующий температурное поле по высоте топки, определяют по формуле:
М=А-B×xт; где А и В опытные коэффициенты, значения которых принимают: А=0,54; В=0,2; (при камерном сжигании газа).
Относительное положение максимума температур факела в топке определяют по формуле:
Хт= Хг+ DХ; где Хг – относительный уровень расположения горелок, представляющий собой отношение высоты расположения осей горелок hг (от пода топки или середины холодной воронки) к общей высоте топки Нт (от пода топки или середины холодной воронки до середины выходного окна из топки, т.е. Хг = hг/ Нт ); DХ – поправка на отклонение максимума температур от уровня горелок, принимаемая для газомазутных топок с производительностью
При расположении горелок в несколько ярусов и одинаковом числе горелок в ярусе высоту расположения определяют расстоянием от средней линии между ярусами горелок до пода или до середины холодной воронки; при разном числе горелок в каждом ярусе:
где
n1, n2 и т.д. – число горелок в первом, втором и т.д. ярусах; h1г, h1г и т.д. – высота расположения осей ярусов.
М = 0,54-0,2×0,3662=0,4667
5.2.4) Степень черноты топки ат и критерий Больцмана В0зависят от искомой температуры газов на выходе uгII.
Принимаем uгII= 1100 0С:
Среднюю суммарную теплоёмкость продуктов сгорания определяют по формуле:
5.2.5) Степень черноты топки определяют по формуле:
где аф – эффективная степень черноты факела:
; где асв и аг – степень черноты, которой обладал бы факел при заполнении всей топки соответственно только светящимся пламенем или только несветящимися трёхатомными газами; m – коэффициент усреднения, зависящий от теплового напряжения топочного объёма и m=0,55 для жидкого топлива.
Величины асв и аг определяют по следующим формулам:
Где Sт – эффективная толщина излучаемого слоя в топке; P – давление в топке, для паровых котлов, работающих без наддува Р = 1 кгс/см2 .
Коэффициент ослабления лучей kг топочной средой определяют по номограмме.
Коэффициент ослабления лучей kс сажистыми частицами определяют по формуле:
Где — температура газов на
выходе из топки; — соотношение содержания углерода и водорода в рабочей массе топлива;
5.2.6) Определяем количество тепла, переданное излучением в топке:
5.2.7) Определим тепловые нагрузки топочной камеры:
Удельное тепловое напряжение объёма топки:
Допуск 250¸300 Мкал/м3×ч;
Удельное тепловое напряжение сечения топки в области горелок:
V
I
. Поверочный расчёт фестона.
6.1.) В котле, разрабатываемом в курсовом проекте, на выходе из топки расположен трёхрядный испарительный пучок, образованный трубами заднего 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 при заданных конструктивных размерах и характеристиках поверхности нагрева, а также известной температуре газов перед фестоном, т.е на выходе из топки.
6.2) По чертежам парового котла составляют эскиз фестона.
6.3) По чертежам парового котла составляем таблицу:
Длину трубы в каждом ряду Li определяем 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 Z1 определяют по эскизу, выполнив по всей ширине газохода разводку труб экрана в фестон.
Поперечный шаг S1 равен утроённому или уетверённому шагу заднего экрана топки, если этот экран образует соответственно три или четыре ряда фестона. Поперечные шаги для всех рядов и всего фестона одинаковы. Продольные шаги S2ср в целом определяем как среднее арифметическое значение, т.к поверхности нагрева рядов близки между собой.
Принимаем Хф = 1, тем самым увеличиваем конвективную поверхность пароперегревателя
(в пределах 5%), что существенно упрощает расчёт.
По S1ср и S2ср определяем эффективную толщину излучающего слоя фестона Sф
6.4) 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.
6.5) 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.
Fср находим как среднее арифметическое между F1 и F4.
6.6) 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:
Нi = Н1 + Н2 + Н3 = 13,194+13,119+13,2701= 39,5841 м;
На правой и левой стене газохода фестона расположена часть боковых экранов, поверхность которых не превышает 5% от поверхности фестона:
Ндоп = хб×FстÞ НiI = Нф + Ндоп = 39,5841 + 2,8288.0,905 = 42,1295 м;
6.7) Составляем таблицу исходных данных для поверочного теплового расчёта фестона.
