Поверочный расчет конвективных поверхностей нагрева котла ТП–230

Размещено на http://www.allbest.ru/

Курсовая работа

Поверочный расчет конвективных поверхностей нагрева котла ТП-230

Самара 2013

Содержание

Введение

Задание

1. Описание конструкции котла

2. Расчетные характеристики топлива

3. Коэффициенты избытка воздуха

4. Объемы продуктов сгорания, объемные доли трехатомных газов и концентрации золовых частиц

5. Энтальпии продуктов сгорания

6. Тепловой расчет пароперегревателя I ступени (по ходу газов)

7. Конструктивный расчет пароперегревателя II ступени (по ходу газов)

8. Поверочный расчет воздухоподогревателя I ступени

9. Поверочный расчет водяного экономайзера I ступени

10. Поверочный расчет II ступени воздухоподогревателя

11. Конструктивный расчет водяного экономайзера II ступени

12. Расчет невязки теплового баланса котла

Литература

Введение

Котельный агрегат является сложным теплообменным аппаратом, в котором происходит горение топлива, осуществляется процесс передачи тепла от продуктов сгорания к поверхностям нагрева и от них к рабочему телу - котловой воде и пару. При постоянной нагрузке в каждой точке котла устанавливаются вполне определенные значения параметров воды, пара и греющих газов, коэффициентов теплопередачи.

Системы уравнений материальных и энергетических балансов связывают величины параметров рабочего тела и продуктов сгорания с величинами поверхностей нагрева, их конструктивными характеристиками.

Студенты кафедры "Тепловые электрические станции" по профилям "Технология воды и топлива на тепловых и атомных электрических станциях" и "Тепловые электрические станции" выполняют курсовую работу и курсовой проект по дисциплине "Котельные установки и парогенераторы".

В практикуме по выполнению курсовой работы даются рекомендации по расчету топки котла и фестона, которые являются предметом курсовой работы. В данном учебном пособие приведены описания компоновки и конструкции парового котла ТП-230, физических процессов, происходящих в поверхностях нагрева, даны указания к проведению теплового расчета конвективных поверхностей нагрева этого котла, что является предметом курсового проекта по курсу "Котельные установки и парогенераторы".

В курсовом проекте проводится конструктивно-поверочный расчет, который обязателен при проведении поверочного расчета котла при переводе его на сжигание топлива, элементный состав которого отличен от расчетного.

При поверочно-конструктивном расчете тепловой расчет обычно завершают на одной из конвективных поверхностей нагрева - чаще всего на второй ступени водяного экономайзера. Результатом такого расчета является определение величины ее поверхности нагрева.

Задание

Произвести поверочный тепловой расчет отдельных поверхностей нагрева и свести тепловой баланс котла ТП-230.

Характеристика котла ТП-230

1. Номинальная паропроизводительность Dном=212 т/ч=58,9 кг/с.

2. Температура перегретого пара tпп=497є C.

3. Давление перегретого пара pпп=10,7 MПа.

4. Давление в барабане котла pбар=11,5 МПа.

5. Температура питательной воды tпв =192єС.

6. Давление питательной воды рпв=12,7 МПа.

7. Вид топлива: каменный уголь, месторождение Межреческое, марка ГЖ, класс Р.

8. Топка имеет металлическую наружную обшивку.

1. Описание конструкции котла

По характеру движения рабочей среды парогенератор ТП-230 относится к агрегатам с естественной циркуляцией. Рабочая среда непрерывно движется по замкнутому контуру, состоящему из обогреваемых и не обогреваемых труб, соединенных между собой промежуточными камерами-коллекторами и барабанами. В обогреваемой части контура вода частично испаряется, образовавшийся пар отделяется от воды в барабанах и, пройдя через пароперегреватель, подается на турбину. Испарившаяся часть котловой воды возмещается питательной водой, подаваемой питательным насосом в водяной экономайзер и далее в барабан.

Парогенератор ТП-230 выполнен по П-образной схеме. В одной его вертикальной шахте расположена топочная камера, в другой экономайзер и воздухоподогреватель, вверху в поворотном горизонтальном газоходе размещается конвективный пароперегреватель.

