Проверочно-конструкторский расчет парового котла БКЗ-75-39ФБ

Рациональная компоновка парового котла, оценка размеров топки и поверхностей нагрева. Выполнение расчета на прочность, выбор материала поверхностей нагрева, выполнение гидравлических и аэродинамических расчетов и выбор вспомогательного оборудования.

Рубрика Физика и энергетика
Вид курсовая работа
Язык русский
Дата добавления 09.08.2012
Размер файла 2,6 M

Отправить свою хорошую работу в базу знаний просто. Используйте форму, расположенную ниже

Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.

Размещено на http://www.allbest.ru

5

Размещено на http://www.allbest.ru

Проверочно-конструкторский расчет парового котла БКЗ-75-39ФБ

Содержание

Задание

Введение

Расчетно-технологическая схеме парового котла

Раздел 1. Определение коэффициента полезного действия паровых котлов

1.1 Составление расчетно-технологической схемы трактов парового котла. Выбор коэффициентов избытка воздуха

1.2 Топливо и продукты горения

1.3 Тепловой баланс парового котла. Определение расчетного расхода топлива

Раздел 2. Проверочный тепловой расчёт топочной камеры и фестона парового котла

2.1 Выбор схемы топливосжигания

2.2 Проверочный расчёт топки

2.3 Проверочный расчёт фестона

Раздел 3. Проверочно-конструкторский расчет пароперегревателя и хвостовых поверхностей нагрева паровых котлов

3.1 Определение тепловосприятий пароперегревателя, экономайзера, воздухоподогревателя. Тепловой баланс парового котла

3.2 Проверочно-конструкторский расчет пароперегревателя

3.3 Проверочно-конструкторский расчёт водяного экономайзера

3.4 Проверочно-конструкторский расчет воздухоподогревателя

Раздел 4. Пуск и останов котла

4.1 Пуск котла

4.2 Останов котла

Список литературы

Введение

расчет паровой котел

В данном проекте выполнен проверочно-конструкторский расчет парового котла БКЗ-75-39ФБ. Конструкторский и проверочный расчеты различают в зависимости от поставленной задачи.

Конструкторский расчет имеет целью выбрать рациональную компоновку парового котла, определить размеры топки и всех поверхностей нагрева. В результате получают данные, необходимые для расчета на прочность, выбора материала поверхностей нагрева, выполнения гидравлических и аэродинамических расчетов и выбора вспомогательного оборудования.

Проверочный расчет выполняют для существующей конструкции парового котла. Он ставит своей целью определение параметров рабочих сред (воды, пара, воздуха и продуктов горения) на границах поверхностей нагрева при заданных конструктивных характеристиках последних.

Данный проверочно-конструкторский тепловой расчет парового котла включает проверочный расчет топки и фестона и проверочно-конструкторские расчеты пароперегревателя, водяного экономайзера, воздухоподогревателя. Предварительно выполняются расчеты по топливу, воздуху, продуктам горения, тепловому балансу. Затем выполняются чертежи продольного и поперечного разрезов парового котла.

В ходе работы принимается ряд допущений: состав и характеристики топлива и соответственно состав и энтальпии продуктов горения, а также воздуха задаются табличными; при сжигании твердых топлив принимаются топки с твердым шлакоудалением; компоновка водяного экономайзера и трубчатого воздухоподогревателя принимается одноступенчатой (последовательной).

Котлоагрегаты типа БКЗ-75-39ФБ

Котельный агрегат блочной конструкции типа БКЗ-75-39ФБ предназначен для работы на бурых и каменных углях, торфе, антрацитовом штыбе и тощих углях. Котел - однобарабанный, с естественной циркуляцией, выполнен по П-образной схеме. Топочная камера объемом 460,2 м2 полностью экранирована трубами диаметром 60 мм и толщиной стенки 3 мм. Трубы фронтового, заднего экранов и нижней части образуют холодную воронку. В верхней части трубы заднего экрана разведены в четырехрядный фестон.

Для сжигания каменных углей топка котла оборудуется тремя пылеугольными горелками, расположенными с фронта котла и четырьмя, но расположенными по две на каждой боковой стенке.

Барабан котла внутренним диаметром 1500 мм. И толщиной стенки 36 мм выполнен из стали 16ГС. В барабане имеется чистый отсек первой ступени испарения и два солевых отсека второй ступени (по торцам барабана) оборудованные внутрибарабанными циклонами, третья ступень вынесена в выносные циклоны, пар из которых поступает в барабан.

Пароперегреватель - конвективный, вертикального исполнения, змеевиковый с коридорным расположением труб (первые четыре ряда первой ступени фестонированы), выполнен из двух блоков, расположенных в поворотном газоходе между топкой и опускным газоходом. Температура перегрева регулируется поверхностным пароохладителем.

Экономайзер стальной трубчатый с шахматным расположением труб кипящего типа, гладкотрубный.

Воздухоподогреватель стальной трубчатый вертикального типа с шахматным расположением труб.

Каркас котла металлический, сварной конструкции с обшивкой. Обмуровка трехслойная в виде плит облегченного типа, закрепляемых на каркасе.

1-бункер сырого топлива; 2-питатель сырого угля (ПСУ); 3- мельница; 4-барабан; 5- опускные трубы; 6-экран; 7-пароперегреватель; 8- экономайзер; 9 - воздухоподогреватель; 10 - золоуловитель; 11- дымосос; 12 - дутьевой вентилятор; 13 - пароохладитель; 14 - питательный узел

Раздел 1. Определение коэффициента полезного действия паровых котлов

1.1 Составление расчетно-технологической схемы трактов парового котла. Выбор коэффициентов избытка воздуха

Расчетно-технологическую схему трактов парового котла с отражением компоновки поверхностей нагрева составляем на основе чертежей парового котла и задания на проектирование (рис. 1.1).

збыток воздуха в топке поддерживают, исходя из условий экономичного сжигания топлива. Так как в топку, кроме организованно поступающего из воздухоподогревателя горячего воздуха, проникает атмосферный холодный воздух из-за присоса в системе пылеприготовления и в топке, количество горячего воздуха уменьшают с учетом этого присоса до определенной величины.

Величину коэффициента избытка воздуха на выходе из топки равной 1,2. По таблице 1.1 [1, стр. 5] для заданного парового котла находим значения присосов воздуха в газоходы.

Табл. 1.1 Присосы воздуха в газоходы паровых котлов при номинальной нагрузке

Элементы парового котла

Величина присосов

Топочная камера

0,100

Котельные пучки

0,000

Пароперегреватели

0,030

Экономайзеры

0,020

Воздухоподогреватели (трубчатые)

0,030

Вычисляем коэффициенты избытка воздуха за каждым газоходом, а также их средние значения. Результаты заносим в таблицу 1.2.

Табл 1.2. Избытки воздуха и присосы по газоходам

Газоходы

Коэф. избытка воздуха за газоходом,

Величина присоса,

Средний коэф. избытка воздуха в газоходе,

Топка и фестон

Пароперегреватель

,230

Экономайзер

Воздухоподогреватель

1.2 Топливо и продукты горения

1.2.1 Для заданного вида и марки топлива из таблицы П.1 [1, стр.104] выписываем элементный состав рабочей массы, величину теплоты сгорания , температурную характеристику золы , выход летучих , записываем номер строки топлива и сводим все данные в таблицу 1.3.