6.8)
Ориентировачно принимают температуру газов за фестоном на 30¸1000С ниже, чем перед ним:
Наименование величин
Обозначение
Размерность
Величина
Температура газов перед фестоном
0С
1067,85
Энтальпия газов перед фестоном
Ккал/кг
4680,622
Объёмы газов на выходе из топки
при a¢¢т
Vг
м3/кг
11,893
Объёмная доля водяных паров
rH2O
--
0,1883
Объёмная доля трёхатомных газов
rRO2
--
0,2707
Концентрация золы в газоходе
mзл
кг/кг
----
Температура состояния насыщения
при давлении
в барабане Рб=45кгс/см2
tн
0С
257,41
Для находим энтальпию газов за фестоном
и по уравнению теплового баланса определяем тепловосприятие фестона:
6.9) Уравнение теплопередачи для всех поверхностей нагрева записывают в следующем виде:
Где k—коэффициент теплопередачи,Dt—температурный напор,
Н—расчётная поверхность нагрева.
6.9.1) При сжигании газа коэффициент теплопередачи определяют по формуле:
Где aк—коэффициент теплоотдачи конвекцией; aл—коэффициент теплоотдачи излучением газового объёма в трубном пучке; y — коэффициент тепловой эффективности поверхности; x = 1;
6.9.2) Для определения aк—коэффициента теплоотдачи конвекцией от газов к стенке труб рассчитаем среднюю скорость газового потока:
y для фестона при скорости газов 3,0827 м/с равен 0,85;
Для нахождения aк по номограммам определяем aн=30,8 ккал/м2×ч×оС и добавочные коэффициенты: Сz=0,98; Сф=1,022; Сs=0,94; Þ aк = aн×Сz×Сф×Сs= 38×0,92×0,97×0,94 = 31,9 ккал/м2×ч×оС;
6.9.3)
Для нахождения aл используем номограммы и степень черноты продуктов горения ‘a’:
Для незапылённой поверхности k×p×S = kг×rn×S×p, где р = 1кгс/ см2; rn=0,2707;
рn×S = rn×S = 0,9544×0,2707 = 0,2583;
По номограмме находим kг = 1,037; Þ
По номограмме находим Сг=1; aн=155,814 ккал/м2×ч×оС; Þ aл = aн×а×Сг =155,814×1×0,1526=23,78 ккал/м2×ч×оС;
6.9.4)
Находим температурный напор:
6.10) Если тепловосприятия фестона по уравнениям теплового баланса и теплопередачи отличаются менее чем на 5%, то температура за фестоном задана правильно:
т.о поверочный расчёт выполнен.
V
II
. Определение тепловосприятий пароперегревателя, экономайзера,
воздухоподогревателя и сведение теплового баланса парового котла.
7.1) 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.
7.2) Тепловосприятия пароперегревателя и воздухоподогревателя определяют по уравнениям теплового баланса рабочего тела (пара, воздуха), а тепловосприятие экономайзера – по уравнению теплового баланса теплоносителя (продуктов сгорания).
7.3)
Тепловосприятие пароперегревателя определяют по формуле:
Находим при Pпе=40 кгс/см2 и tпе=450oC Þ iпе=795.8 ккал/кг;
при Pб=45 кгс/см2 и температуре насыщения Þ iн=668,1 ккал/кг;
Diпо=20 ккал/м3;
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.
Для газохода пароперегревателя уравнение теплового баланса теплоносителя (дымовых газов) имеет вид:
Это уравнение решают относительно искомой энтальпии газов за пароперегревателем:
Полученное значение энтальпии газов за пароперегревателем позволяет определить температуру дымовых газов за ним u²пе=551,20С;
7.4) Тепловосприятие воздухоподогревателя определяют по уравнению теплового баланса рабочего тела (воздуха), т.к. температура горячего воздуха (после воздухоподогревателя) задана. Тепловосприя-тие воздухоподогревателя зависит от схемы подогрева воздуха. Т.к. предварительный подогрев воздуха, и рециркуляция горячего воздуха отсутствуют, то тепловосприятие воздухоподогревателя определяем:
где Iогвнаходим по tгв=215oC Þ Iогв=666,55 ккал/кг;
b²вп– отношение объёма воздуха за воздухоподогревателем к теоретически необходимому:
продолжение
--PAGE_BREAK--Тепловосприятие воздухоподогревателя по теплоносителю (продуктам сгорания) имеет вид:
где Iух– энтальпия уходящих газов, которую находим по tух=140oC Þ Iух=622,148 ккал/кг;
Iоух– энтальпия теоретического объёма воздуха, которую при tпрс=( tгв + tIв)/2=(215+30)/2=122,6 oC Þ Iпрс=377,87 ккал/кг;
Полученное значение энтальпии газов за экономайзером позволяет определить температуру дымовых газов за ним u²эк=272,80С;
7.5) Тепловосприятие водяного экономайзера определяют по уравнению теплового баланса теплоносителя (дымовых газов):
7.6) Определяем невязку теплового баланса парового котла:
V
III
. Поверочно-конструкторский расчёт пароперегревателя.