Характерной особенностью парогенераторов этой серии является наличие двух барабанов, соединенных по пару и воде между собой пароперепускными трубами. Начальная стадия отделения пара от воды происходит в основном в разделительном барабане меньшего диаметра. Последующее осушение пара происходит в основном барабане большего диаметра. Водоопускные трубы включены в основной барабан около его нижней образующей.

Размещение над топочной камерой двух барабанов хорошо компонуется с конструкцией топочных экранов. Сверху топка ограничивается потолочными трубами, которые являются продолжением труб фронтального экрана и включаются верхними концами непосредственно в разделительный барабан.

Дымовые газы выходят из топочной камеры через разведенные (фестонированные) в 4 ряда трубы заднего экрана, также включенные верхними концами в разделительный барабан.

Подъемные трубы работают друг с другом параллельно, однако их конфигурация, длина, освещенность факелом различна. Для обеспечения надежной циркуляции их группируют в отдельные контуры. В контур циркуляции включают подъемные трубы, идентичные по своему гидравлическому сопротивлению и тепловой нагрузке. Каждый отдельный контур имеет свои опускные трубы. В котле ТП-230 16 контуров циркуляции; по 3 контура на боковых экранах и по 5 на фронтовом и заднем экранах Пароперегреватель чисто конвективного типа. Регулирование температуры перегретого пара производится двумя пароохладителями поверхностного типа. Охлаждение и частичная конденсация пара осуществляется за счет нагрева части питательной воды, отводимой с этой целью из питательной линии в пароохладитель.

Двухступенчатый экономайзер, служащий для подогрева питательной воды уходящими газами, состоит из отдельных пакетов змеевиков.

Трубчатый воздухоподогреватель, предназначенный для нагрева дутьевого воздуха, транспортирующего угольную пыль при сжигании твёрдого топлива и подаваемого в зону горения топлива, состоит из двух ступеней, между которыми размещается нижняя часть (ступень) экономайзера.

2. Расчетные характеристики топлива

- влажность Wp=11,0;

зольность Аp=22,3

сера колчеданная SPk=2,1

сера органическая SPop =1,0;

- углерод Сp=52;

водород Hp=3,7;

азот Np=1,1;

кислород Оp=6,8.

Низшая теплота сгорания Q p H =20,52 МДж/кг.

Приведенные характеристики, %, кг/МДж:

- влажность WП =2,24

- зольность АП =4,55

Коэффициент размолоспособности Кло=

Выход летучих на горючую массу VГЛ =44,0%.

3. Коэффициенты избытка воздуха

Коэффициент избытка воздуха на выходе из топки для камерной топки с твердым удалением шлака принимаем по таблице 1.7 [1], б=1,2.

Присосы воздуха в газоходах котла (на выходе из газохода) принимаем по табл. 1.8 [1]:

- присосы воздуха в топку ?бт=0,08;

присосы воздуха в фестон ?б ф =0;

присосы воздуха в пароперегреватель II ст. ?б ппII =0,0l5;

присосы воздуха в пароперегреватель I ст. ?б ппI=0,015;

присосы воздуха в экономайзер II ст. ?б экII =0,02;

присосы воздуха в воздухоподогреватель II ст. ?б впII =0,03;

присосы воздуха в экономайзер I ст. ?б экI =0,02;

присосы воздуха в воздухоподогреватель I ст. ?б впI =0,03;

присосы воздуха в систему пылеприготовления ?б пл =0,l.

