Курсовая работа: Проверочный расчет типа парового котла
Содержание
Введение
1. Исходные данные
2. Выбор способа шлакоудаления
3. Выбор расчетных температур
4. Расчет объемов воздуха и продуктов сгорания
5. Объемы продуктов горения в поверхностях нагрева
6. Расчет энтальпий воздуха и продуктов сгорания
7. Расчет КПД котла и потерь в нем
8. Определение расхода топлива
9. Тепловой расчет топочной камеры
10. Тепловой расчет остальных поверхностей нагрева
10.1 Расчет ширмового ПП
10.2 Расчет фесона
10.3 Расчет конвективного ПП
10.3.1 Расчет ПП 1 ступени
10.3.2 Расчет ПП 2 ступени
10.4 Расчет ВЭК и ВЗП
10.4.1 Расчет ВЭК 2 ступени
10.4.2 Расчет ВЗП 2 ступени
10.4.3 Расчет ВЭК 1 ступени
10.4.4 Расчет ВЗП 1 ступени
11. Определение неувязки котлоагрегата
Список используемой литературы
Введение
Паровой котел — это основной агрегат тепловой электростанции (ТЭС). Рабочим телом в нем для получения пара является вода, а теплоносителем служат продукты горения различных органических топлив. Необходимая тепловая мощность парового котла определяется его паропроизводительностью при обеспечении установленных температуры и рабочего давления перегретого пара. При этом в топке котла сжигается расчетное количество топлива.
Номинальной паропроизводительностью называется наибольшая производительность по пару, которую котельный агрегат должен обеспечить в длительной эксплуатации при номинальных параметрах пара и питательной воды, с допускаемыми по ГОСТ отклонениями от этих величин.
Номинальное давление пара — наибольшее давление пара, которое должно обеспечиваться непосредственно за пароперегревателем котла.
Номинальные температуры пара высокого давления (свежего пара) и пара промежуточного перегрева (вторично-перегретого пара) — температуры пара, которые должны обеспечиваться непосредственно за пароперегревателем, с допускаемыми по ГОСТ отклонениями при поддержании номинальных давлений пара, температуры питательной воды и паропроизводительности.
Номинальная температура питательной воды — температура воды перед входом в экономайзер, принятая при проектировании котла для обеспечения номинальной паропроизводительности.
При изменении нагрузки котла номинальные температуры пара (свежего и вторично-перегретого) и, как правило, давление должны сохраняться (в заданном диапазоне нагрузок), а остальные параметры будут изменяться.
При выполнении расчета парового котла его паропроизводительность, параметры пара и питательной воды являются заданными. Поэтому цель расчета состоит в определении температур и тепловосприятий рабочего тела и газовой среды в поверхностях нагрева заданного котла. Этот тепловой расчет парового котла называется поверочным расчетом.
Поверочный расчет котла или отдельных его элементов выполняется для существующей конструкции с целью определения показателей ее работы при переходе на другое топливо, при изменении нагрузки или параметров пара, а также после проведенной реконструкции поверхностей нагрева. В результате поверочного расчета определяют:
— коэффициент полезного действия парового котла;
— расход топлива;
— температуру продуктов сгорания по газовому тракту, включая температуру уходящих газов;
— температуру рабочей среды (пара, воды) за каждой поверхностью нагрева.
Надежность работы поверхности нагрева устанавливают расчетом ожидаемой температуры стенки и сравнением ее с допустимой для использованного металла. Для выполнения расчета приходится предварительно задаваться температурой уходящих газов и температурой горячего воздуха, правильность выбора которых определяется лишь по завершении расчета.
Задание на поверочный расчет включает в себя следующие данные:
— тип парового котла (его заводская маркировка);
— номинальную паропроизводительность (Dnп, т/ч (кг/с)) и параметры перегретого пара (первичного (Рпп, МПа, tnп, °C) и вторичного перегрева);
— месторождение и марку энергетического топлива;
— температуру питательной воды (tnв, °C), поступающей в котел после регенеративного подогрева, и дополнительно — конструктивные данные поверхностей котла. По этому расчету предшествует определение по чертежам геометрических характеристик поверхностей (диаметров и шагов труб, числа рядов труб, размеров проходных сечений для газов и рабочей среды, габаритных размеров газоходов и поверхностей нагрева и т. д.). При поверочном расчете котла вначале определяют объемы и энтальпии воздуха и продуктов сгорания, КПД и расход топлива, а затем выполняют расчет теплообмена в топочной камере и других поверхностях в последовательности, соответствующей их расположению по ходу газов.
При поверочном расчете поверхности нагрева приходится задаваться изменением температуры одной из теплообменивающихся сред (разностью температур на входе и выходе). Этим определяется тепловосприятие поверхности в первом приближении. Далее можно вычислить температуры другой среды на концах поверхности нагрева, температурный напор, скорости газового потока и рабочей среды и все другие величины, необходимые для вычисления тепловосприятия во втором приближении. При расхождении принятого и расчетного тепловосприятий выше допустимого повторяют расчет для нового принятого тепловосприятия. Таким образом, поверочный расчет поверхности нагрева выполняют методом последовательных приближений.
1. Исходные данные
Таблица 1 – Таблица исходных данных
| Тип котла | БКЗ-320-140 |
| Паропроизводительность Dпп | 315 т/ч |
| Давление перегретого пара Рпп | 13,9 МПа |
| Температура перегретого пара tпп | 545оС |
| Температура питательной воды tпв | 240оС |
| Месторождение топлива | Куучекинская Р. |
| Температура начала деформации | 1230 оС |
| Температура размягчения | >1500 оС |
| Температура плавкого состояния | >1500 оС |
| Состав топлива |
|
2. Выбор способа шлакоудаления и типа углеразмольных мельниц
Определяем приведенную зольность топлива:
Исходя из значения температуры плавления золы t3 >1500°C и приведенной зольности топлива, согласно рекомендациям [1, с.11] принимаем твердое шлакоудаление и волковые среднеходные мельницы СМ.
3. Выбор расчетных температур по дымовым газам и воздуху
тогда согласно рекомендациям [1, с.13-15 и таблиц 1.4;1.5;1.6] принимаем:
температура уходящих газов Vуг =120°C
температура подогрева воздуха tгв =300°C
температура воздуха на входе в воздухоподогреватель tВП =20°C
4. Расчет объемов воздуха и продуктов сгорания
4.1 Теоретический объем воздуха
4.2 Теоретические объемы продуктов сгорания
Расчеты выполнены по рекомендациям [1, с.20-21]
5. Объемы продуктов сгорания в поверхностях нагрева
Таблица 2 — Таблица объемов продуктов сгорания в поверхностях нагрева
| Наименование величин | Топка, ширма | ПП II | ПП I | ВЭК II | ВЗП II | ВЭК I | ВЗП I |
|
1. Коэффициент избытка воздуха за поверхностью нагрева |
1,2 | 1,23 | 1,26 | 1,28 | 1,31 | 1,33 | 1,36 |
|
2. Средний коэффициент избытка воздуха |
1,2 | 1,215 | 1,245 | 1,27 | 1,295 | 1,32 | 1,345 |
|
3. Суммарный присос воздуха |
0,8608 | 0,9254 | 1,0545 | 1,1621 | 1,2697 | 1,3773 | 1,4849 |
|
4. Действительный объем водяных паров |
0,4586 | 0,4596 | 0,4617 | 0,4634 | 0,4651 | 0,4669 | 0,4686 |
|
5.Полный объем газов |
5,50672 | 5,5713 | 5,7004 | 5,8080 | 5,9156 | 6,0232 | 6,1308 |
|
6. Объемная доля трехатомных газов |
0,1443 | 0,1428 | 0,1395 | 0,1369 | 0,1314 | 0,1321 | 0,1297 |
|
7. Объемная доля водяных паров |
0,0807 | 0,0798 | 0,0780 | 0,0766 | 0,0752 | 0,0738 | 0,0725 |
|
8. Суммарная объемная доля |
0,2250 | 0,2226 | 0,2175 | 0,2135 | 0,2097 | 0,2059 | 0,2022 |
|
9. Масса дымовых газов |
7,3364 | 7,4207 | 7,5893 | 7,7299 | 7,8704 | 8,0109 | 8,1515 |
|
10. Безразмерная концентрация золовых частиц |
0,0557 | 0,0669 | 0,0671 | 0,0672 | 0,0673 | 0,0674 | 0,0675 |
|
11. Удельный вес дымовых газов |
1,3322 | 1,33195 | 1,3314 | 1,3309 | 1,3304 | 1,3300 | 1,3296 |
, 
6. Расчет энтальпий воздуха и продуктов сгорания
Энтальпии теоретических объемов воздуха и продуктов сгорания, а также энтальпия золы в кДж/кг при расчетной температуре 
оС определяются по формулам:
где 
, 
, 
, 
, 
— теплоемкости воздуха, трехатомных газов, водяных паров, азота и золы, кДж/м3 и кДж/кг.