8.1) Целью поверочно-конструкторского расчёта пароперегревателя является определение его поверхности нагрева при известных тепловосприятиях, конструктивных размерах и характеристиках. Тепловосприятие пароперегревателя определено ранее, конструктивные размеры и характеристики поверхности заданы чертежом. Решением уравнения теплопередачи определяют требуемую(расчётную) величину поверхности нагрева пароперегревателя, сравнивают её с заданной по чертежу и принимают решение о внесении конструктивных изменений в поверхность.
8.2) По чертежам парового котла составляем эскиз пароперегревателя в двух проекциях на миллимет-ровой бумаге в масштабе 1:25.
8.3) По чертежам и эскизу заполняем таблицу:
Конструктивные размеры и характеристики пароперегревателя
8.3.1) Целесообразность разделения пароперегревателя на ступени обычно определяют характкром взаимного движения сред (газов и пара) и размещением между ступенями пароохладителей. Нумерация ступеней ведётся по ходу газа. Поверхность нагрева для каждой ступени пароперегревателя определяют по наружному диаметру труб, полной длине змеевика (с учётом гибов) liи числу труб в ряду (поперёк газохода) Z1.В неё также включается поверхность труб, примыкающих к обмуровке, называемая дополнительной, которую определяют как произведение площади стены (потолка) Fст, занятой этими трубами, на угловой коэффициент х, определяемый по номограмме на основании соотношений S1/dи е/d.
Таким образом, с учётом особенностей конструкции пароперегревателей поверхность нагрева каждой ступени определяем по формуле:
Нi = p×di×Z1i×li + Fст i×х.
8.3.2) Глубину газового объёма до пучка каждой ступени и глубину пучка ступени определяют по рекомендациям и четежу.
8.3.3) Поперечный шаг в пределах каждой ступени не изменяется и поэтому совпадает со средним
его значением. По средним значениям шагов для пароперегревателя и среднему диаметру находим эффективную толщину излучающего слоя:
8.3.4) Т.к диаметры труб первой и второй ступени не одинаковы, то средний диаметр находим по формуле:
8.3.5) Площадь живого сечения для прохода газов на входе и выходе определяют по формуле:
Fi = ai×b — di×Z1i×lI пр;
Площадь среднего живого сечения для прохода газов перегревателя в целом получают:
Площадь среднего живого сечения для прохода пара для каждой ступени пароперегревателя :
Его среднее значение расчитывают по формуле похожей на (8.1).
8.4) Составляем таблицу исходных данных поверочно-конструкторского теплового расчёта пароперегревателя:
Наименование величин
Обознение
Размерность
Величина
Температура газов до пароперегревателя
uф²[АА1]
0С
967,85
Температура газов за пароперегревателя
uпе²
0С
551,2
Температура в состояния насыщения
tн
0С
257,41
Температура перегретого пара
tпе
0С
450
Средний удельный объём пара
uср
м3/кг
0,0625
Конвективное восприятие
Qkпе
ккал/кг
1849,4
Объёмы газов на выходе из топки
при aсрпе
Vг
м3/кг
12,0389
Объёмная доля водяных паров
rH2O
--
0,18107
Объёмная доля трёхатомных газов
rRO2
--
0,2673
Средний удельный объём пара находят с использованием по удельным объёмам пара в состоянии насыщения и перегретого пара:
Все остальные величины определены ранее.
8.5) Коэффициент теплопередачи определяют для пароперегревателя в целом по средним значениям необходимых величин из таблиц.