4. Объемы продуктов сгорания, объемные доли трехатомных газов и концентрации золовых частиц

Таблица 1. Объемы продуктов сгорания, объемные доли трехатомных газов и концентрации золовых частиц

Величина и расчетная формула	Газоход
	Топка, фестон	п/п I ст.	п/п II ст.	эк. II ст.	вп. II ст.	эк. I ст.	вп. I ст.
1	2	3	4	5	6	7	8
1. Коэффициент избытка воздуха за поверхностью нагрева б"=бт+??бi	1,2	1,215	1,23	1,25	1,28	1,3	1,33
2. Средний коэффициент избытка воздуха в поверхности нагрева бср =(б'+б")/2	1,2	1,2075	1,2225	1,24	1,265	1,29	1,315
3. Объем водяных паров, м3/кг	0,566	0,567	0,568	0,570	0,572	0,574	0,576
4. Полный объем газов, м3/кг	6,620	6,660	6,738	6,830	6,962	7,093	7,224
5. Объемная доля водяных паров	0,085	0,085	0,084	0,083	0,082	0,0809	0,079
6. Объемная доля трехатомных газов	0,140	0,139	0,138	0,136	0,133	0,131	0,128
7. Доля трехатомных газов и доля водяных паров.	0,225	0,224	0,222	0,219	0,215	0,211	0,207
8. Масса дымовых газов при сжигании твердого топлива, кг газов/кг сож. топл.	8,780	8,827	8,928	9,05	9,219	9,388	9,553
9. Безразмерная концентрация золовых частиц кг золы/кг газов	0,0348	0,0346	0,0342	0,0338	0,03318	0,0325	0,0320

5. Энтальпии продуктов сгорания

Таблица 2. Энтальпии продуктов сгорания, кДж/кг (Н - таблица)

Поверхность нагрева
Топочная камера, фестон	2200 2000 1800 1600 1400 1200 1000 800	20840 18732 16687 14636 12617 10649 8698 6780	17573 15820 14025 12367 10712 9089 7471 5852	3514,6 3164 2805 2473,4 2142,4 1817,8 1494,2 1170,4	24354,6 22664,4 20160,6 17683,2 15243,6 12835,7 10493,2 8185	768,4 668,6 573,8 484,2 368,9 301 234,6
Пароперегреватель I ст.	1000 800	8698 6780	7471 5852	1494,2 1170,4	10493,2 8185	301 234,6
Пароперегреватель II ст.	1000 800 600 400	8698 6780 4954 3218	7471 5852 4296 2802	1494,2 1170,4 859,2 560,4	10493,2 8185 5984,5 3888,5	301 234,6 171,3 110,1
Экономайзер II ст	800 600 400 200	6780 4954 3218 1070	5852 4296 2802 1375	1170,4 859,2 560,4 275	8185 5984,5 3888,5 1396,7	234,6 171,3 110,1 51,7
Воздухоподогреватель II ст.	600 400 200	4954 3218 1070	4296 2802 1375	859,2 560,4 275	5984,5 3888,5 1396,7	171,3 110,1 51,7
Экономайзер I ст	600 400 200 100	4954 3218 1070 772	4296 2802 1375 682	859,2 560,4 275 136,4	5984,5 3888,5 1396,7 933,1	171,3 110,1 51,7 24,7
Воздухоподогреватель I ст.	400 200 100	3218 1070 772	2802 1375 682	560,4 275 136,4	3888,5 1396,7 933,1	110,1 51,7 24,7

6. Тепловой расчет пароперегревателя I ступени (по ходу газов)

котел топливо водяной экономайзер

Исходные данные:

Наименование	Значение
Сталь	15ХМ
Число змеевиков по ширине котла	104
Наружный диаметр труб, dн	42 мм
Живое сечение для прохода газов, fг	40,3 м2
Живое сечение для прохода пара, fп	0,087 м2
Поперечный шаг, S1	133 мм
Продольный шаг, S2	150 мм
Поверхность теплообмена, F	620 м2
Расположение труб в пучке	коридорное
Направление движения среды	прямоток

Рис. 6.1.Расчетная схема пароперегревателя первой ступени.

Параметры пара на входе и выходе пароперегревателя I ступени

Температуру и энтальпию газов на входе в пароперегреватель первой ступени принимаем равными температуре и энтальпии газов на выходе из фестона:

оС;

кДж/кг.

Принимаем температуру газов на выходе из пароперегревателя первой ступени: ^оС.

По принятой температуре, используя табл. 2.2. [3] находим энтальпию газов на выходе из пароперегревателя первой ступени:

кДж/кг.