Энтальпии продуктов сгорания, кДж/кг определяются по формуле:
.
Результаты расчетов свели в таблицу 3
|
|
|
|
|
Топка | ПП 2 |
| 2300 | 15344,1165 | 18316,4594 | 1422,3384 | 22807,6211 | |
| 2100 | 13919,4594 | 16509,9186 | 1298,6568 | 20592,46728 | |
| 1900 | 12430,2408 | 14793,7002 | 1146,9996 | 18426,74796 | |
| 1700 | 10975,455 | 13094,2432 | 1009,5756 | 16,298,9098 | |
| 1500 | 9619,6635 | 11370,4935 | 853,992 | 14148,4182 | |
| 1300 | 8225,1351 | 9729,5458 | 663,5616 | 12038,13442 | 12161,5115 |
| 1100 | 6912,3846 | 8084,6678 | 539,88 | 10007,02472 | 10110,7104 |
| 1000 | 6219,4245 | 7263,6315 | 483,438 | 8990,9544 | 9084,2458 |
| 900 | 5539,3767 | 6459,8085 | 428,4684 | 7996,15224 | 8079,2429 |
| 800 | 4872,2412 | 5639,1322 | 376,9344 | 6990,51458 | 7063,5985 |
| 700 | 4218,018 | 4887,099 | 326,882 | 6120,3549 | |
| 600 | 3576,7071 | 4137,9747 | 275,3388 | ||
| 500 | 2948,3085 | 3405,8395 | 225,760 | ||
| 400 | 2332,8222 | 2687,5118 | 176,688 | ||
| 300 | 1730,2482 | 1975,833 | 129,5712 | ||
| 200 | 1144,8906 | 1313,6665 | 82,9452 | ||
| 100 | 568,1412 | 644,2323 | 39,7548 | ||
|
|
ПП 1 | ВЭК 2 | ВЗП 2 | ВЭК 1 | ВЗП 1 |
| 2200 | |||||
| 2100 | |||||
| 2000 | |||||
| 1900 | |||||
| 1800 | |||||
| 1700 | |||||
| 1600 | |||||
| 1500 | |||||
| 1400 | |||||
| 1300 | |||||
| 1200 | |||||
| 1100 | 10318,082 | ||||
| 1000 | 9270,8285 | 9426,3141 | |||
| 900 | 8245,4242 | 8383,9086 | 8522,3930 | ||
| 800 | 7209,7657 | 7331,5717 | 7453,3778 | ||
| 700 | 6246,8954 | 6352,3459 | 6457,7963 | 6563,2468 | |
| 600 | 5289,6067 | 5379,0244 | 5468,4421 | 557,8598 | 5647,2775 |
| 500 | 4353,9351 | 4427,6428 | 4501,3505 | 4575,0582 | 4648,7659 |
| 400 | 3418,2635 | 3494,0618 | 3552,3823 | 3610,7029 | 3669,0235 |
| 300 | 2615,8274 | 2659,0836 | 2702,3398 | ||
| 200 | 1734,3544 | 1762,9767 | 1791,5989 | ||
| 100 | 811,8339 | 865,7923 | 879,9958 |
7. Расчет КПД котла и потери теплоты в нем
Этот расчет выполняется согласно рекомендациям [1, с.26-27] и введен в таблицу 4.
| Наименование величин | Расчетная формула или страница [1] | Результат расчета |
| КПД, hпг ,% | hпг=100-(q2+ q3+ q4+ q5+ q6) | 100-(4,6498+0+0,5+0,48+0,9615) =93,4087 |
| Потери тепла от химического недожога, q3, % | [1, с.36, таблица 4.6] | q3=0 |
| Потери тепла от механического недожога, q4, % | [1, с.36, таблица 4.6] | q4=0,5 |
| Потери тепла в окр. Среду от наружного охлождения, q5, % |
|
|
| Потери тепла с физическим теплом шлаков, q6, % |
|
|
|
Энтальпия шлаков, Сtшл, |
Сtшл = Сшл *tшл | 1952 |
| Тем-ра вытекающ. шлака, tшл, °С | tшл= t3 +100 | tшл, =1500+100=1600 |
|
Теплоемкость шлака, Сшл, |
[1, с.23, таблица 2.2] | Сшл=1,22 |
| Доля шлакоулавли-вания в топке, ашл | ашл=1- аун | ашл=1- 0,8=0,2 |
| доля уноса лет. золы, аун | [1, с.36, таблица 4.6] | аун=0,8 |
|
Располагаемое тепло, |
|
|
|
Физ. тепло топлива, Qтл, |
Qтл=С тл t тл | Qтл=1,3077∙20=26,154 |
| Температура топлива, T Тл, °С | [1, с.26] | t тл =20° |
|
Теплоемкость топлива, С Тл, |
С тл = 0,042*Wр+С°тл*(1-0,01*W) | 0,042∙7+1,09(1-0,01∙7)=1,3077 |
|
Теплоемкость сухой массы топлива, С°тл, |
[1, с.26] | С°тл=1,09 |
|
Энтальпия теор. объема воздуха на входе в воздухоподогреватель, |
по t’вп=20°С из расчета энтальпий |
|
|
Энтальпия теор. объема холодного воздуха, |
|
|
| Потеря тепла с ух. газами, q2, % |
|
|
| Энтальпия уходящих газов, Нух, кДжкг | по nух=120 из расчета энтальпий | =778,1191 |
| Коэффициент избытка воздуха в уходящих газах, aух | Из таблицы 3.1 расчета 3.6 | =1,45 |
,
,
,
39,5V°в
=4,64988. Определение расхода топлива
Данный расчет выполняется согласно рекомендациям [1, с. 28-29]
Таблица 5
| Наименование величин | Расчетная формула или страница[1] | Результат расчета |
|
Расход топлива, В, |
|
|
|
Энтальпия перегретого пара на выходе из котла, hпе, |
На основе заданных значений параметров пара | hпе=3434,7 |
|
Энтальпия питательной воды, hп.в, |
По табл. 3 [7] | Hп.в=903 |
|
Расчетный расход топлива, Вр, |
Вр=В∙(1-0,01∙q4) | =14,5045Ч(1-0,01Ч0,5)=14,4319 |
9. Тепловой расчет топочной камеры
9.1 Определение размеров топочной камеры и размещения горелок
Для последующего расчета топочной камеры составляем предварительный эскиз по выданным чертежам заданного котла.
При выполнении эскиза руководствуемся отдельными указаниями [1, с. 29-37], где берем рекомендованные данные, которые не уясняются из чертежей.
На эскиз топочной камеры наносим обозначения длин и площадей, необходимых для дальнейшего расчета.