Табл 1.3. Расчетная характеристика топлива

№ п/п

Бассейн, месторождение

Марка

Рабочая масса топлива, состав, %

,

, %

,

31

Кузнецкий

Д

11,5

15,9

0,4

56,4

4,0

1,9

9,9

21,9

40,5

1000

Рассчитываем приведенные влажность и зольность по формулам:

Проверим баланс элементного топлива:

(1.3)

1.2.2 Теоретические объемы воздуха и продуктов горения при , , P=101,3 кПа выписываем из табл. П.1 [1, стр.104]:

1.2.3 При объемы продуктов горения, объемные доли трехатомных газов и водяных паров , безразмерную концентрацию золы , массу газов , их плотность рассчитывают по всем газоходам для средних и конечных значений . Результаты вычислений сводим в таблицу 1.4. Для золы, уносимой газами, .

Табл 1.4. Объемы и массы продуктов горения, доли трехатомных газов и водяных паров, концентрация золы.

п/п

Величина

Единицы

Газоходы

Топка и фестон

Пароперегреватель

Экономайзер

Воздухоподогреватель

1

Коэффициент избытка воздуха за газоходом

-

1,200

1,230

1,250

1,280

2

Коэффициент избытка воздуха средний в газоходе

-

1,200

1,215

1,240

1,265

3

=

За

м3/кг

3/ м3)

0,6985

-

-

0,7059

Ср

-

0,6999

0,7022

0,7046

4

За

м3/кг

3/ м3)

7,4705

-

-

7,9383

Ср

-

7,5583

7,7046

7,8510

5

За

-

0,1419

-

-

0,13352

Ср

-

0,1402

0,1376

0,1335

6

За

-

0,0935

-

-

0,0889

Ср

-

0,0926

0,0911

0,0897

7

За

-

0,2354

-

-

0,2224

Ср

-

0,2328

0,2287

0,2247

8

За

кг/кг

(кг/м3)

9,8681

-

-

10,4710

Ср

-

9,9809

10,1690

10,3570

9

За

кг/кг

0,0153

-

-

0,0144

Ср

-

0,0151

0,0148

0,0146

10

За

кг/м3

1,3209

-

-

1,3188

Ср

-

1,3205

1,3198

1,3192

1.2.2 Энтальпия воздуха и продуктов горения , при для табличных значений рабочей массы твердого топлива берем из таблицы П.3 [1, стр.23-24] во всем диапазоне температур газов ().

1.2.3 Энтальпии продуктов горения при рассчитываем по формуле:

. (1.4)

(1.5)

1.2.6 Результаты расчетов энтальпии сводим в табл. 1.5

Табл. 1.5. Энтальпия воздуха и продуктов горения по газоходам парового котла (ккал/кг или ккал/м3).

Газоход

Температура газов , 0С

,

,

1

2

3

4

5

6

7

8

Топка и фестон

(при )

2200

23694

19574

3914,8

417,2001

28026,0001

-

2100

22500,5

18610

3722

398,3189

26620,8188

1405,181

2000

21307

17646

3529,2

379,4376

25215,6376

1405,181

1900

20127,5

16681,5

3336,3

360,5564

23824,3563

1391,281

1800

18948

15717

3143,4

330,1953

22421,5953

1402,761

1700

17784

14777

2955,4

311,7672

21051,1672

1370,428

1600

16620

13837

2767,4

283,3698

19670,7698

1380,397

1500

15474,5

12897

2579,4

265,697

18319,5969

1351,173

1400

14329

11957

2391,4

239,1122

16959,5121

1360,085

1300

13210

11028,5

2205,7

205,5791

15621,7790

1337,733

1200

12092

10100

2020

182,1663

14294,1663

1327,613

1100

10989

9196

1839,2

165,7019

12993,9018

1300,264

1000

9886

8292

1658,4

148,6332

11693,0332

1300,869

900

8803

7400,5

1480,1

132,1688

10415,2688

1277,764

800

7720

6509

1301,8

115,8553

9137,6553

1277,613

Пароперегреватель

700

6681

5644,5

1298,235

99,9951

8079,2301

-

600

5642

4780

1099,4

84,588

6825,988

1253,242

500

4650

3951

908,73

69,1809

5627,9109

1198,077

400

3658

3122

718,06

54,378

4430,438

1197,473

Экономайзер

500

4650

3951

987,75

69,1809

5706,9309

-

400

3658

3122

780,5

54,378

4492,878

1214,053

300

2718,5

2329

582,25

39,8772

3340,6272

1152,251

Воздухоподогреватель

300

2718,5

2329

652,12

39,8772

3410,4972

-

200

1779

1536

430,08

25,54256

2234,62255

1175,875

100

877

764

213,92

12,20484

1103,12484

1131,498

1.3 Тепловой баланс парового котла. Определение расчетного расхода топлива

1.3.1 Тепловой баланс составляют для установившегося состояния парового котла на 1 кг твердого топлива 0оС и 101,3 кПа

Общее уравнение теплового баланса имеет вид:

(1.7)

1.3.2 Располагаемое тепло топливо определяют по формуле:

где (1.8)

- низшая теплота сгорания рабочей массы твердого топлива;

- величина физического тепла топлива (учитывается только для мазута, т.е. в расчетах не учитываем);

- тепло, затраченное на разложение карбонатов (учитывается только при сжигании сланцев).

1.3.3 Потери тепла с уходящими газами находим по формуле:

- энтальпия уходящих газов при избытке воздуха ( и температуре;

- энтальпия теоретически необходимого количества холодного воздуха на входе в воздушный тракт;

- Отношение количества воздуха на входе в воздушный тракт к теоретически необходимому.

Температура холодного воздуха принимается равной 30оС, а энтальпия определяется по формуле:

1.3.4 Потери тепла с химическим и механическим недожогом определяем по таблице 1.8 [1, стр.15] в зависимости от вида топлива и производительности парового котла (, учитывая, что для данного каменного угля :

1.3.5 Энтальпию воздуха , присасываемого а газоходы котла, принимаем равной, тогда:

1.3.6 Потери тепла от наружного охлаждения котла находим по графику рис.1.2 [1, стр.16]

1.3.7 Потери с физическим теплом шлака не учитывают, если , следовательно, не учитываем

1.3.8 КПД парового котла брутто находим по методу обратного баланса:

, (1.12)

Разбивка потери тепла от наружного охлаждения по отдельным газоходам практически не сказывается на результатах расчета. Доли этой потери, приходящиеся на отдельные газоходы, для упрощения принимаются пропорциональными количествам тепла, отдаваемым газами в соответствующих газоходах.

При расчете конвективных поверхностей нагрева, долю потери тепла , приходящуюся на отдельные газоходы, учитывают введением коэффициента сохранения тепла:

1.3.9 Расход топлива, подаваемого в топку, рассчитываем по формуле:

- тепло, внесенное в топку воздухом, при его подогреве вне котла (учитывают только для мазута)

- тепло, внесенное в топку «форсуночным» паром

где количество теплоты, полезно отданное в паровом котле:

- количество выработанного перегретого пара (берется из задания);

- энтальпия перегретого пара (при по табл.1.9 [1, стр.18]);

- энтальпия питательной воды (при по табл. 1.10 [1, стр.18]).