Количество теплоты, отданное дымовыми газами пароперегрева-телю первой ступени определяется по формуле (5.5) стр. 52. [1]:

, (1)

где ц=0,99 - коэффициент сохранения теплоты (п. 3.7. [3]);

Дб - присосы воздуха в пароперегреватель первой ступени (табл. 1.8. стр. 19[1]);

- энтальпия присасываемого воздуха (п. 3.2. [3]), кДж/кг;

кДж/кг.

Количество теплоты, воспринятое паром в пароперегревателе первой ступени, определяется по формуле (5.7) стр. 52.[1]:

, (2)

где - расход пара, кг/с;

- расчетный расход топлива с учетом механического недожога, кг/с;

- энтальпия пара на входе, кДж/кг;

- энтальпия пара на выходе, определяется по табл. XXV [2] при ^оС и МПа, кДж/кг;

- теплота, получаемая поверхностью пароперегревателя первой ступени излучением из топки, кДж;

,

где - тепло, полученное фестоном излучением из топки (п. 5.3.[3]), кДж/кг;

- теплота излучением из топки на фестон (п. 5.3[3]), кДж/кг;

кДж/кг.

Т.к. можно выразить и найти :

кДж/кг.

По полученной энтальпии находим температуру пара на входе в пароперегреватель первой ступени:

^оС.

Температурный напор в пароперегревателе первой ступени определяется по формуле:

; (3)

^оС;

^оС;

^оС.

Средняя температура газов в этой ступени пароперегревателя:

^оС.

Скорость газов определяем по формуле (6.7) стр. 121. [1]:

, (4)

где - объем газов при сгорании 1кг. топлива (табл. 2.1. [3]), м/кг³.

м/с.

Коэффициент теплоотдачи конвекцией от дымовых газов к стенке для гладкотрубных пучков принимаем по табл. 6.1. стр. 114. [1]:

, (5)

где бН - коэффициент теплоотдачи конвекцией определяем по рис. 6.5. стр. 124. [1];

CZ - поправка на число поперечных рядов труб по ходу газов;

CS - поправка на компоновку пучка;

СФ - поправка на влияние физических параметров среды;

Вт/(м2.гр).

Эффективная толщина излучающего слоя находится формуле (6.40). стр.139.[1]:

; (6)

м.

Коэффициент ослабления лучей трехатомными газами опре-деляется по рис. 6.12. стр. 138. [1]:

, (7)

где - объемная доля трехатомных газов (табл. 2.1. [3]);

;

1/(м. МПа).

Коэффициент ослабления лучей золовыми частицами находится по рис. 6.13. стр. 140[1]:

1/(м. МПа).

Суммарная оптическая толщина продуктов сгорания определяется по формуле (6.38). стр. 137. [1]:

kps=.(8)

где мЗЛ - безразмерная концентрация золовых частиц (табл.2.1.[3]);

.

Коэффициент теплового излучения газовой среды, определяется по формуле (4.37). стр. 42 [1]:

(9)

Средняя температура пара в этой ступени пароперегревателя:

^оС.

Скорость пара определяется по формуле (6.23). стр. 128 [1]:

, (10)

где V - средний удельный объем воды и пара находится по табл. XXV [2];

.

Коэффициент теплоотдачи от поверхности к пару определяем по формуле, принятой по табл. 6.1. стр. 116. [1]:

, (11)

где - поправка на форму канала (рис.6.7.[1]);

- коэффициент теплоотдачи конвекцией (рис.6.7.стр.137.[1]), Вт/(м². гр);

, Вт/(м². гр).

Температура загрязнения стенок труб пароперегревателя первой ступени определяется по формуле (6.14) стр. 141. [1]:

, (12)

где е - коэффициент загрязнений определяется по рис. 6.15. [1], (м².гр)/Вт;

^оС.

Коэффициент теплоотдачи излучением продуктов сгорания определяем по формуле, принятой по табл. 6.1. стр. 114. [1]:

, (13)

где - коэффициент теплоотдачи излучением определяется по рис. 6.14 стр. 141. [1], Вт/(м².гр);

Вт/(м².гр).