Коэффициент теплопередачи от газов к стенке для всех схем пароперегревателей определяют по формуле:
8.5.1) Коэффициент теплоотдачи от газов к стенке для всех схем пароперегревателей определяют по формуле:
Где aк—коэффициент теплоотдачи конвекцией; a¢л—коэффициент теплоотдачи излучением газового объёма в трубном пучке; y — коэффициент тепловой эффективности поверхности; x = 1;
Для определения aк—коэффициента теплоотдачи конвекцией от газов к стенке труб рассчитаем среднюю скорость газового потока:
При поперечном омывании коридорных пучков дымовыми газами коэффициент теплоотдачи конвекцией, отнесённый к полной расчётной поверхности, определяют по номограмме:
aн=43 ккал/м2×ч×оС; добавочные коэффициенты: Сz=1; Сф=1,189; Сs=1; Þ aк = aн×Сz×Сф×Сs= =43×1×1,189×1 = 51,127 ккал/м2×ч×оС;
Для нахождения aл используем номограммы и степень черноты продуктов горения ‘a’:
Для незапылённой поверхности k×p×S = kг×rn×S×p, где р = 1кгс/ см2; rn=0,2673;
рn×S = rn×S = 0,2673×0,27078 = 0,0733;
По номограмме находим kг = 2,4; Þ
Для пользования номограммой необходимо знать температуру загрязнённой стенки расчитываемой поверхности нагрева:
Tз = Tпеср + 25 = 353,1 + 25 = 378,1 оС;
По номограмме находим Сг=0,96; aн=112 ккал/м2×ч×оС; Þ aл = aн×а×Сг =112,2×0,96×0,1613=
= 17,37 ккал/м2×ч×оС;
При расчёте пароперегревателя и экономайзера на величину aл необходимо ввести поправку, связанную с наличием газового объёма, свободного от труб перед этими поверхностями и между отдельными пакетами поверхностей:
Где Тк — температура газов в объёме камеры, (К); lоб и lп — соответственно суммарная глубина пучка и суммарная глубина газового объёма до пучка, м; А – коэффициент: при сжигании мазута А=0,3;
8.5.2) Коэффициент теплоотдачи от стенки к пару в пароперегревателе определяют по номограмме, при среднем значении давлений, температур и скорости пара:
При этой скорости пара Сd= 0,975; aн = 1000 ккал/м2×ч×оС; Þ aл = aн×Сd = 1000×0,975 = 975 ккал/м2×ч×оС;
8.5.3) Коэффициент теплоотдачи:
8.5.4)
Температурный напор:
Þ температурный напор с достаточной точностью можно найти как:
Поправочный коэффициент y определяют по номограмме и по безразмерным параметрам:
По А и Р находим y= 0,9894
8.6) Определим расчётную поверхность:
Невязка:
Невязка > 2% Þ вносим конструктивные изменения.
8.7) Найдем число петель змеевика, которое надо добавить:
Округляя до целого получаем, что добавление петель не требуется. Поверочный расчёт выполнен.
продолжение
--PAGE_BREAK--
IX
. Поверочно-конструкторский расчёт хвостовых поверхностей нагрева.
IX
.
I
Расчёт водного экономайзера.
9.1.1) С использованием ранее выполненых расчётов для теплового расчёта экономайзера составляют таблицу исходных данных:
Наименование величин
Обознение
Размерность
Величина
Температура газов до экономайзера
uпе²[АА2]
0С
551,2
Температура газов за экономайзером
uэк²
0С
272,8
Температура питательной воды
Tпв
0С
145
Давление пит воды перед экономайзером
Р¢эк
кгс/см2
48,6
Энтальпия питательной воды
iпв
ккал/кг
145,83
Тепловосприятие по балансу
Qбэк
ккал/кг
1068,97
Объёмы газов при среднем избытке воздуха
Vг
м3/кг
12,574
Объёмная доля водяных паров
rH2O
--
0,17337
Объёмная доля трёхатомных газов
rн
--
0,25608
Примечание:Давление воды перед водяным экономайзером для паровых котлов среднего давления принимают Р¢эк = 1,08×Рб.
9.1.2) Предварительно определяют тип водяного экономайзера (кипящий или некипящий) по значению энтальпии рабочей среды за экономайзером:
Энтальпию и температуру воды после водяного экономайзера определяют из уравнания теплового баланса по рабочему телу (воде):
Где Dэк – пропуск воды через экономайзер, кг/ч; при поверхностных пароохладителях Dэк = Dпе =D;
i²эк – энтальпия воды после водяного экономайзера, ккал/кг; i¢эк – энтальпия воды перед водяным экономайзером, ккал/кг.
При указаной схеме включения пароохладителя:
По i¢эк = 165,83 ккал/кг и Р¢эк = 48,6 кгс/см2 находим и t¢эк = 160,4 0С;
По i²эк = 251,206 ккал/кг и Рб = 45 кгс/см2 находим и t²эк = 248,46 0С;
Т.к i¢эк
9.1.3) По чертежам парового котла составляем эскиз экономайзера в двух проекциях на миллиметровой бумаге в масштабе 1:25, на котором указывают все конструктивные размеры.
По чертежам и эскизу заполняем таблицу:
Конструктивные размеры и характеристики экономайзера
9.1.4) Площадь живого сечения для прохода газов в экономайзере при поперечном омывании его газами определяют по формуле:
где lпр – длина проекции ряда труб на плоскость сечения, м;
Площадь живого сечения для прохода воды:
Поверхность нагрева экономайзера:
Где l – длина змеевика, определяемая с использованием длины горизонтальной части
змеевика (l1):
9.1.5) Коэффициент теплопередачи для экономайзера в целом определяют по средним значениям необходимых величин.