- рабочее давление в барабане котла.

Для определения объемов продуктов сгорания и воздуха, а также тепла, отданного газами в поверхностях нагрева, вводится расчетный расход топлива, вычисляемый с учетом механической неполноты сгорания:

Раздел 2. Проверочный тепловой расчёт топочной камеры и фестона парового котла

2.1 Выбор схемы топливосжигания

Схему топливосжиганияния выбирают в зависимости от марки и качества топлива. В целях обеспечения полного выгорания топлива выбирают схему подготовки топлива к сжиганию, подачи его к горелкам, тип, число и схему размещения горелок на стенах топочной камеры. В курсовом проекте ограничиваются принципиальным решением этих вопросов.

Подготовку твердых топлив к сжиганию осуществляют в системах пылеприготовления, технологическая схема которых в основном зависит от типа выбранной мельницы.

Для парового котла производительностью 75 т/ч и сжигающего каменный уголь применяем систему пылеприготовления с двумя среднеходными мельницами (СМ) с прямым вдуванием пыли.

Основным фактором, влияющим на экономическую тонкость помола, является выход летучих . В соответствии с [5, стр. 57] для каменных углей тонкость размола находится в пределах: .

Производительность каждой из мельниц должна составлять 60% полного расхода топлива на паровой котел (то есть примерно 6,4 кг/с). В данном проекте, учитывая [5, стр. 71], для СМ устанавливаем центробежные сепараторы.

При сжигании каменных углей тип, число, схему расположения пылеугольных горелок на стенах топки, диаметр амбразур и площадь стен, не защищенных экранами, принимаем по чертежам заданного парового котла. Поскольку круглые горелки универсальны и применимы для любого твердого топлива [5, стр. 112], то в данном курсовом проекте каждый центробежный сепаратор соединяем с горелками двухулиточными ТКЗ. Для Кузнецкого угля с выходом летучих газов скорость аэросмеси на выходе из горелки принимаем 18-20 м/с, скорость вторичного воздуха - 22-25 м/с.

2.2 Проверочный расчёт топки

2.2.1 Определение конструктивных размеров и характеристик топочной камеры

Задачей проверочного расчета является определение температуры газов на выходе из топки при заданных её конструктивных размерах. Конструктивные размеры топочной камеры определяем по чертежам парового котла, заданного для курсового проекта, после чего заносим их в таблицу 2.1.

Таблица 2.1. Конструктивные размеры и характеристики топочной камеры

Наименование

величины

Обозначение

ед.

Источн. или формула

Топочные экраны

Выходное окно

Фронтовой

Боковой

Задний

Осн.

Х.В.

Осн.

Х.В.

Расчетная ширина экранированной стены

м

Чертеж и эскиз

6,075

6,075

5,800

6,075

6,075

6,075

Освещенная длина стены

м

Чертеж и эскиз

14,7

3,74

-

9,20

3,74

4,34

Площадь

стены

м2

89,30

22,72

71,51

55,89

22,72

26,36

Площадь участка стены, не закрытой экранами

м2

Чертеж и эскиз

2,4

-

-

-

-

-

Наружный диаметр труб

d

м

Чертеж и эскиз

0,06

0,06

0,06

0,06

0,06

-

Число труб в экране

z

шт

Чертеж и эскиз

81

81

64

81

81

-

Шаг экранных труб

S

м

Чертеж и эскиз

0,075

0,075

0,085

0,075

0,075

-

Относительный шаг труб

S/d

-

-

1,250

1,250

1,42

1,250

1,250

-

Расстояние от оси трубы до обмуровки

e

м

Чертеж и эскиз

0,100

0,150

0,100

0,100

0,150

-

Отн-ое расстояние до обмуровки

e/d

-

-

1,667

2,50

1,667

1,667

2,50

-

Угловой коэффициент экрана

x

-

Номогр. 1 [1,стр 123]

0,99

0,99

0,97

0,99

0,99

1

Коэф., учитывающий загрязнения

ж

-

Табл.2.2

[1, стр 31]

0,45

0,45

0,45

0,45

0,45

0,45

Коэф. тепловой эффективности экрана

ш

-

x ж

0,446

0,446

0,436

0,446

0,446

0,45

Угловой коэффициент экрана, x определяем по номограмме 1а рис. 2.3. [2, стр.13] в зависимости от S/d и l/d этого экрана.

Реальные условия работы экрана с учётом загрязнения их отложениями шлака и золы оценивают коэффициентом эффективности экрана =x· где

- коэффициент, учитывающий снижение тепловосприятия вследствие загрязнения экранных труб или нанесения на них слоя огнеупорного материала, принимаем =0,45 по табл. 2.2 [1, стр.31].

2.2.2 Среднее значение коэффициента тепловой эффективности для топки в целом определяем по формуле:

где

- расчётная площадь стен топки, которую определяем как сумму площадей, ограничивающих активный объём топки:

В числителе - алгебраическая сумма произведений коэффициентов тепловой эффективности экранов на соответствующие этим экранам площади стен, покрытые испарительными поверхностями. Вычитанием неэкранированных площадей учитываем снижение тепловой эффективности каждого экрана за счет неполного покрытия стен испарительными поверхностями.

2.2.3 Активный объём топочной камеры определяют по формуле:

=71,51 м2 - площадь боковой стены топки (табл. 2.1),

- ширина топки (табл. 2.1).

2.2.4 Эффективную толщину излучающего слоя в топке определяем по формуле:

2.2.4 Расчёт теплообмена в топке

Расчет суммарного теплообмена базируется на приложении теории подобия к топочному процессу.

2.2.5 Безразмерная температура газов на выходе из топочной камеры вычисляется по формуле:

где

- критерий поглощательной способности Бугера;

- критерий радиационного теплообмена Больцмана;

- адиабатическая температура горения топлива;

М - параметр, учитывающий влияние на интенсивность теплообмена относительно уровня расположения горелок, степени забалластирования топочных газов и других факторов;

- абсолютная температура газов на выходе из топки, К;

- температура газов, которая была бы при адиабатическом сгорании топлива, К;

2.2.6 Критерий Больцмана рассчитывается по формуле:

где

- расчетный расход топлива;

-поверхность стен топки;

-средняя суммарная теплоемкость продуктов сгорания 1 кг топлива в интервале температур (…);

- среднее значение коэффициента тепловой эффективности экранов;

-коэффициент сохранения тепла;

- коэффициент излучения абсолютно черного тела.

2.2.7Температура газов на выходе из топки:

2.2.8 Эффективное значение критерия Бугера:

Основной радиационной характеристикой продуктов сгорания служит критерий поглощательной способности (критерий Бугера):

где

-коэффициент поглощательной способности топочной среды

-давление в топке, для паровых котлов, работающих без наддува;

-эффективная толщина излучающего слоя.

При сжигании твердых топлив коэффициент поглощения топочной среды:

=0,20 - принимаем для каменного угля.

Коэффициент поглощения лучей частицами золы:

где

- концентрация золы в продуктах сгорания (табл. 1.4);

=0,80- принимаем для каменного угля.

Коэффициент поглощения лучей газовой фазой продуктов сгорания (:

где

=20 [1, стр.124];

- суммарная объемная доля трехатомных газов в продуктах сгорания (по табл. 1.4).