Коэффициент теплоотдачи от газов к стенке определяется по формуле:

, (14)

где - коэффициент использования поверхности;

 Вт/(м².гр).

Коэффициент теплопередачи определяется по формуле, принятой по табл. 6.1. стр. 114.[1]:

, (15)

где - коэффициент тепловой эффективности определяется по табл. 6.4. стр. 145. [1];

Вт/(м². гр).

Тепло, воспринятое пароперегревателем первой ступени, определяем по уравнению теплопередачи (формула (6.1). стр. 113. [1]):

; (16)

кДж/кг.

Невязка теплового баланса:

.

Невязка теплового баланса не превышает 3%, результат можно считать окончательным.

7. Конструктивный расчет пароперегревателя II ступени (по ходу газов)

Исходные данные:

Наименование	Значение
Сталь	Сталь 20
Число змеевиков по ширине котла	212
Наружный диаметр труб, dн	38 мм
Живое сечение для прохода газов, fг	23,3 м2
Живое сечение для прохода пара, fп	0,098 м2
Поперечный шаг, S1	95 мм
Продольный шаг, S2	75 мм
Поверхность теплообмена, F	780 - 1169 м2
Расположение труб в пучке	коридорное
Направление движения среды	противоток

Рис. 7.1.Расчетная схема пароперегревателя второй ступени.

Параметры пара на входе и выходе пароперегревателя II ступени

Температуру пара на выходе из II-й ступени принимаем равной температуре на входе во I-ю ступень, принятую равной 380°С. .

Энтальпия пара на выходе из II-й ступени при и давлении пара на выходе р = 10,7 МПа:

.

Температура пара на входе во II ступень принимаем равной температуре насыщения при давлении в барабане котла (рб= 10,7 МПа): .

Энтальпия пара на входе в ступень при и давлении пара на входе р = 10,2 МПа:

.

Тепловосприятие по тепловому балансу

Теплота, воспринимаемая паром от обогреваемой среды (балансовая) определяется по формуле (5.7) [1]:

,

.

Температура газов на входе в ступень

.

Энтальпия дымовых газов на выходе из пароперегревателя второй ступени определяем из формулы (1):

;

;

кДж/кг.

По найденной энтальпии, используя табл.2.2.[3], находим температуру дымовых газов на выходе из пароперегревателя второй ступени: ^оС.

Температурный напор в пароперегревателе второй ступени определяется по формуле (3):

;

^оС;

^оС;

^оС.

Средняя температура газов:

^оС.

Скорость газов определяем по формуле (4):

;

м/с.

Коэффициент теплоотдачи конвекцией от дымовых газов к стенке для гладкотрубных пучков принимаем по табл. 6.1. стр. 114. [1]:

;

Вт/(м².гр).

Эффективная толщина излучающего слоя находится по формуле:

,

м.

Коэффициент ослабления лучей трехатомными газами определяется по рис. 6.12. стр. 125. [1]:

;

;

1/(м. МПа).

Суммарная оптическая толщина продуктов сгорания определяется по формуле (8):

kps=.

.

Коэффициент теплового излучения газовой среды определяем по формуле (9):

Средняя температура пара:

^оС.

Скорость пара определяется по формуле (10):

;

.

Коэффициент теплоотдачи от поверхности к пару определяем по формуле (11):

;

, Вт/(м². гр).

Температура загрязнения стенки труб пароперегревателя второй ступени определяется по формуле (12):

;

^оС.

Коэффициент теплоотдачи излучением от продуктов сгорания к стенке определяем по формуле (13):

;

Вт/(м².гр).

Коэффициент теплоотдачи от газов к стенке определяется по формуле (14):

;

Вт/(м².гр).

Коэффициент теплопередачи определяется по формуле (15):

;

Вт/(м². гр).

Необходимая площадь поверхности нагрева пароперегревателя второй ступени определяется из формулы (16):

;

;

м².