Рисунок 1.1 — Эскиз топки
Таблица 6 — Тепловой расчет топочной камеры
| Наименование величин | Расчетная формула | Расчет |
| Тепло воздуха, QВ, кДж/кг |
|
|
|
Энтальпия гор. воздуха после ВЗП, |
Из табл. №6 расчета | =2771,54976 |
| Полезное тепловыделение в топке, QТ, кДж/кг |
|
|
|
Адиабатная температура горения, |
|
=2018,5686 |
|
Коэф-т сохр. тепла, |
|
= |
| Угловой коэффициент, х |
[1], стр.41, |
=1-0,2(1,06-1)=0,988 |
|
Коэффициент загрязнения, |
[1], стр.41, табл. 4.8 | =0,45 |
|
Ср. коэф-т тепловой эффективности экранов, |
|
=0,45∙0,988=0,4446 |
| Величина, характер.отн. высоту полож. зоны макс.тем-р, ХТ | Эскиз топки | 0,46 |
| Коэф-т, учитывающий относ. положение ядра факела по высоте топки, М |
|
|
|
Температура газов на выходе из топки, |
[1], стр.38, табл. 4.7 | 1250 |
|
Средняя температура газов в топке, |
|
|
|
Коэффициент ослабления лучей с частицами кокса, |
[1], стр.43 | 0,5 |
|
Коэффициент ослабления лучей частицами летучей золы, |
[1], стр.140, рис. 6.13 | 58 |
|
Эффективная толщина излучающего слоя в топке, |
|
|
|
Объемная доля водяных паров, |
табл. №5 расчета | 0,0807 |
|
Суммарная объемная доля, |
табл. №5 расчета | 0,225 |
| Давление дымовых газов в топочной камере, Р, МПа | — | 0,1 |
|
Коэффициент ослабления лучей газовой средой, КГ, |
[1], стр.138, рис. 6.12 по |
1,5 |
|
Коэффициент ослабления лучей топочной средой, К, |
|
|
|
Коэффициент излучения факела, |
|
0,71 |
|
Проверка |
[1], стр.45, рис. 4.4 | 1250, равна принятой |
|
Удельное тепловосприятие топки, |
|
|
|
Тепловое напряжение топочного объема, |
|
|
|
Среднее лучевое напряжение топочных экранов, |
|
|
, кДж/кг
, оС
,оС
,оС
, м
,оС
, кДж
,
,
10. Тепловой расчет остальных поверхностей нагрева
Этот тепловой расчет выполняется согласно указаниям [1, гл.5;6]
10.1 Расчет ширмового пароперегревателя
Для упрощения расчета ширмовый пароперегреватель рассчитываем без дополнительных поверхностей нагрева в последовательности изложенной в [1, с.87-90]. Исключен из расчета ширм и пароохладитель.
Перед началом расчета составляем предварительный эскиз ширмового пароперегревателя. Ширмовый пароперегреватель включен прямоточно как предварительная ступень перегрева пара после барабана перед конвективным пароперегревателем. Ходом ширм считается ход пара лишь в одну сторону.
Рисунок 1.2 — Эскиз ширмового пароперегревателя
Таблица 7 — Расчет ширмового пароперегревателя
| Диаметр труб и толщина труб d, м, б, мм | d= dвнутр*б, четеж |
=32*4=40мм=0,04м б=4мм |
| Кол-во парал. включенных труб, n, шт. | По чертежу котла | 9 |
| Шаг между ширмами S1, м | По чертежу котла | 0,6 |
| Количество ширм, Z1, шт | чертеж | 20 |
| Продольный шаг труб в ширме, S2, м | [1] с 86 | 0,044 |
| Глубина ширм, С, м | C=[(n-1)S2+d]Zx+d(Zx-1) | [(9-1)∙0,044+0,04]∙4+0,04(9-1) =1,68 |
| Высота ширм | По чертежу | 7,9 |
| Относительный поперечный шаг, s1 |
|
|
| Относительный продольный шаг, s2 |
|
1,1 |
| Расчетная поверхность нагрева ширм, Fш, м2 | Fш=2ЧhшЧСЧZ1Чxш | 2Ч7,9Ч20Ч0,96= =510 |
| Угловой коэффициент ширм, Xш | [1, с.112, рисунок 5.19 по s2] | 0,96 |
| Площадь входного окна газохода ширм, Fп.вх, м2 | Fп.вх.=(nx+c)Чa | (7,9+1,68)Ч12 =114,96=115 |
| Лучевоспринимающая поверхность ширм, Fл.ш, м2 | Fл.ш.= Fвх | 115 |
| Живое сечение для прохода газов, Fг.ш. м2 | Fг.ш.=аЧ hш-Z1Ч hшЧd | 12Ч7,9-20Ч7,9Ч Ч0,04=88,48 |
| Эффективная толщина излучающего слоя , S,м |
|
0,76 |
| Тем-ра газов на входе в ширму, V’ш, °С | V’ш = V’т | 1050 |
|
Энтальпия газов на входе в ширмы, H’ш, |
H’ш = H»ш | 9498,9896 |
|
Лучистая теплота воспринятая плоскостью входного окна ширм, Qп.вх, |
|
|
|
Коэффициент, учитывающий взаимный теплообмен между топкой и ширмами, |
|
|
| Температурный коэффициент, А | [1], стр.42 | 1100 |
|
Коэффициент неравномерности распределения лучистого тепловосприятия, |
[1], стр.47, табл. 4.10 | 0,8 |
|
Поправочный коэффициент, |
[1], стр.55 | 0,5 |
|
Температура газов за ширмами, |
[1] стр.38 табл,4,7 | 960 |
|
Энтальпия газов за ширмами, |
по |
8593,0335 |
|
Ср. тем-ра газов в ширмах, |
|
|
|
Коэффициент ослабления лучей частицами летучей золы, |
[1], стр.140, рис. 6.13 | 70 |
|
Объемная доля водяных паров, |
Из табл. №5 расчета | 0,0807 |
| Давление дымовых газов в среде ширм, Р, МПа | — | 0,1 |
|
Коэффициент ослабления лучей газовой средой, КГ, |
[1], стр.138, рис. 6.12 по |
5 |
|
Коэффициент ослабления лучей средой ширм, К, |
|
|
|
Коэффициент излучения газовой среды в ширмах, |
|
0,33 |
|
Угловой коэффициент ширм с входного на выходное сечение, |
|
0,16 |
| Лучевоспринимающая поверхность за ширмами, Fл.вых, м2 |
|
81,5 |
| Абсолютная средняя температура газов ширм, Тш, К |
|
1005 + 273 = 1278 |
|
Теплота, излучаемая из топки и ширм на поверхности за ширмами, Qл.вых, кДж/кг |
|
527,2149 |
| Тепловосприятие ширм излучением, Qлш, кДж/кг |
|
|
|
Тепловосприятие ширм по балансу, |
|
|
|
Температура пара на входе в ширмы, |
— | 342 |
|
Энтальпия пара на входе в ширмы, |
[2], табл.7.13 , по |
2606 |
|
Температура пара после ширм, |
[7] табл. 3 по Рб | 362 |
|
Энтальпия пара на выходе из ширм, |
|
2606+214,2060=820,206 |
|
Прирост энтальпии пара в ширме, |
|
|
| Ср. тем-ра пара в ширмах, tш, оС |
|
|
|
Скорость газов в ширмах, |
|
|
| Поправка на компоновку пучка ширм, CS | [1], стр.122 | 0,6 |
| Поправка на число поперечных рядов труб, СZ | [1], стр.122 | 1 |
| Поправка ,Сф | [1], стр.123 | 1 |
|
Нормативный коэффициент теплоотдачи конвекцией от газов к ширмам, |
[1], стр.122 график 6,4 | 41 |
|
Коэффициент теплоотдачи конвекцией от газов к ширмам , |
|
|
|
Коэффициент загрязнения ширм, |
[1], стр.143, граф. 6,15 | 0,0075 |
|
Коэффициент теплоотдачи от стенки к пару, |
|
1463,9582 |
| Температура наружной поверхности загрязнения, tз, оС |
|
|
|
Скорость пара в ширмах, |
|
|
|
Средний удельный объем пара в ширмах, |
[7] табл. 3, по |
0,01396 |
|
Коэффициент использования ширм, |
[1], стр.146 | 0,9 |
|
Коэффициент теплоотдачи излучением в ширмах, |
|
|
|
Угловой коэффициент для ширм, |
[1], стр.112, рис. 5.19, кривая 1 (брать |
0,96 |
|
Коэффициент теплоотдачи от газов к стенке, |
|
|
|
Коэффициент теплопередачи для ширм, k, |
|
|
|
Тепловосприятие ширм по уравнению теплопередачи, |
|
|
|
Большая разность температур, |
Из прилагаемого графика | 708 |
|
Меньшая разность температур |
Из прилагаемого графика | 598 |
|
Средний температурный напор, |
|
|
|
Необходимое тепловосприятие ширм, |
|
|
,оС
,кДж/кг
, оС
,кДж/кг
, оС
, кДж/кг
МПа и 
,оС
, кДж/кг
=214,2060
, м/с
, 
, 
, 
, 
, [1], стр.132
, м/с
, м3/кг
и 
, 
, [1], стр.141
)
, 
, кДж/кг
, оС
, оС
, оС
, %
Рисунок 1.3 — График изменения температур в ширмах при прямотоке
10.2 Расчет фестона
При расчете фестона не учитывать теплообмен через подвесные трубы и др. дополнительные поверхности. Фестон обыкновенно располагают между ширмами, висящими над топкой, и конвективным пароперегревателем. Фестон выполняют из разряженного пучка труб большего диаметра.