.

2.2.9 Для камерных топок параметр М рассчитывается по формуле:

=0,42 - принимаем при встречном расположении горелок;

-параметр забалластированности топочных газов.

где

-коэффициент рециркуляции газов, в нашем случае

-объем дымовых газов на выходе из топки (табл.1.4).

2.2.10 Относительный уровень расположения горелок в топке определяется по формуле:

где

=12,02 м -общая высота топки;

- уровень расположения горелок в ярусе, который находится как расстояние от середины холодной воронки до оси горелок в ярусе. При сжигании одного вида топлива и расположения горелок в несколько ярусов:

где

и т.д. -число горелок в первом, во втором и т.д. ярусах;

и т.д. - высота расположения осей ярусов.

2.2.11 Средняя суммарная теплоемкость продуктов сгорания на 1 кг топлива:

где

-энтальпия продуктов сгорания 1кг топлива при температуре

=9500С принимаем для камерных топках для сжигания каменных углей (табл.2.3 [1, стр.36]);

-определяется по полезному тепловыделению в топке при избытке воздуха .

2.2.12 Полезное тепловыделение в топке:

где

-располагаемое тепло;

-потери тепла от химической и механической неполноты сгорания топлива, потери с теплом шлака;

-тепло, вносимое в топку с паровым дутьем, принимаем применяем механические форсунки;

-тепло рециркулирующих газов в нашем случае отсутствует;

-тепло, вносимое в топку с воздухом:

где

-энтальпия теоретически необходимого количества воздуха при температуре за воздухоподогревателем при tГВ=250 0С принимается по табл. 1.5;

-энтальпия присасываемого воздуха,

Здесь находится по формуле:

где

- присос в системе пылеприготовления при сушке горячим воздухом, ;

-коэффициент избытка воздуха в месте отбора газов на рециркуляцию;

-коэффициент рециркуляции газов в низ топки или в горелки, в нашем случае

Полученная температура не отличается более, чем на от принятой.

2.2.13 По полученной температуре при находим и количество тепла, переданное излучением в топке:

Определяем тепловые нагрузки топочной камеры.

Удельное тепловое напряжение объема топки:

Данное значение не превышает допустимых значений по табл.1.8 [1, стр.15].

2.2.14 Удельное тепловое напряжение сечения топки в области горелок:

Где -сечение топки,

Значение удельного теплового напряжения сечения топки в области горелок превышает максимально допустимого значения для сжигания шлакующих каменных [1, стр. 38], с разрешения руководителя проекта допускаем, что полученное удельное тепловое напряжение сечения топки удовлетворяет условиям предотвращения шлакования экранов.

2.3 Проверочный расчёт фестона

2.3.1 В котле на выходе из топки расположен четырехрядный испарительный пучок, образованный трубами заднего топочного экрана с увеличенными поперечными и продольными шагами, называемый фестоном. Изменение конструкции фестона связано с большими трудностями и капитальными затратами, поэтому проводится проверочный расчёт фестона, целью которого является определение температуры газов за фестоном .

2.3.2 По чертежам парового котла составляем эскиз фестона в двух проекциях, на котором указываем все конструктивные размеры поверхности.

По чертежам и эскизу составляем таблицу конструктивных размеров и характеристик фестона. Определяем расчётную поверхность и площадь живого сечения для прохода газов.

2.3.3 Определяем длину трубы li в каждом ряду и количество труб в ряду zi. Поперечный шаг S1 равен учетверенному шагу заднего экрана топки, поскольку экран образует четыре ряда фестона. Xф принимаем равным единице, тем самым несколько увеличивается конвективная поверхность пароперегревателя (в пределах 5%), но существенно упрощается расчет. Продольные шаги определяем как среднее арифметическое значение, так как поверхности нагрева рядов близки между собой:

2.3.4 По средним значениям и определяем эффективную толщину излучающего слоя в соответствии с формулой [1, формула 4.23]:

2.3.5 Расположение труб в пучке шахматное, омывание газами - поперечное

Высоту газохода определяем в плоскости, проходящей по осям основного направления каждого ряда труб в границах фестона. Достаточно определить высоту газохода и площадь живого сечения для первого и последнего рядов труб, так как расчётная поверхность всех рядов труб близка по величине.

Ширина газохода одинакова для всех рядов фестона, её определяют как расстояние между плоскостями, проходящими через оси труб правого и левого боковых экранов.

Табл. 2.2. Конструктивные размеры и характеристики фестона.

Наименование величины

Обозначение

Единица

Ряды фестона

Для всего фестона

1

2

3

4

Наружный диаметр труб

d

м

0,06

0,06

0,06

0,06

0,06

Количество труб в ряду

zi

-

20

20

20

21

-

Длина трубы в ряду

li

м

5,20

5,16

5,12

5,22

-

Поперечный шаг труб

S1

м

0,300

0,300

0,300

0,300

0,300

Продольный шаг труб

S2

м

-

0,250

0,250

0,250

0,250

Угловой коэффициент фестона

Xф

-

-

-

-

-

1

Расположение труб

-

-

Шахматное

Расчётная поверхность нагрева

Hi

м2

14,70

14,77

14,88

15,82

60,17

Высота газохода

ai

м

4,98

-

-

4,92

-

Ширина газохода

b

м

6,075

6,075

6,075

6,075

-

Площадь живого сечения прохода газов

F

м2

24,30

-

-

23,70

24,00

Относительный поперечный шаг труб

S1/d

-

5,00

5,00

5,00

5,00

5,00

Относительный продольный шаг труб

S2/d

-

-

4,17

4,17

4,17

4,17

Эффективная толщина излучающего слоя

Sф

м

-

-

-

-

1,379

2.3.6 Площадь живого сечения для прохода газов в каждом ряду определяют по формуле:

где

- длина проекции трубы на плоскость сечения, проходящую через ось труб рассчитываемого ряда.

Определим площади живого сечения для первого ряда Fвх и последнего Fвых:

;

В соответствии с [1], так как

то среднюю площадь живого сечения находят как среднеарифметическое их значений:

2.3.7 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 (сгибов) в пределах фестона:

где - число труб в ряду, - длина трубы в ряду по её оси.

2.3.8 Расчётную поверхность нагрева фестона определяем как сумму поверхностей всех его рядов:

.

2.3.9 На правой и левой стенах газохода фестона расположена часть боковых экранов, поверхность которых не превышает 5% от поверхности фестона, и поэтому при тепловом расчете фестона дополнительную поверхность экрана в области фестона суммируют с поверхностью фестона:

2.3.10 Дополнительная поверхность экранов определяется как площадь боковых стен (правой и левой), покрытых экранами в газоходе фестона (снизу граница этих площадей проходит по оси первого ряда труб фестона), умноженная на угловой коэффициент бокового экрана хб (таблица 2.1):

где

=6,58 - поверхность стен боковых экранов, расположенная выше 1-ого ряда фестона, = 0,97.

Составляем таблицу исходных данных для проверочного теплового расчёта.