Поскольку размер поверхности отличается от принятого ранее менее чем на 7%, расчет считается законченным.

8. Поверочный расчет воздухоподогревателя I ступени

Исходные данные:

Наименование	Значение
Наружный диаметр труб, dн	40 мм
Живое сечение для прохода газов, fг	11,8 м2
Живое сечение для прохода пара, fв	11,8 м2
Поперечный шаг, S1	60 мм
Продольный шаг, S2	42 мм
Поверхность теплообмена, F	5050 м2
Расположение труб в пучке	шахматное

Рис. 8.1. Расчетная схема воздухоподогревателя первой ступени.

Параметры воздуха и газов

Температура воздуха перед воздухоподогревателем:

.

Энтальпия воздуха перед воздухоподогревателем:

.

Температура газов за воздухоподогревателем I ступени:

.

Энтальпия газов за воздухоподогревателем I ступени:

.

,

,

Все коэффициенты избытка воздуха в газовом тракте и присосы рассчитаны в разделе топки.

;

Принимаем температуру воздуха после І-й ступени воздухоподогревателя 180°С. .

.

.

Энтальпию газов на входе в в/п I ступени найдем из уравнения теплового баланса:

.

.

Температура газов перед в/п I ступени по полученному значению энтальпии:

.

Определяем температурный напор.

,

где ?tпрм, ?tпрт - средние температурные напоры.

Температурные напоры рассчитываются по конечным температурам сред для всей поверхности при движении сред относительно друг друга по прямотоку и противотоку.

?tпрт= єС;

?tпрм= єС.

Температурный напор єС.

Средняя температура газов:

.

Скорость газов:

;

Средняя температура воздуха:

.

Скорость воздуха:

Коэффициент теплоотдачи от стенки к обогреваемой среде.

бн - коэффициент теплоотдачи конвенцией, который определяется по рис.П5, 6.5 [1]. Для dн=40мм и щв=5 м/с

бн= 59 Вт/м²·К

.

.

Относительные продольный и поперечный шаги труб:

Коэффициент теплоотдачи конвекцией от газов к поверхности

,

где - коэффициент теплоотдачи (см. рис. 6.6. стр. 130.[1]), Вт/(м². К);

- поправка на физические характеристики (см. рис.6.6. стр. 130. [1]);

- поправка на относительную длину канала.

Для dн=40мм и щг=8.5 м/с, = 26 Вт/(м². К), =1,15

Вт/(м². К).

Коэффициент теплоотдачи от газов к стенке.

 =31 Вт/(м²).

Коэффициент теплопередачи излучением продуктов сгорания для воздухоподогревателя первой ступени принимается

бл= 0

Коэффициент теплопередачи определяем по формуле из табл. 6.1 [1].

,

где коэффициент использования (табл. 6.6 [1], П3[3]);

Коэффициент теплопередачи:

.

Тепло воспринятое воздухоподогревателем I-й ступени по условию теплопередачи:

.

Невязка баланса теплот

% = % < 3%.

Невязка теплового баланса не превышает 3%, результат можно считать окончательным.

9. Поверочный расчет водяного экономайзера I ступени

Исходные данные:

Наименование	Значение
Наружный диаметр труб, dн	38 мм
Живое сечение для прохода газов, fг	17 м2
Поперечный шаг, S1	105 мм
Продольный шаг, S2	75 мм
Поверхность теплообмена, F	940 м2
Расположение труб в пучке	шахматное

Параметры воды

Температура воды на входе в в/эк I ст.:

⁰С

Энтальпия питательной воды при температуре tпв = 192°С и давлении рпв = 12,7 МПа:

.

Температурой воды на выходе из в/эк I ст. зададимся: .

Энтальпия питательной воды на выходе из в/эк I ст. при температуре и давлении рпв = 12,7 МПа:

.



Рис. 9.1. Расчетная схема водяного экономайзера первой ступени.

Количество теплоты воспринятой питательной водой в В/ЭК I ступени по балансу

,

где Dпр = 1,767 кг/с ? расход продувочной воды.

.