Расчет фестона сведен в нижеследующую таблицу.
Таблица 8
| Диаметр и толщина труб, d, м | d=dвнутЧd | 0,114 |
| Относительный поперечный шаг, s1 | S1/d | 5,3 |
| Поперечный шаг труб, S1, м | По чертежу котла | 0,6 |
| Число труб в ряду, Z1, шт | По чертежу котла | 20 |
| Продольный шаг труб, S2, м | По чертежу котла | 0.3 |
| Относительный продольный шаг, s2 | S2/d | 2,65 |
| Число рядов труб по ходу газов, Z2, шт | По чертежу | 2 |
|
Теплообменные поверхности нагрева, Fф, м |
П∙d∙Н∙ Z2∙ Z1 | 100 |
| Лучевоспринимающая поверхность Fл.., м2 | aН | 94 |
| Высота фестона, Н, м | По чертежу | 7,8 |
| Живое сечение для прохода газов, Fг.., м2 | Fг..=аЧ Н-Z1Ч НЧd | 76,216 |
| Эффективная толщина излучающего слоя, S, м | Из расчета топки | 5,95 |
| Температура газов на входе в фестон, V’ф, °С | V’ф = V»ш | 960 |
|
Энтальпия газов на входе в фестон, H’ф, |
H’ф = H»ш | 8593,0335 |
| Температура газов за фестоном, V»ф, °С | Принимаем с последующим уточнением | 934 |
|
Энтальпия газов на выходе из фестона, H»ф, |
H»ф | 8334,3849 |
|
Тепловосприятие ширм по балансу, Qбф, |
Qбф =(H’ф-H»ф)Чj | (8593,0335-8334,3849)0,99=256,0620 |
| Угловой коэффициент фестона, Xф | [1, с.112, рисунок 5.19 по s2] | 0,45 |
| Средняя температура газов в фестоне, Vф, °С |
|
947 |
|
Скорость газов в фестоне, wгф, |
|
|
|
Коэффициент теплоотдачи конвекцией от газов к ширмам, dк, |
dк =СsЧ СzЧ СфЧaн | 0,46Ч0,91Ч0,94Ч29=11,4110 |
| Объемная доля водяных паров, rн2о | №5 расчета | =0,0807 |
| Поправка на компоновку пучка, Сs |
[1, с.122-123] Сs=¦(s1,s2) |
=0,46 |
|
Поправка на число попереч ных труб, Сz |
[1, с.122-123] | =91 |
| Поправка, Сф |
[1, с. 123] график Сф=¦(nшЧ rн2о) |
=0,94 |
|
Нормативный коэффициент теплоотдачи конвекцией от газов к фестону, aн, |
[1, с. 122, график 6.8] |
29 |
| Температура наружной поверхности загрязнения, tз, °С | tcред+Δt | 422 |
|
Коэффициент теплоотдачи излучением фестона, aл, |
aл =aн ЧЕш |
62,37 |
|
Нормативный коэффициент теплоотдачи излучением, aп.н, |
[1, с.141, граф 6.14] | 189 |
|
Тепловосприятие фестона по уравнению теплопередачи, Qтф, |
|
|
| Необходимость тепловосприятия фестона, dQф, % |
|
(256,0621-268,3986) /256,0621·100 =4,8178<5 % |
10.3 Расчет конвективного пароперегревателя
Конвективный пароперегреватель двухступенчатый, в первую ступень по ходу пара поступает пар из ширмового пароперегревателя и далее он проходит во вторую ступень, из которой уходит на работу паровых турбин и на другие потребности.
Дымовые газы же идут в начале через вторую ступень пароперегревателя, а потом через первую ступень. По этой причине тепловой расчет осуществляется сначала второй, а потом первой ступени пароперегревателя. Поскольку для упрощения расчета не рассчитывается потолочный пароперегреватель и другие поверхности нагрева, конвективный пароперегреватель выполняется в значительной степени конструктивным расчетом.
Теплосъем конвективного пароперегревателя примерно пополам разделим по первой и второй ступеням.
Расчет ведем согласно указаниям [1, с.92-98] со ссылками на другие страницы. В начале рассчитываем геометрические размеры конвективного пароперегревателя общие для обеих его ступеней.