Табл. 2.3. Исходные данные для проверочного теплового расчёта

Наименование величин

Обозначение

Единица

Величина

Температура газов перед фестоном

997,6

Энтальпия газов перед фестоном

11662,37

Объём газов на выходе из топки при

7,4705

Объёмная доля водяных паров

-

0,0935

Суммарная объёмная доля трёхатомных газов

-

0,2354

Концентрация золы в газоходе

0,0153

Температура состояния насыщения при давлении в барабане

255

2.3.11 Ориентировочно примем температуру газов за фестоном на (30 -100) 0С ниже, чем перед ним:

(по табл.1.5)

2.3.12 По уравнению теплового баланса теплоносителя (продуктов горения) определяем балансовое тепловосприятие фестона:

По рекомендациям указаний [1, разд.4, формула (4,4) и (4.34)] определяем коэффициент теплопередачи и температурный напор по [4, формула (1.23)].

2.3.13 Коэффициент теплоотдачи :

Коэффициент теплоотдачи от газов к стенке для конвективных пучков труб определяется по [1, формула (4.5)]:

где

- коэффициент использования, для поперечно омываемых пучков труб принимается

- коэффициент теплоотдачи конвекцией;

- коэффициент теплоотдачи излучением.

2.3.14 Коэффициент теплоотдачи конвекцией от газов к стенке труб при поперечном омывании шахматных пучков дымовыми газами находят по номограмме 8 [1, стр. 129]. Для этого нужно определить среднюю скорость газового потока в фестоне по [1, формула 4.6]:

где

- площадь живого сечения для прохода газов,

- расчетный расход топлива,

- объем газов на 1 кг топлива (табл 1.4).

По средней скорости W, диаметру труб (60 мм) по номограмме 8 [1, стр. 128] находим коэффициент теплоотдачи конвекцией и определяем поправки по номограмме 7 [1, стр. 127] и формулам (4.15в) и (4.14а) [1,стр.91]:

· поправка на число рядов труб по ходу газов или воздуха:

При

· поправка на компоновку трубного пучка, зависящая от относительных шагов труб:

-коэффициент, определяемый в зависимости от относительного поперечного

шага и значения :

Т.о.

При

· поправка на изменение физических свойств среды в зависимости от средней температуры потока и объёмной доли водяных паров в дымовых газах:

при

Тогда согласно [1, стр. 90] коэффициент теплоотдачи конвекцией:

2.3.15 Коэффициент теплоотдачи излучением определяется в зависимости от температур потока и стенки (определяем по номограмме 18 [1, стр. 134] ) и степени черноты продуктов горения :

Для пользования номограммой 18 необходимо знать температуру загрязненной стенки рассчитываемой поверхности нагрева. Учитываем, что для фестона при давлении в барабане:

Тогда .

Степень черноты потока:

где

- суммарная оптическая толщина продуктов сгорания.

где

=40 - коэффициент ослабления лучей трёхатомными газами определили по монограмме 2 [1, стр.124];

Определяем по (2.11):

Тогда получим:

Коэффициент теплоотдачи излучением продуктов горения для запылённого потока:

Таким образом, коэффициент теплоотдачи от газов к стенке для фестона:

2.3.16 Коэффициент теплопередачи:

коэффициент тепловой эффективности по рис.4.1 [1, стр.87].

2.3.17 Температурный напор при постоянной температуре пароводяной смеси в фестоне:

Из уравнения теплопередачи для фестона находим тепловосприятие фестона по [1, формула 4.1]:

Тепловой баланс считаем действительным и принимаем вычисленные значения для дальнейшего расчета.

Раздел 3. Проверочно-конструкторский расчёт пароперегревателя и хвостовых поверхностей нагрева парового котла

3.1 Определение тепловосприятий пароперегревателя, экономайзера, воздухоподогревателя. Тепловой баланс парового котла

В целях уменьшения ошибок тепловосприятие пароперегревателя и воздухоподогревателя определяем по уравнению теплового баланса рабочего тела (пара, воздуха), а тепловосприятие экономайзера - по уравнению теплового баланса продуктов горения.

3.1.1 Тепловосприятие пароперегревателя:

где

- паропроизводительность парового котла;

- расчетный расход топлива;

-энтальпия перегретого пара;

- энтальпия сухого насыщенного пара;

- съём тепла в пароохладителе, служащем для регулирования температуры перегретого пара.

Тепло, воспринимаемое пароперегревателем за счёт излучения факела топки, принимаем равным нулю , угловой коэффициент фестона .

В этом случае полное тепловосприятие пароперегревателя численно совпадает с тепловосприятием конвекцией:

3.1.2 Для газохода пароперегревателя уравнение теплового баланса теплоносителя (дымовых газов) имеет вид:

где

- коэффициент сохранения тепла;

- энтальпия газов за фестоном;

- величина присоса воздуха в пароперегревателе;

- энтальпия холодного воздуха;

Решая его относительно искомой энтальпии газов за пароперегревателем, получим:

Эта энтальпия соответствует температуре (см. табл. 1.5.).

3.1.3 Тепловосприятие воздухоподогревателя

Тепловосприятие воздухоподогревателя определяется по уравнению теплового баланса рабочего тела (воздуха), так как температура горячего воздуха (после воздухоподогревателя) задана. Зависит от схемы подогрева воздуха. При отсутствии рециркуляции горячего воздуха, а также в случае отсутствия предварительного подогрева воздуха , тепловосприятие воздухоподогревателя, определяемое по уравнению теплового баланса:

где

- энтальпия теоретического объема горячего воздуха (

- энтальпия теоретического объёма воздуха перед воздухоподогревателем, подогретого за счёт подачи (рециркуляции) части горячего воздуха на всасывании дутьевого вентилятора или в специально установленных калориферах. Определяется по температуре для твёрдого влажного топлива

- присос воздуха в воздухоподогреватель, принимаемый равным перетечке с воздушной стороны;

- отношения количества воздуха, подаваемого в топку из воздухоподогревателя к теоретически необходимому:

Тепловосприятие воздухоподогревателя по теплоносителю (продуктам сгорания) имеет вид:

где

- энтальпия газов за водяным экономайзером;

- энтальпия уходящих газов;

- энтальпия теоретического объёма воздуха, определяемая температурой присасываемого воздуха:

Уравнение (3.7) решаем относительно энтальпии газов за экономайзером:

Полученное значение энтальпии газов за водяным экономайзером позволяет определить температуру дымовых газов за ним (см. табл.1.5.)

3.1.4 Тепловосприятие водяного экономайзера определяется по уравнению теплового баланса теплоносителя (дымовых газов)

Невязка теплового баланса парового котла:

Определение тепловосприятий поверхностей нагрева, граничных энтальпий и температур газов считается правильным, если неувязка:

невязка не превышает 0,5% от располагаемого тепла, значит расчёты выполнены верно.

3.2 Проверочно-конструкторский расчет пароперегревателя

3.2.1 Целью проверочно-конструкторского расчёта пароперегревателя является определение его расчётной поверхности нагрева при известных тепловосприятиях, конструктивных размерах и характеристиках, заданных 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.