Параметры ГАЗОВ.

Температура газов за в/эк I ступени равна температуре газов на входе в в/п I ступени: .

Энтальпия газов за в/эк I ступени равна энтальпии газов на входе в в/п I ступени:

Энтальпию газов на входе в в/эк I ст. найдем из уравнения теплового баланса:

кДж/кг.

Температура газов до в/эк I ст.:

.

Тепловосприятие по условиям теплопередачи

Определяем температурный напор.

.

.

⁰С

Средняя температура стенки трубы водяного экономайзера tср= 231⁰С

Коэффициент теплоотдачи продуктов сгорания.

,

где бн - коэффициент теплопередачи, определяется по рис. П5 [3], получается бн =38 Вт/(м2К);

a - степень черноты газового потока, который определяется по суммарной оптической толщине продуктов сгорания (рис. П7 [3]),

a = 0,12

Эффективная толщина излучающего слоя находится по формуле:

;

м².

Коэффициент ослабления лучей трехатомными газами:

- коэффициент ослабления лучей золовыми частицами принимается равным нулю (п.7-36 [1]).

По рис. П 2 [3]

1/(м. МПа).

Суммарная оптическая толщина продуктов сгорания:

;

.

Коэффициент теплоотдачи излучением продуктов сгорания:

Вт/(м².гр).

Средняя температура газов:

.

Скорость газов:

;

Коэффициент теплоотдачи конвекцией от газов к поверхности

,

где бн - коэффициент теплоотдачи конвенцией, определяется по рис.П6 [3],

Коэффициент теплоотдачи от газов к стенке

;

Вт/(м2.гр).

Коэффициент теплопередачи через стенку

,

Ш определяем по таблице П2[3] ( Ш=0,76).

Тепло, воспринятое в/эк i ступени по условию теплопередачи.

.

Невязка баланса

% = % < 3%.

Расчет закончен.

10. Поверочный расчет II ступени воздухоподогревателя

Исходные данные:

Наименование	Значение
Наружный диаметр труб, dн	51 мм
Живое сечение для прохода газов, fг	9,3 м2
Живое сечение для прохода воздуха, fв	11,2 м2
Поперечный шаг, S1	80 мм
Продольный шаг, S2	52,5 мм
Поверхность теплообмена, F	6060 м2
Расположение труб в пучке	шахматное

Параметры воздуха

Температура на входе в воздухоподогреватель II ступени равна температуре на выходе из I ступени воздухоподогревателя:

.

Энтальпия воздуха на входе во II ступень в/п:

.

Температура воздуха на выходе из в/п II ст. согласно рекомендациям на стр. 17 [1] и расчету I ступени в/подогревателя: .

Энтальпия воздуха на выходе из II ступени в/п:

.

Количество теплоты, воспринятой воздухом по балансу

,

.

Теплота отданная газами:

,

где - энтальпия определяемая по таблице по температуре присасываемого воздуха

=1874 кДж/кг.



Рис. 10.1. Расчетная схема воздухоподогревателя второй ступени.

Параметры газов

По энтальпии продуктов сгорания находится температура газов на входе в воздухоподогреватель:.

Энтальпия газов на выходе из в/п II ст:

.

Температура газов до в/п II ступени:

.

Тепловосприятие по условиям теплопередачи

Количество тепла, передаваемое по условию теплопередачи:

,

где F = 6060 м².

Определяем температурный напор.

,

где Дtпрм и Дtпрт - средние температурные напоры, рассчитанные по конечным температурам сред для всей поверхности при движении по прямотоку и противотоку.

Определяем средние температурные напоры:

Дtпрм =

Дtпрт =

Температурный напор

Средняя температура газов:

Скорость газов:

;

Средняя температура воздуха:

.

Скорость воздуха:

,

,

Коэффициент теплоотдачи от стенки к обогреваемой среде.

Температура стенки поверхности воздухоподогревателя определяется как полусумма средних температур газов и воздуха (п. 8-54 [1]):

Коэффициент теплоотдачи конвекцией от поверхности к обогреваемой среде:

,

где - коэффициент теплоотдачи (рис.П5[ 3]),

- поправка на влияние физических параметров среды (С'ф=0,94);

- поправка на число поперечных рядов;

Вт/(м². К).