Рисунок 1.4 — Эскиз конвективного пароперегревателя второй ступени
Таблица 9- Расчет пароперегревателя второй ступени
| Наименование величины | Расчетная формула или страница[1] | Результат расчета |
| Наружный диаметр труб, d, м | Из чертежа | 0,04 |
| Поперечный шаг, S1, м | Из чертежа | 0,12 |
| Продольный шаг, S2, м | Из чертежа | 0,1 |
| Относительный поперечный шаг, s1 |
|
3 |
| Относительный продольный шаг, s2 |
|
2,5 |
| Расположение труб | Из чертежа | Коридорное |
| Температура газов на входе во вторую ступень, V’п2, °С | V’п2= V»ф | 934 |
|
Энтальпия газов на входе во вторую ступень, Н’п2, |
Н’п2= Н»ф | 8334,3849 |
| Температура газов на выходе из второй ступени, V»п2, °С | Принимаем на 200 °С ниже | 700 |
|
Энтальпия газов на выходе из второй ступени, Н»п2, |
Из таблицы расчета №6 | 6120,3549 |
|
Тепловосприятие по балансу, Qбп2, |
Qбп2=jЧ( Н’п2- Н»п2+ЩaЧH°пр) | 0,99Ч(8334,3849-6120,3549+ +0,03Ч173,0248)= 2197,0285 |
| Присос воздуха , Щa | [1, с.52] и №5 расчета | 0,03 |
|
Энтальпия присасываемого воздуха, H°пр, |
№6 расчета | 173,0248 |
|
Тепловосприятие излучением, Qлп2, |
|
|
| Лучевоспринимающая поверхность, Fлп2, м2 | Fлп2=аЧhгп2 | 12,0513Ч5=60,26 |
| Высота газохода, Hгп2, м | По чертежу | 5 |
|
Теплота воспринятая паром, Щhп2, |
|
|
|
Снижение энтальпии в пароохладителе, Щhпо, |
[1, с.78] | 75 |
|
Энтальпия пара на выходе из пароперегревателя, h»п2, |
По tпе и Рпе [7 Таблица 3] | 3447 |
|
Энтальпия пара на входе в пароперегреватель, h’п2, |
H’п2= h»п2-Щhп2+Щhпо | 3434,37-391,5537+75= =3117,8163 |
| Температура пара на выходе из ПП, t»п2, °C | t»п2= t»пе | 545 |
| Тем-ра пара на входе в ПП, t’п2, °C | [7 таблица 3] по Рпе и h’п2 | 454 |
| Средняя температура пара, tп2, °C |
|
499,5 |
|
Удельный объем пара, Vп2, |
По tпе и Рпе [7] | 0,0225 |
| Число рядов труб по ходу газов в одном ходу пара, Z2, шт | Z2=ZP [1 , с.95] | 3 |
| Живое сечение для прохода пара, fп2, м2 |
|
0,202 |
|
Скорость пара, wп2, |
|
|
| Ср. температура газов, Vп2, °C |
|
|
|
Скорость дымовых газов, wгп2, |
|
|
| Живое сечение для прохода газов, Fгп2, м2 | Fгп2=dЧhгп2-Z1Чhпп2Чd | 12,0513Ч5-99Ч4,5Ч Ч0,04=42,4365 |
| Высота конвективного пучка, hпп2, М | По чертежу | 4,5 |
| Число труб в ряду, Z1, шт |
|
99 |
|
Коэф-т теплоотдачи конвекцией от газов к пучку, aк, |
aк =СSЧCZЧ CФЧaнг | 1Ч0,92Ч0,95Ч60=52,44 |
| Поправка на компоновку пучка, СS | [1, с.122] СS=¦(s1Чs2) | 1 |
| Поправка на число поперечных труб, CZ | [1, с.123] СZ =¦(z2) | 0,92 |
| Поправка, CФ | [1, с.123] СФ=¦(zН2О,Vп2) | 0,95 |
| Объемная доля водяных паров, rН2О | №5 расчета | 0,0798 |
|
Нормативный коэффициент теплоотдачи конвекцией от газов, aнг, |
[1, с.122, график6.4] | 60 |
| Температура загрязненной стенки, tз, °С |
|
719,025 |
|
Коэф-т загр., e, |
[1, с.142] | 0,0043 |
|
Коэффициент теплоотдачи конвекцией от стенки к пару, a2, |
[1, с.132 график6.7] a2=СdЧaнп |
2160 |
| Теплообменная поверхность нагрева, Fп2, , м2 | Fп2=ZxЧpЧdЧhпп2ЧZ1ЧZ2 | 1680 |
| Число ходов пара, Zx, шт | Принято конструктивно | 10 |
|
Коэффициент теплоотдачи излучением, aл, |
aл=aнлЧeП2 | 188∙0,26=48,88 |
| Эффективная толщина излучающего слоя, S, м |
|
0,31 |
|
Коэф-т ослабления лучей в чистой газовой среде, Kг, |
[1, с.138 рисунок 6.12] | 9,5 |
|
Коэффициент ослабления лучей частицами летучей золы, Kз, |
[1, с.140 рисунок 6.13] | 90 |
| Объемная доля трехатомных газов, Rп | №5 расчета | 0,2226 |
| Концентрация золовых частиц, mзл | №5 расчета | 0,0669 |
|
Оптическая толщина, КРS, |
KPS=( kгЧ rп+ kзЧmзл)Ч ЧРS | (9,5Ч0,2226+90Ч0,0669) Ч0,1Ч0,31=0,2522 |
| Коэффициент излучения газовой среды, eП2 | [1, с.44 рисунок 4.3] | 0,26 |
|
Нормативный коэффициент теплоотдачи излучением, aнл, |
[1, с.144 рисунок 6.14] | 188 |
|
Коэффициент теплоотдачи от газов к стенке, a1, |
a1=aк+aл | 52,44+48,88=161,32 |
|
Коэффициент теплопередачи, Кп2, |
|
|
| Коэффициент тепловой эффективности, y | [1, с.145 таблица 6.4] | 0,65 |
| Большая разность температур на границах сред, Щtб, °С | Из прилагаемого графика | 480 |
| Меньшая разность температур на границах сред, Щtм, °С | Из прилагаемого графика | 155 |
| Температурный напор (прямоток) ЩtП2, °С |
|
|
|
Тепловосприятие второй ступени пароперегревателя, Qт.п2, |
|
1680Ч62,9072Ч288 /14431,9=2109,0099 |
| Несходимость тепловосприятия, dQт.п2, % |
|
/(2197,0285-2109,0099) Ч100/2197,0285/∙100 =4,01 расчет окончен |
=391,5557
=62,9072
Рисунок 1.5 — График изменения температур в ПП II
10.3.1 Расчет конвективного пароперегревателя первой ступени
Таблица 10
| Наименование величины | Расчетная формула или страница[1] | Результат расчета |
| Температура газов на входе в первую ступень, V’п1, °С | V’п1= V» п2 | 700 |
|
Энтальпия газов на входе в первую ступень, Н’п1, |
Н’п1= Н» п2 | 6120,3549 |
|
Энтальпия пара на входе в пароперегреватель, h’п1, |
h’п1= h»ш | 2852,2 |
|
Энтальпия пара на выходе из ПП, h»п1, |
h»п1= h’п2 | 2820,206 |
|
Теплота восприятия пара, Щhп1, |
Щhп1= h»п1- h’п1 | 3130,4443-2820,206=310,2383 |
|
Тепловосприятие по балансу, Qбп1, |
|
|
| Присос воздуха на первую ступень, Щa | №5 расчета | 0,03 |
|
Энтальпия газов на выходе из первой ступени, Н»п1, |
|
|
| Температура пара на выходе из пароперегревателя, t»п1, °C | t»п2= t’п2 | 454 |
| Температура пара на входе в пароперегреватель, t’п1, °C | t’п2= t»ш | 362 |
| Средняя температура пара, Tп1 °C, |
|
408 |
|
Удельный объем пара, Vп1, |
По tпе и Рпе [7] | 0,01774 |
| Число рядов труб по ходу газов в одном ходу пара, Z2, шт | Как во второй ступени | 2 |
| Число труб в ряду, Z1, шт | Как во второй ступени | 99 |
| Живое сечение для прохода пара, fп1, м2 | Fп1= fп2 | 0,202 |
|
Скорость пара, wп1, |
|
|
|
Коэффициент теплоотдачи конвекцией от газов к пучку, aк, |
aк =СSЧCZЧ CФЧaнг | 1Ч0,92Ч0,98Ч69=56,8 |
| Поправка на компоновку пучка, СS | [1, с.122] СS=¦(s1Чs2) | 1 |
| Поправка на число поперечных труб, CZ | [1, с.123] СZ =¦(z2) | 0,92 |
| Поправка CФ, | [1, с.123] СФ=¦(zН2О,Vп2) | 0,98 |
| Объемная доля водяных паров, rН2О | №5 расчета | 0,0780 |
| Температура газов на выходе из первой ступени, V»п1, °С | №6 расчета по Н»п1 | 448 |
| Средняя температура газов, Vп1, °С |
|
|
|
Скорость дымовых газов, wгп1, |
|
|
| Живое сечение для прохода газов, Fгп1, м2 | Fгп1= Fгп2 | 42 |