3.2.2 По чертежам парового котла составляем эскиз пароперегревателя. На эскиз указываем конструктивные размеры поверхности

3.2.3 По чертежам и эскизу составим таблицу конструктивных размеров и характеристик пароперегревателя, определим фактические (по чертежу) поверхности нагрева, площади живых сечений для прохода газов и пара как для отдельных ступеней поверхности, так и в целом для всего пароперегревателя

Целесообразность разделения пароперегревателя на ступени обычно определяется характером взаимного движения сред (газов и пара) и размещением между ступенями пароохладителей. Поверхность нагрева для каждой ступени пароперегревателя определяют по наружному диаметру труб, полной длине змеевика (с учётом гибов) и числу труб в ряду (поперёк газохода) . Поверхность подвесных труб определяют аналогично и включают в поверхность ступени. В неё также включают поверхность труб, примыкающих к обмуровке, называемой дополнительной, которую определяют как произведение площади стены (потолка) , занятой этими трубами, на угловой коэффициент , определяемый по номограмме 1 [1, стр.123].

3.2.4 С учётом особенностей конструкции пароперегревателей поверхность нагрева каждой ступени определяется по формуле:

где

- число труб в ряду (поперёк газохода);

- полная длина змеевика (с учётом гибов), м;

- наружный диаметр трубы;

- поверхность, примыкающая к стене;

- угловой коэффициент, определяемый по номограмме 1 [1, стр.123], .

Табл. 3.1.Конструктивные размеры и характеристики пароперегревателя.

Наименование величин

Обозначение

Единица

Номер ступени по ходу газа

Весь пароперегреватель

1

2

Наружный диаметр труб

м

0,038

0,038

0,038

Внутренний диаметр труб

м

0,032

0,032

0,032

Число труб в ряду

шт.

72

72

-

Число рядов по ходу газов

шт.

8

16

24

Средний поперечный шаг труб

м

0,115

0,092

0,101

Средний продольный шаг труб

м

0,110

0,110

0,110

Средний относительный поперечный шаг

-

3,03

2,42

2,66

Средний относительный продольный шаг

-

2,89

2,89

2,89

Расположение труб

-

-

коридорное

Характер взаимного движения сред

-

-

Смешанный ток

-

Длина трубы змеевика

м

33,7

46,5

-

Поверхность, примыкающая к стене

м2

28,64

2,18

18,78

Поверхность нагрева

м2

318,34

401,66

720

Высота газохода на входе

м

4,5

2,68

-

Высота газохода на выходе

м

3,12

3,00

-

Ширина газохода

м

6,635

6,635

6,635

Площадь живого сечения для прохода газов на входе

м2

21,65

10,89

-

То же на входе

м2

12,49

13,01

-

То же среднее

м2

15,84

11,86

Средняя эффективная толщина излучающего слоя

м

-

-

0,3352

Глубина газового объёма до пучка

м

0,92

0,335

1,255

Глубина пучка

м

0,985

1,650

2,635

Количество змеевиков, включённых параллельно по пару

шт.

72

72

72

Живое сечение для прохода пара

м2

0,058

0,058

0,058

3.2.5 Площадь живого сечения для прохода газов при поперечном омывании газами пароперегревателя определяют на входе и выходе из каждой ступени:

где

- длина проекции первого или последнего ряда труб на соответствующую (входную или выходную) плоскость сечения, м;

- ширина газохода (между обмуровкой боковых стен), м;

- число труб в ряду для рассматриваемого сечения;

- наружный диаметр труб соответствующей ступени, м;

- высота газохода на входе в ступень и на выходе из нее, принимая в плоскости, проходящей через оси первого и последнего ряда труб, м.

3.2.6 Площадь среднего живого сечения

3.2.7 Площадь среднего живого сечения для прохода газов перегревателя в целом получаем усреднением живых сечений ступеней:

3.2.8 Площадь живого сечения для прохода пара:

Составляем таблицу исходных данных для проверочно-конструкторского расчёта пароперегревателя.

Табл. 3.2. Исходные данные для проверочно-конструктивного расчета пароперегревателя.

Наименование величины

Обозначение

Единица

Величина

Температура газов до пароперегревателя

960

Температура газов за пароперегревателем

592

Температура пара в состоянии насыщения

255

Температура перегретого пара

450

Средний удельный объём пара в пароперегревателе

0,0638

Конвективное тепловосприятие по балансу

4419,34

Средний объём газов в пароперегревателе (при )

7,5583

Объёмная доля водяных паров

-

0,0926

Суммарная объёмная доля трёхатомных газов

-

0,2328

Массовая концентрация золы в газоходе

0,0151

Средний удельный объём пара находится по удельным объёмам пара в состоянии насыщения при давлении в барабане и перегретого пара при его температуре и давлении после пароперегревателя :

Средний удельный объем пара определяем по формуле:

-удельный объем пара в состоянии насыщения при давлении в барабане;

- удельный объем перегретого пара.

3.2.10 Коэффициент теплопередачи определяется для перегревателя в целом по средним значениям необходимых величин из таблиц 3.1 и 3.2 и в соответствии с указаниями в разделе 4 [1].

Средняя температура газов:

При сжигании твёрдых топлив и коридорном расположении труб коэффициент теплопередачи определяется по формуле:

3.2.11 Коэффициент теплоотдачи

Коэффициент теплоотдачи от газов к стенке для конвективных пучков труб определяется по [1, формула (4.5)]:

где

- коэффициент использования, для поперечно омываемых пучков труб принимается

- коэффициент теплоотдачи конвекцией;

- коэффициент теплоотдачи излучением.

Определим среднюю скорость газового потока в пароперегревателе по:

где

- площадь живого сечения для прохода газов,

- расчетный расход топлива,

- объем газов на 1 кг топлива (табл 1.4).

3.2.11.1 Коэффициент теплоотдачи конвекцией:

где

- коэффициент теплоотдачи конвекцией, определяемый только диаметром труб и скоростью потока;

СZ - поправка на число рядов труб по ходу газов;

CS - поправка на компоновку трубного пучка, которую определяют в зависимости от относительных шагов труб;

СФ - поправка на изменение физических свойств среды в зависимости от средней температуры потока и объёмной доли водяных паров в дымовых газах;

По средней скорости W, диаметру труб (38 мм) по номограмме 8 [1, стр. 128] находим коэффициент теплоотдачи конвекцией и определяем поправки по номограмме 7 [1, стр. 127] и формулам (4.15в) и (4.14а) [1,стр.91]:

· поправка на число рядов труб по ходу газов или воздуха:

При

· поправка на компоновку трубного пучка, зависящая от относительных шагов труб:

-коэффициент, определяемый в зависимости от относительного поперечного

шага и значения :

Т.о.

При

· поправка на изменение физических свойств среды в зависимости от средней температуры потока и объёмной доли водяных паров в дымовых газах:

при

Тогда коэффициент теплоотдачи конвекцией:

3.2.11.2 Коэффициент теплоотдачи излучением определяется в зависимости от температур потока и стенки (определяем по номограмме 18 [1, стр. 134] ) и степени черноты продуктов горения :

Для определения необходимо знать температуру загрязнённой стенки рассчитываемой поверхности нагрева. При сжигании твердых топлив для конвективных пароперегревателей:

где

, где температура состояния насыщения рабочего тела при давлении в барабане.

Тогда .

Степень черноты потока:

где

- суммарная оптическая толщина продуктов сгорания.