Коэффициент теплоотдачи от газов к стенке определяют по формуле:
Где aк—коэффициент теплоотдачи конвекцией; a¢л—коэффициент теплоотдачи излучением газового объёма в трубном пучке; y — коэффициент тепловой эффективности поверхности; x = 1;
Для определения aк—коэффициента теплоотдачи конвекцией от газов к стенке труб рассчитаем среднюю скорость газового потока:
При поперечном омывании шахматных пучков дымовыми газами коэффициент теплоотдачи конвекцией, отнесённый к полной расчётной поверхности, определяют по номограмме 13:
aн=72,4 ккал/м2×ч×оС; добавочные коэффициенты: Сz=1; Сф=1,06; Сs=1,0389; Þ
aк = aн×Сz×Сф×Сs= 72,4×1×1,06×1,0389 = 79,729 ккал/м2×ч×оС;
Для нахождения aл используем номограмму 19 и степень черноты продуктов горения ‘a’:
Для незапылённой поверхности k×p×S = kг×rn×S×p, где р = 1кгс/ см2; rn=0,25608;
рn×S = rn×S = 0,25608×0,1431 = 0,038737;
По номограмме находим kг = 3,9; Þ
Для пользования номограммой необходимо знать температуру загрязнённой стенки расчитываемой поверхности нагрева:
Tз = 0,5×(t¢эк + t²эк ) + 25 = 205,8 + 50 = 230,8 оС;
По номограмме находим Сг=0,983; aн=25,636 ккал/м2×ч×оС; Þ aл = aн×а×Сг =25,636×0,983×0,1402=
= 3,53 ккал/м2×ч×оС;
При расчёте экономайзера на величину aл необходимо ввести поправку, связанную с наличием газового объёма, свободного от труб перед этими поверхностями и между отдельными пакетами поверхностей:
Где Тк — температура газов в объёме камеры, (К); lоб и lп — соответственно суммарная глубина пучка и суммарная глубина газового объёма до пучка, м; А – коэффициент: при сжигании газа А=0,3;
9.1.6) Температурный напор:
Þ температурный напор с достаточной точностью можно найти как:
9.1.7) Определим расчётную поверхность:
Невязка:
Невязка > 2% Þ вносим конструктивные изменения.
9.1.8) Найдем требуемую длину змеевика:
Следовательно принимаем Z2р равное 36, то есть Z21 ряда =18, Z22 ряда =18, Þ добавляем три змеевика в первую часть экономайзера по ходу газов и добавляем три змеевика во вторую часть экономайзера по ходу газов.
Высота экономайзера:
Расчёт закончен.
IX
.
II
Расчёт воздушного подогревателя.
9.2.1) По чертежам парового котла составляем эскиз воздухоподогревателя в двух проекциях на миллиметровой бумаге в масштабе 1:25, на котором указывают все конструктивные размеры.
По чертежам и эскизу заполняем таблицу:
Конструктивные размеры и характеристики воздухоподогревателя
Примечание: Трубчатыевоздухоподогреватели, как правило, выполняются с вертикальным расположением труб в газоходе, внутри которых движутся газы, а воздух омывает шахматно расположенный пучок труб снаружи, омывание поперечное; взаимное движение сред характеризуется перекрёстным током. Число ходов воздуха не меньше двух.
Расчётно определим число труб, включенных параллельно по газам:
Площадь живого сечения для прохода газа:
Площадь живого сечения для прохода воздуха (по заданной заводской конструкции):
Поверхность нагрева ВЗП:
9.2.2) С использованием ранее выполненых расчётов для теплового расчёта ВП составляют таблицу исходных данных:
Находим скорости газов и воздуха:
Скорости газов и воздуха должны быть в пределах допустивных нормативных значений в зависимости от вида топлива и характеристик зол. В курсовом проекте допустимая скорость газов составляет: Wг=12±3 м/с, а Wв = (0,5¸0,6)×Wг = 4,2¸5,04 м/с, что несоответствует расчётам Þ вносим изменения уточняем скорость газов до Wв=6 м/с.
Необходимая площадь живого сечения для прохода воздуха:
Необходимая высота хода по воздуху:
Поверхность нагрева воздухоподогревателя:
9.2.3) Коэффициент теплопередачи для воздухоподогревателя в целом определяют по средним значениям необходимых величин.
продолжение
--PAGE_BREAK--