|
Нормативный коэффициент теплоотдачи конвекцией от газов, aнг, |
[1, с.122 , график6.4] | 63 |
| Температура загрязненной стенки , tз, °С |
|
|
|
Коэффициент загрязнения, e, |
[1, с.142] | 0,0038 |
|
Коэффициент теплоотдачи конвекцией от стенки к пару, a2, |
[1, с.132, график6.7] a2=СdЧaнп |
2540 |
| Теплообменная поверхность нагрева, Fп1, м2 | Fп1=ZxЧpЧdЧhпп1ЧZ1ЧZ2 | 22Ч3,14Ч0,04Ч4,5Ч99Ч3=3693 |
| Число ходов пара, Zx, шт | Принято конструктивно | 22 |
| Высота конвективного пучка, hпп1, м | Hпп1= hпп2 | 4,5 |
|
Коэффициент теплоотдачи излучением, aл, |
aл=aнлЧeП2 | 95∙0,26=24,7 |
| Эффективная толщина излучающего слоя, S, м | Принимаем из расчета второй ступени | 0,31 |
|
Коэф. ослабле ния лучей в чистой газовой среде, Kг, |
[1, с.138, рисунок 6.12] | 2,3 |
|
Коэф-т ослабл. лучей частицами летучей золы, Kз, |
[1, с.140, рисунок 6.13] | 100 |
| Объемная доля трехатомных газов, Rп | №5 расчета | 0,2175 |
| Концентрация золовых частиц, mзл | №5 расчета | 0,0671 |
|
Оптическая толщина, КРS, |
KPS=( kгЧ rп+ kзЧmзл)Ч ЧРS | (2,3Ч0,2175+100Ч0,0671) Ч0,031=0,2235 |
| Коэф-т излуч. газовой среды, eП1 | [1, с.44, рисунок 4.3] | 0,19 |
|
Нормативный коэф-т излучением, aнл, |
[1, с.144, рисунок 6.14] | 95 |
|
Коэффициент теплоотдачи от газов к стенке, a1, |
a1=aк+aл | 56,8+24,7=81,5 |
|
Коэффициент теплопередачи, Кп1, |
|
|
| Коэффициент тепловой эффективности, y | [1, с.145, таблица 6.4] | 0,65 |
| Большая разность температур на границах сред, Щtб, °С | V’п1-t»п1 | 246 |
| Меньшая разность температур на границах сред, Щtм, °С | V»п1-t’п1 | 86 |
| Температурный напор (прямоток), ЩtП2, °С |
|
|
|
Тепловосприятие второй ступени пароперегревателя, Qт.п1, |
|
3693·51,33·153 /14431,9=2001,8914 |
| Несходимость тепловосприятия, dQт.п1, % |
|
(1910,6272-2001,8914) ·100/1910,6272=4,78<5% расчет окончен |
=7,8
=411
=51,33
10.4 Расчет водяного экономайзера и воздухоподогревателя
10.4.1 Расчет второй ступени экономайзера
Таблица 11- Расчет ВЭК II
| Наименование величины | Расчетная формула или страница [1] | Результат расчета |
| Наружный диаметр труб, d, м | Из чертежа | 0,032 |
| Внутренний диаметр труб, dвн, м | Из чертежа | 0,025 |
| Поперечный шаг, S1, мм | Из чертежа | 80 |
| Продольный шаг, S2, мм | Из чертежа | 64 |
| Эффективная толщина излучающего слоя, S, м |
|
|
| Число рядов труб, ZР, шт. | [1, с.99] | 4 |
| Число труб в ряду при параллельном расположении Z1, шт. |
|
|
| Живое сечение для прохода воды, Fвх, м2 |
|
|
|
Скорость воды, wвх, |
|
88,88·0,00134/0,294=0,4051 |
|
Средний удельный объем воды, Vвэ, |
[7, таблица 3] по Рпв и tэ | 0,00134 |
| Число рядов труб по ходу газа, Zг, шт. | По чертежу | 4 |
| Глубина конвективной шахты, bшк, м | По чертежу | 6,450 |
| Длинна труб по глубине конвективной шахты, Lэ2, м | По чертежу | 6,2 |
| Живое сечение для прохода газов, Fжэ2, м2 | аЧbшк- ЧZ1ЧdЧLэ2 | 12,0513Ч6,45-150Ч Ч0,032Ч6,2=48,2592 |
| Поверхность нагрева, Fэ2, м2 | Fэ2=pЧ Lэ2ЧZ1ЧZ2Ч ZР | 3,14Ч0,032Ч6,2Ч150Ч4ЧЧ4=1495,1424 |
| Температура газов на входе во вторую ступень, V’э2, °С | V’э2= V»п1 | 448 |
|
Энтальпия газов на входе во вторую ступень, Н’э2, |
Н’э2= Н»п1 | 4195,6192 |
| Температура газов на выходе из второй ступени, V»э2, °С | Принимаем с последующим уточнением | 420 |
|
Энтальпия газов на выходе из второй ступени, Н»э2, |
№6 расчета | 3680,778 |
|
Энтальпия воды на выходе из водяного экономайзера, h» э2, |
Hпе+Щ hпо- Ч(Qлт+Qш+Qп1+Qп2) |
3434,37+75-14,4319/88,88Ч Ч(7849,8419+268,39+ +883,809+2109,0099+2001,8914)= =1380,1545 |
| Температура воды на выходе из водяного экономайзера, t»э2, °С |
[7, таблица 3] по Рпв и h»э2 |
282 |
|
Тепловосприятие по балансу, Qбэ2, |
Qбэ2=jЧ( Н’э2- Н»э2+ЩaЧH°пр) | 0,99Ч(4195,6192-3680,778 + 0,02Ч173,0248)=513,1187 |
| Присос воздуха, Щa | [1, с.52] и №3.6 расчета | 0,02 |
|
Энтальпия присасываемого воздуха, H°пр, |
№5 расчета | 173,0248 |
|
Энтальпия воды на входе во вторую ступень, h’э2, |
|
1380,1545-(513,1187·14,4319/88,88)=1296,8368 |
| Температура воды на входе в экономайзер, t’э2, °С | [7, таблица 3] | 264 |
|
Температурный напор на выходе газов, |
V’э2- t»э2 | 166 |
|
Температурный напор на входе газов, |
V»э2- t’э2 | 156 |
| Средне логарифмическая разность температур, Щtэ2, °С |
|
161 |
| Средняя температура газов, Vэ2, °С |
|
|
| Средняя тем-ра воды, tэ2, °С |
|
|
| Тем-ра загрязненной стенки, tзэ2, °С | Tзэ2= tэ2+Щt | 273+60=333 |
|
Средняя скорость газов, wгэ2, |
|
|
|
Коэффициент теплоотдачи конвекцией от газов к шахматному пучку, aк, |
aк =СSЧCZЧ CФЧaнг | 0,7Ч0,75Ч0,98Ч56= =28,2975 |
| Поправка на компоновку пучка, СS | [1, с.122] СS=¦(s1Чs2) | 0,7 |
| Поправка на число поперечных труб, CZ | [1, с.123] СZ =¦(z2) | 0,75 |
| Поправка, CФ | [1, с.123] СФ=¦(zН2О,Vп2) | 0,98 |
| Объемная доля водяных паров, rН2О | №5 расчета | 0,0766 |
| Относ. попереч. шаг, s1 |
|
2,5 |
| Относ. продольный шаг, s2 |
|
2 |
|
Норм. Коэф-т теплоотдачи конвекцией от газов, aнк, |
[1, с.124] | 56 |
|
Коэффициент теплоотдачи излучением, a1, |
aнлЧeэ2 | 56∙0,180=10,08 |
|
Коэффициент ослабления лучей в чистой газовой среде, Kг, |
[1, с.138, рисунок 6.12] | 14,5 |
|
Коэффициент ослабления лучей частицами летучей золы, Kз, |
[1, с.140, рисунок 6.13] | 108 |
| Объемная доля трехатомных газов, rп | №5 расчета | 0,2135 |
| Концентрация золовых частиц, mзл | №5 расчета | 0,0672 |
|
Оптическая толщина, КРS, |
KPS=( kгЧ rп+ kзЧmзл)Ч ЧРS | (14,5Ч0,2135+108Ч0,0672)Ч 0,1Ч0,156=0,1615 |
| Коэффициент излучения газовой среды, eэ2 | [1, с.44, рисунок 4.3] | 0,180 |
|
Нормативный коэффициент теплоотдачи излучением, aнл, |
[1, с.144, рисунок 6.14] | 58 |
|
Коэффициент теплоотдачи от газов к стенке, a1, |
a1=aк+aл | 28,2975+10,08=38,3775 |
|
Коэффициент теплопередачи, Кэ2, |
|
|
|
Коэффициент загрязнения стенки, e, |
[1, с.143, рисунок 6.16] | 0,0059 |
|
Тепловосприятие второй ступени пароперегревателя, Qт.э, |
|
|
| Несходимость тепловосприятия dQтэ2, % |
|
(513,1187-520,6512) ·100/513,1187=1,47<2 расчет окончен |
=150
Ч
, °С 
, °С
=31,2149
=520,6512
10.4.2 Расчет второй ступени воздухоподогревателя
Весь воздухоподогреватель выполнен двухпоточным двухступенчатым. Расчет выполняется согласно рекомендациям. Расчет второй ступени выполняется и вводится в ниже следующую таблицу.