Толщина излучающего слоя для гладкотрубных пучков:

- наружный диаметр труб;

- поперечный шаг труб;

- продольный шаг труб;

где

=70 - коэффициент ослабления лучей трёхатомными газами определили по монограмме 2 [1, стр.124];

Определяем по (2.11):

Тогда получим:

Коэффициент теплоотдачи излучением продуктов горения для запылённого потока:

При расчете пароперегревателя на полученную величинунеобходимо ввести поправку, связанную с наличием газового объёма, свободного от труб перед пароперегревателем и между отдельными пакетами, которые увеличивают передачу тепла излучением:

где

=1,255м и =2,635м - соответственно суммарная глубина пучка и суммарная глубина газового объёма до пучка;

А - коэффициент, при сжигании каменных углей А=0,4 [1, стр.94];

- температура газов в объёме камеры:

Таким образом, коэффициент теплоотдачи от газов к стенке для пароперегревателя:

3.2.12 Определяем коэффициент теплоотдачи от стенки к пару:

Определение средней скорости пара:

где

- средний удельный объём пара;

- паропроизводительность котла;

- площадь живого сечения для прохода пара.

По средней температуре и среднему давлениюопределяем по номограмме 12 и [1, стр.132]:

Тогда:

В итоге коэффициент теплопередачи:

3.2.13 Определение температурного напора в целом для всего пароперегревателя

Средний температурный напор для сложных схем включения ступеней поверхности нагрева определяем по формуле:

- коэффициент пересчёта от противоточной схемы к более сложной, определяется по номограмме 20 [1, стр.136] (один ход многоходовой среды противоточный, а другой - прямоточный):

P, R - безразмерные параметры:

Находим .

- температурный напор для противотока:

Среднеарифметический температурный напор для противотока:

Средний температурный напор:

Расчётная поверхность пароперегревателя по уравнению теплопередачи:

3.2.14 Невязка между расчётной и исходной поверхностью:

таким образом, необходимо увеличить число петель змеевика на величину , определяемую по формуле:

- наружный диаметр труб;

- число труб в ряду;

- высота газохода в изменяемой ступени пароперегревателя.

Данные изменения в компоновке пароперегревателя изображаем на эскизе и чертеже.

3.3 Проверочно-конструкторский расчёт водяного экономайзера

Целью расчёта является определение расчётной поверхности нагрева при известном тепловосприятии и заданных чертежами конструктивных размерах и характеристиках.

Табл. 3.3.Исходные данные к расчёту водяного экономайзера

Наименование величин

Обозначение

Размерность

Величина

Температура газов до экономайзера

0С

592

Температура газов за экономайзером

0С

368,2

Температура питательной воды

0С

110

Давление питательной воды перед экономайзером

47,52

Энтальпия питательной воды

463,9

Тепловосприятие по балансу

2596,04

Объём газов при среднем избытке воздуха

VГ

7,7046

Объёмная доля водяных паров

-

0,0911

Суммарная объемная доля трёхатомных газов

rп

-

0,2287

Массовая концентрация золы в газоходе

мзл

0,0148

Давление воды перед водяным экономайзером :

Определение энтальпии и температуры питательной воды после экономайзера.

3.3.1 Уравнение теплового баланса по рабочему телу:

где

- пропуск воды через экономайзер, при поверхностных пароохладителях, включенных по воде до водяного экономайзера

;

- расчетный расход топлива;

и - энтальпия питательной воды за экономайзером и перед ним соответственно:

где

- съем тепла в пароохладителе [1, стр.50];

Выражаем энтальпию за экономайзером :

Определяем температуру питательной воды до и после экономайзера:

Энтальпия воды (пара) в состоянии насыщения

энтальпия воды на выходе из экономайзера, т. е. поэтому экономайзер некипящего типа.

По чертежам парового котла составляем эскиз экономайзера в двух проекциях и указываем конструктивные размеры поверхности.

По чертежам и эскизу составим таблицу конструктивных размеров и характеристик экономайзера, определим исходные площади живых сечений для прохода газов и воды.

Табл. 3.4.Конструктивные размеры экономайзера.

Наименование величины

Обозначение

Единица

Величина

Наружный диаметр труб

м

0,032

Внутренний диаметр труб

м

0,026

Число труб в ряду

шт.

20

Число рядов труб по ходу газов

шт.

44

Поперечный шаг труб

м

0,1

Продольный шаг труб

м

0,052

Относительный поперечный шаг

-

3,125

Относительный продольный шаг

-

1,625

Расположение труб

-

шахматное

Характер взаимного движения труб

-

противоток

-

Длина горизонтальной части петли змеевиков

м

Длина проекции одного ряда труб на горизонтальную плоскость сечения

м

6,253

Длина трубы змеевика

м

139,8

Поверхность нагрева ЭКО

м2

810

Глубина газохода

м

2

Ширина газохода

м

6,7

Площадь живого сечения для прохода газов

м2

9,398

Эффективная толщина излучающего слоя

м

0,1575

Суммарная глубина газовых объёмов до пучков

м

3,74

Суммарная глубина пучков труб

м

2,226

Количество змеевиков, включённых параллельно по воде

шт.

41

Живое сечение для прохода воды

м2

0,0218

3.3.2 Поперечный шаг (в ряду) труб для всего экономайзера одинаков;

3.3.3 Средний продольный шаг определяют:

где

- суммарная глубина пучков труб;

- число рядов по ходу газа.

3.3.4 Площадь живого сечения для прохода газов:

где

- наружный диаметр труб;

- глубина газохода;

- ширина газохода;

- длина проекции ряда труб на горизонтальную плоскость.

3.3.5 Площадь живого сечения для прохода воды:

- количество змеевиков, включенных параллельно по воде ();

- внутренний диаметр труб.

3.3.6 Проверяем скорость продуктов горения на входе в экономайзер:

- расчетный расход топлива;

- средний объём продуктов горения в пароперегревателе (табл 1.4.);

- температура газов за пароперегревателем;

- площадь живого сечения для прохода газов.

Сравниваем получившуюся скорость с допустимой скоростью сжигания по табл. 3.6 [1, стр.73]:

3.3.7 Скорость воды на входе в экономайзер:

где

- паропроизводительность котла;

- удельный объём питательной воды на входе в экономайзер табл.1.10 [1, стр.18];

- площадь живого сечения для прохода воды.

Проверяем скорость воды на входе в экономайзер. Так как экономайзер некипящего типа, то для смывания пузырьков воздуха и газа с внутренней поверхности труб необходимо, чтобы Условие выполнено.

3.3.8 Поверхность нагрева экономайзера

где

= 0,032 м - наружный диаметр труб;

- количество змеевиков, включенных параллельно по воде

(-число труб в ряду);

- длина змеевика, м:

здесь - длина горизонтальной части петли змеевика.

Тогда:

3.3.9 Коэффициент теплопередачи определяется для перегревателя в целом по средним значениям необходимых величин из таблиц 3.3. и 3.4. и в соответствии с указаниями разд.4[1].

При сжигании твёрдых топлив и шахматном расположении труб коэффициент теплопередачи определяют по формуле:

- коэффициент тепловой эффективности.