Таблица 12- Расчет ВЗП II
| Наименование величины | Расчетная формула или страница[1] | Результат расчета |
| Наружный диаметр труб, d, мм | Из чертежа | 40 |
| Внутренний диаметр труб, dвн, мм | Из чертежа | 37 |
| Поперечный шаг, S1, мм | Из чертежа | 60 |
| Продольный шаг, S2, мм | Из чертежа | 45 |
| Глубина установки труб, bвп, м | Из чертежа | 42 |
| Число труб в ряду, Z1, шт |
|
|
| Число рядов труб, Z2, шт |
|
|
| Длина труб воздухоподогревателя, Lвп2, м | Из чертежа | 2,5 |
| Поверхность нагрева, Fвп2, м2 | Fвп2=pЧdЧ Lвп2Ч Z1Ч Z2 | 3,14Ч 0,04Ч2,5Ч200Ч 92=6066,48 |
| Сечение для прохода газов по трубам, Fгвп2, м2 |
|
|
| Температура воздуха на выходе из второй ступени воздухоподогревателя, t»вп2, °С | №3 расчета | 300 |
|
Энтальпия этого воздуха, h»вп2, |
№6 расчета | 2615,8274 |
| Температура газов на входе во вторую ступень, V’ вп2, °С | V’ вп2= V»э2 | 420 |
|
Энтальпия газов на входе во вторую ступень, Н’вп2, |
Н’вп2= Н»э2 | 3680,778 |
| Температура воздуха на входе во вторую ступень, t’вп2, °С | Принимаем с последующим уточнением | 220 |
|
Энтальпия этого воздуха, h’вп2, |
№6 расчета | 1910,649 |
|
Тепловосприятие первой ступени, Qбвп2, |
|
|
| Отношение количества воздуха за вп к теоретически необходимому, bвп | bвп=aт-Щa т -Щa пл +0,5ЧЩa вп | 1,2-0,08-0,04+ +0,5Ч0,03=1,11 |
| Присос воздуха в топку, Щa т | [1, с.19, таблица 1.8] | 0,08 |
| Присос воздуха в вп, Щa вп | [1, с.19, таблица 1.8] | 0,03 |
| Присос воздуха в пылесистему, Щa пл | [1, с.18] | 0,04 |
|
Энтальпия газов на выходе из вп, Н»вп2, |
|
|
| Температура этих газов, V»вп2 °С | №6 расчета | 328 |
| Средняя температура газов, Vвп2, °С |
|
|
|
Скорость дымовых газов, wвп2, |
|
|
|
Коэффициент теплоотдачи конвекцией от газов, aк, |
aк = CLЧ CФЧaн | 33Ч1Ч1,05=34,65 |
|
Нормативный коэффициент теплоотдачи конвекцией , aн, |
[1, с.130] aн=¦(wвп2,dвн) | 33 |
| Поправка на относительную длину трубок, CL |
[1, с.123] СL =¦(Lвп2/dвн) |
1 |
| Поправка, CФ | [1, с.130] СФ=¦(rН2О,Vвп2) | 1,05 |
| Объемная доля водяных паров, rН2О | №5 расчета | 0,0752 |
|
Коэффициент теплоотдачи излучением от газов к поверхности, aл, |
aл=0,5Ч(aнлЧэ2) | 10,08/2=5,04 |
|
Коэффициент теплоотдачи от газов к поверхности, a1, |
a1=aк+aл | 34,65+5,047=39,69 |
|
Коэффициент теплоотдачи от поверхности к воздуху, a2, |
a2=aк [1, с.177, таблица 6.2] |
34,65 |
|
Коэффициент теплопередачи, К, |
|
|
| Коэффициент использования ВЗП, z | [1, с.147, таблица 6.6] | 0,9 |
| Температурный напор на входе газов, Щtб, °С | V’вп2-t»вп2 | 420-300=120 |
| Температурный напор на выходе газов, Щtм, °С | V» вп2-t’ вп2 | 328-220=144 |
| Средний температурный напор, Щtвп2, °С |
|
|
|
Тепловосприятие второй ступени пароперегревателя, Qт.вп2, |
|
18,4996·114·5700/14431,9=832,9492 |
| Несходимость тепловосприятия, dQт.вп2, % |
|
(793,3257-832,9492) ·100/793,3257=4,99<5 % расчет окончен |
=200
=92
=19,7738
=9,0635
10.4.3 Расчет первой ступени водяного экономайзера
Расчет проводится согласно рекомендациям данным для расчета второй ступени экономайзера
Таблица 13
| Наименование величины | Расчетная формула или страница[1] | Результат расчета |
| Наружный диаметр труб, d, мм | Из чертежа | 32 |
| Внутр. диаметр труб, dвн, мм | Из чертежа | 25 |
| Поперечный шаг, S1, мм | Из чертежа | 80 |
| Продольный шаг, S2, мм | Из чертежа | 64 |
| Число рядов труб на выходе из коллектора, ZР, шт | [1, с.99] | 2 |
| Число труб в ряду, Z1, шт |
|
(12,0513-0,08)0,08=150,2 |
| Число рядов труб, Z2, шт | Принимаем с последующим уточнением | 28 |
| Живое сечение для прохода газов, Fжэ1, м2 | Fжэ1= Fжэ2 | 48,2592 |
| Поверхность нагрева, Fэ1, м2 | Fэ1=pЧ Lэ1ЧZ1ЧZ2Ч ZР |
3,14Ч0,032Ч6,2Ч150,2Ч28Ч Ч2=5239,9757 |
| Длина трубок в экономайзере, L э1, м | из чертежа | 4,3 |
| Температура газов на входе в первую ступень, V’э1, °С | V’э1= V»вп2 | 328 |
|
Энтальпия газов на входе в первую ступень, Н’э1, |
Н’э1= Н»вп2 | 2874,3385 |
| Тем-ра воды на входе в первую ступень, t’э1, °С | t’э1= tпв | 240 |
|
Энтальпия воды на входе в первую ступень, h’э1, |
[1, таблица 3] по Рпв | 1239,5 |
| Тем-ра воды на выходе из первой ступени, t’’э1, °С | t’’э1= t’э1 [1, с.72] | 264 |
|
Энтальпия воды на выходе из первой ступени, h’’э1, |
h’’э1= h’э1 | 1296,8368 |
|
Тепловосприятие по балансу, Qбэ1, |
|
88,88·(1296,8368-1239,5)/14,4319=353,1132 |
|
Энтальпия газов на выходе из ВЭК, Н»э1, |
|
2874,3385+0,02·173,0248-353,1132/0,99=2531,3735 |
| Изменение избытка воздуха в первой ступени, Щaэ1 | №5 расчета | 0,02 |
| Температура газа на выходе из вэ, V»э1, °С | №5 расчета | 251 |
| Средняя температура воды, tэ1, °С |
|
(240+264)/2=252 |
| Средняя температура газов, Vэ1, °С |
|
|
|
Средняя скорость газов, wгэ1, |
|
14,4319·5,24·(374+273)/ (273·48,2592)=3,7138 |
|
Коэффициент теплоотдачи конвекцией от газов к шахматному пучку, aк, |
aк =СSЧCZЧ CФЧaн | 58Ч0,75 Ч0,7Ч99=30,1455 |
| Поправка на компоновку пучка, СS | Из расчета второй ступени | 0,7 |
| Поправка на число поперечных труб, CZ | [1, с.125] СZ =¦(z2) | 0,75 |
| Поправка, CФ | [1, с.123] СФ=¦(rН2О,Vэ1) | 0,99 |
| Объемная доля водяных паров, rН2О, | №5 расчета | 0,0738 |
|
Нормативный коэффициент теплоотдачи конвекцией от газов, aн, |
[1, с.124] aн=¦(w гэ1Чd) |
58 |
|
Коэффициент теплоотдачи излучением, a1, |
a1=aк | 30,1455 |
|
Коэффициент теплопередачи, Кэ1, |
|
30,1455/(1+0,0063·30,1455)=25,3349 |
|
Коэффициент загрязнения стенки, e, |
[1, с.143, рисунок 6.16] | 0,0063 |
|
Температурный напор на выходе газов, |
V’э1- t»э1 | 328-264=64 |
|
Температурный напор на входе газов, |
V»э1- t’э1 | 251-240=11 |
| Средний температурный напор, Щtэ1, °С |
|
(64+11)/2=37,5 |
|
Тепловосприятие первой ступени экономайзера, Qт.э, |
|
55239,9757·25,3349·37,5/14431,9=344,95 |
| Несходимость тепловосприятия, dQтэ1, % |
|
(353,1132-344,95) ·100/353,1132=2,31 расчет окончен |
10.4.4 Расчет первой ступени воздухоподогревателя
Диаметры трубок, их длину шага и количество, а так же глубину установки в конвективной шахте принять из расчета второй ступени воздухоподогревателя.