- коэффициент теплоотдачи от газов к стенке:

здесь - коэффициент использования поверхности нагрева, учитывающий уменьшение её тепловосприятия за счёт неравномерного омывания поверхности газами, образования застойных зон и частичного перетекания газов мимо поверхности, для поперечно омываемых трубных пучков принимают ;

3.3.9.1 Коэффициент теплоотдачи конвекцией

- коэффициент теплоотдачи конвекцией, определяемый только диаметром труб и скоростью потока;

СZ - поправка на число рядов труб по ходу газов;

CS - поправка на компоновку трубного пучка, которую определяют в зависимости от относительных шагов труб;

СФ - поправка на изменение физических свойств среды в зависимости от средней температуры потока и объёмной доли водяных паров в дымовых газах;

Определим среднюю скорость газового потока в пароперегревателе по:

- площадь живого сечения для прохода газов,

- расчетный расход топлива,

- объем газов на 1 кг топлива (табл 1.4).

По средней скорости W, диаметру труб (32 мм) по номограмме 8 [1, стр. 128] находим коэффициент теплоотдачи конвекцией и определяем поправки по номограмме 7 [1, стр. 127] и формулам (4.15в) и (4.14а) [1,стр.91]:

· поправка на число рядов труб по ходу газов или воздуха:

При

· поправка на компоновку трубного пучка, зависящая от относительных шагов труб:

-коэффициент, определяемый в зависимости от относительного поперечного

шага и значения :

Т.о.

При

· поправка на изменение физических свойств среды в зависимости от средней температуры потока и объёмной доли водяных паров в дымовых газах:

при

Тогда коэффициент теплоотдачи конвекцией:

3.3.9.2 Коэффициент теплоотдачи излучением определяется в зависимости от температур потока и стенки (определяем по номограмме 18 [1, стр. 134] ) и степени черноты продуктов горения :

Для определения необходимо знать температуру загрязнённой стенки рассчитываемой поверхности нагрева. При сжигании твердых топлив для конвективных пароперегревателей:

Тогда .

Степень черноты потока:

где

- суммарная оптическая толщина продуктов сгорания.

Толщина излучающего слоя для гладкотрубных пучков:

- наружный диаметр труб;

- поперечный шаг труб;

- продольный шаг труб;

=140 - коэффициент ослабления лучей трёхатомными газами определили по монограмме 2 [1, стр.124];

Определяем по (2.11):

Тогда получим:

- находим по монограмме 18 [1, стр.134]

Коэффициент теплоотдачи излучением продуктов горения для запылённого потока:

При расчете пароперегревателя на полученную величинунеобходимо ввести поправку, связанную с наличием газового объёма, свободного от труб перед пароперегревателем и между отдельными пакетами, которые увеличивают передачу тепла излучением:

где

=3,740м и =2,226м - соответственно суммарная глубина пучка и суммарная глубина газового объёма до пучка;

А - коэффициент, при сжигании каменных углей А=0,4 [1, стр.94];

- температура газов в объёме камеры:

Таким образом, коэффициент теплоотдачи от газов к стенке для фестона:

Коэффициент теплопередачи для экономайзера:

Определение температурного напора.

3.3.10 Температурный напор определяем как среднелогарифмическую разность температур:

Расчётная поверхность экономайзера.

3.3.11 Расчетную поверхность экономайзера определяем по уравнению теплопередачи:

3.3.12 Невязка поверхностей нагрева:

Следовательно, нужно внести конструкторские изменения.

Требуемая длина змеевика:

Число рядов:

Принимаем

Высота пакета водяного экономайзера:

3.4 Проверочно-конструкторский расчет воздухоподогревателя

По чертежам парового котла составляем компоновку и эскиз трубного пучка воздухоподогревателя, на котором указываем все конструктивные размеры поверхности.

По чертежам и эскизу составим таблицу конструктивных размеров и характеристик экономайзера, определим исходные площади живых сечений для прохода газов и воды.

Таблица 3.5. Конструктивные размеры и характеристики воздухоподогревателя

Наименование величин

Обозначение

Размерность

Величина

Наружный диаметр труб

м

0,04

Внутренний диаметр труб

м


Подобные документы

  • Выбор расчетных температур и способа шлакоудаления. Расчет энтальпий воздуха, объемов воздуха и продуктов сгорания. Расчет КПД парового котла и потерь в нем. Тепловой расчет поверхностей нагрева и топочной камеры. Определение неувязки котлоагрегата.

    курсовая работа [392,1 K], добавлен 13.02.2011

  • Выбор типа котла. Энтальпия продуктов сгорания и воздуха. Тепловой баланс котла. Тепловой расчет топки и радиационных поверхностей нагрева котла. Расчет конвективных поверхностей нагрева котла. Расчет тягодутьевой установки. Расчет дутьевого вентилятора.

    курсовая работа [542,4 K], добавлен 07.11.2014

  • Расчетно-технологическая схема трактов парового котла. Выбор коэффициентов избытка воздуха. Топливо и продукты горения. Тепловой баланс парового котла. Определение расчетного расхода топлива. Выбор схемы топливосжигания. Проверочно-конструкторский расчет.

    курсовая работа [436,4 K], добавлен 23.05.2013

  • Выполнение теплового расчета стационарного парового котла. Описание котельного агрегата и горелочных устройств, обоснование температуры уходящих газов. Тепловой баланс котла, расчет теплообмена в топочной камере и конвективной поверхности нагрева.

    курсовая работа [986,1 K], добавлен 30.07.2019

  • Характеристики судовых паровых котлов. Определение объема и энтальпия дымовых газов. Расчет топки котла, теплового баланса, конвективной поверхности нагрева и теплообмена в экономайзере. Эксплуатация судового вспомогательного парового котла КВВА 6.5/7.

    курсовая работа [1,1 M], добавлен 31.03.2012

  • Особенности определения размеров радиационных и конвективных поверхностей нагрева, которые обеспечивают номинальную производительность котла при заданных параметрах пара. Расчётные характеристики топлива. Объёмы продуктов сгорания в поверхностях нагрева.

    курсовая работа [338,5 K], добавлен 25.04.2012

  • Составление расчётно-технологической схемы трактов парового котла. Выбор коэффициентов избытка воздуха. Определение расчётного расхода топлива. Определение конструктивных размеров и характеристик топки. Расчёт фестона и хвостовых поверхностей нагрева.

    курсовая работа [153,7 K], добавлен 12.01.2011

  • Определение объемов воздуха и продуктов сгорания, коэффициента полезного действия и расхода топлива. Расчет топки котла, радиационно-конвективных поверхностей нагрева, ширмового пароперегревателя, экономайзера. Расчетная невязка теплового баланса.

    дипломная работа [1,5 M], добавлен 15.11.2011

  • Принципиальное устройство парового котла ДЕ-6,5-14ГМ, предназначенного для выработки насыщенного пара. Расчет процесса горения. Расчет теплового баланса котельного агрегата. Расчет топочной камеры, конвективных поверхностей нагрева, водяного экономайзера.

    курсовая работа [192,0 K], добавлен 12.05.2010

  • Общая характеристика котла, его конвективной шахты. Описание основных параметров парообразующих поверхностей нагрева. Устройство пароперегревателя. Рекомендации по проведению теплового расчета, анализ полученных результатов. Составление баланса.

    курсовая работа [567,7 K], добавлен 17.02.2015

Работы в архивах красиво оформлены согласно требованиям ВУЗов и содержат рисунки, диаграммы, формулы и т.д.
PPT, PPTX и PDF-файлы представлены только в архивах.
Рекомендуем скачать работу.