Таблица 14
| Наименование величины | Расчетная формула или страница[1] | Результат расчета |
| Поверхность нагрева, Fвп1, м2 | Fвп1= 3ЧpЧdЧ Lвп1Ч Z1Ч Z2 | 18200,34 |
| Сечение для прохода газов по трубам, Fгвп1, м2 | Из расчета второй ступени | 19,7738 |
| Температура газов на входе в первую ступень, V’вп1, °С | V’вп1= V’’э1 | 251 |
|
Энтальпия газов на входе в первую ступень, Н’вп1, |
Н’вп1= Н’’э1 | 2531,3735 |
| Температура воздуха на входе в первую ступень, t’вп1, °С | №6 расчета | 30 |
|
Энтальпия воздуха на входе в первую ступень, h’вп1, |
№6 расчета | 267,2652 |
| Температура воздуха на выходе из первой ступени, T’’вп1, °С | t’’вп1= t’вп2 | 170 |
|
Энтальпия этого воздуха, H’’вп1, |
№6 расчета | 1539,0148 |
|
Тепловосприятие первой ступени, Qбвп1, |
|
|
| Отношение количества воздуха за вп к теоретически необходимому, bвп | Из расчета второй ступени воздухоподогревателя | 1,11 |
| Присос воздуха в воздухоподогреватель, Щa вп1 | Щa вп1=Щa вп2 | 0,03 |
|
Энтальпия газов на выходе из взп, Н»вп1, |
|
2531,3735+0,03·173,0248-1430,7183/0,99=1091,3942 |
| Температура газов на выходе, V’’вп1, °С | №6 расчета по Н»вп1 | 121 |
| Средняя температура газов, Vвп1, °C |
|
(251+121)/2=186 |
|
Ср. скорость газов, wгвп1, |
|
14,4319·5,24·(186+273)/(273·19,7738)=6,43 |
|
Коэффициент теплоотдачи конвекцией от газов к поверхности, aк, |
aк =СLЧ CФЧaн | 1,1Ч1Ч26= 28,6 |
|
Нормативный коэффициент теплоотдачи конвекцией от газов, aн, |
[1, с.130, рис. 6.6 ] aн=¦(w гэ1Чdвн) |
26 |
| Поправка на относительную длину трубок, CL |
[1, с.123] СL =¦(Lвп1/dвн) |
1,1 |
| Поправка, CФ | [1, с.130] СФ=¦(zН2О,Vвп1) | 1 |
| Объемная доля водяных паров, rН2О | №5 расчета | 0,0725 |
|
Коэффициент теплоотдачи излучением от газов к поверхности, aл, |
aл=0,5Ч(aнлЧξэ2) | 0,5∙0,180∙26=2,34 |
|
Коэффициент теплоотдачи от газов к поверхности, a1, |
a1=aк+aл | 28,6+2,34=30,94 |
|
Коэффициент теплоотдачи от поверхности к воздуху, a2, |
a2=aк [1, с.177, таблица 6.2] |
28,6 |
|
Коэффициент теплопередачи, К, |
|
0,9·30,94·28,6/(30,94+28,6)=13,3758 |
| Коэффициент использования воздухоподогревателя, z | [1, с.147, таблица 6.6] | 0,9 |
| Температурный напор на входе газов, Щtб, °С | V’вп1-t»вп1 | 251-170=81 |
| Температурный напор на выходе газов, Щtм, °С | V»вп1-t’вп1 | 121-30=91 |
| Средний температурный напор, Щtвп1, °С |
|
(81+91)/2=86 |
|
Тепловосприятие первой ступени пароперегревателя, Qт.вп1, |
|
18200,34·13,3758·86/14431,9=1450,6895 |
| Несходимость тепловосприятия, dQт.вп1, % |
|
(1430,7183-1450,6895) ·100/1430,7183=1,39% расчет окончен |
11. Определение неувязки котлоагрегата
Расчет сведен в таблицу 15
| Потеря тепла с уходящими газами, q2, % |
|
|
| КПД, hпг, % | hпг=100-(q2+ q3+ q4+ q5+ q6) | 100-(4,6498+0+0,5+0,48+0,9615)=93,4087 |
|
Расход топлива, В, |
|
|
|
Тепло воздуха, Qв, |
|
|
|
Полезное тепловыделение в топке, Qт, |
|
|
|
Удельное тепловосприятие топки, Qлт, |
|
|
| Определение неувязки, /ΔQ/ |
|
16606,154*0.934087 – (7849,841972+883,809+2109,0099+2001,8914+520,6512+344,95+832,9492+1450,6895)*(100-1.5/100)=-426,6607 |
| Несходимость баланса, /dQ/, % |
/ΔQ/*100/ |
426,6607*100/16606,154=2,5733% |
Список используемой литературы
Компоновка и тепловой расчет парового котла: Учеб. пособие для вузов/ Ю.М. Липов, Ю.Ф. Самойлов, Т.В. Виленский. – М.: Энергоатомиздат, 1988.- 208 с.: ил.
Теплоэнергетика и теплотехника. Общие вопросы. Справочник. //Под ред. Григорьев В.А., Зорин В.М. – М.: Энергия, 1980.
Котельные установки и парогенераторы (тепловой расчет парового котла): Учебное пособие / Е.А. Бойко, И.С. Деринг, Т.И. Охорзина. Красноярск: ИПЦ КГТУ, 2005. 96 с.
Котельные установки и парогенераторы (конструкционные характеристики энергетических котельных агрегатов): Справочное пособие для курсового и дипломного проектирования студентов специальностей 1005 – «Тепловые электрические станции», 1007 – «Промышленная теплоэнергетика» / Сост. Е.А. Бойко, Т.И. Охорзина; КГТУ. Красноярск, 2003. 223с.