Коэффициент теплоотдачи продуктов сгорания:

,

где бн - коэффициент теплоотдачи (рис. П5[ 3]), получается бн = 41 Вт/(м2 . К);

о- коэффициент излучения газов, определяется по рис. П7[ 3])

Вт/(м².К).

Эффективная толщина излучающего слоя находится по формуле:

;

м².

Коэффициент ослабления лучей трехатомными газами:

- коэффициент ослабления лучей золовыми частицами принимается равным нулю (п.7-36 [1]);

- находим произведение

;

;

По рис. П2[ 3] 1/(м. МПа).

Суммарная оптическая величина продуктов сгорания:

;

.

Коэффициент теплоотдачи конвекцией от газов к поверхности

,

где бн- коэффициент теплоотдачи конвекцией, определяется по рис. П6[ 3].

Для dн=51мм и щг=13,9 м/с бн=36 Вт/(м².К).

.

.

Коэффициент теплоотдачи от газов к стенке

;

б1 =37+3, 3=40 Вт/(м².К).

Коэффициент теплопередачи

,

где коэффициент использования поверхности воздухоподогревателя, определяется по табл.П3().

Тепло, воспринятое воздухоподогревателем II-й ступени по условию теплопередачи:

.

Проверка правильности выполнения расчета осуществляется по соотношению

% = >2%

Для обеспечения заданной температуры воздуха за воздухоподогревателем необходимо произвести конструктивный расчет. Из формулы выражаем F

11. Конструктивный расчет водяного экономайзера II ступени

Исходные данные:

Наименование	Значение
Наружный диаметр труб, dн	38 мм
Проходное сечение для прохода газов, fг	17,9 м2
Поперечный шаг, S1	105 мм
Продольный шаг, S2	75 мм
Расположение труб в пучке	шахматное



Рис. 11.1. Расчетная схема водяного экономайзера второй ступени.

Параметры воды

Температура воды на входе в в/эк II ст. равна температуре воды на выходе из в/эк I ст.: .

Энтальпия воды на входе в в/эк II ст. равна энтальпии воды на выходе из в/эк I ст.:

.

Параметры газов.

Температура газов за в/эк II ступени равна температуре газов на входе в в/п II ступени: .

Энтальпия газов за в/эк II ступени равна энтальпии газов на входе в в/п II ступени:

.

Температура газов на входе в в/эк II ст. равна температуре газов за пароперегревателем I ступени: .

Энтальпия газов на входе в в/эк II ст. равна энтальпии газов за пароперегревателем I ступени

.

Количество тепла, отданное газами по балансу

Найдем энтальпию воды после в/эк II ст.:

По энтальпии определяется температура воды после в/эк II ступени: .

Определяем температурный напор в водяном экономайзере II ступени.

.

Средняя температура воды

t ср.в=(220+242,8)/2=231,4⁰С

Средняя температура стенки поверхности (п. 7-39 [1])

t ср= t ср.в +60=231,4+60=291,4⁰С

Коэффициент теплоотдачи продуктов сгорания излучением определяется по температуре стенки поверхности трубы

бл =бн·a,

где

а=0,141 - коэффициент излучения газов;

бн= 66 Вт/(м².К)- определяется по средней температуре газов (рис. П5 [3]).

.

Коэффициент теплоотдачи излучением

бл =66·0,141=9,3 Вт/(м².К)

Эффективная толщина излучающего слоя:

;

м.

Коэффициент ослабления лучей трехатомными газами:

.

По рис. П2 [3]) определяется коэффициент поглощения лучей газовой фазой продуктов сгорания, 1/(м. МПа).

Суммарная оптическая толщина продуктов сгорания определяется по формуле:

;

.

Скорость газов:

;

Коэффициент теплоотдачи конвекцией от дымовых газов к поверхности:

,

где бН - коэффициент теплоотдачи конвекцией определяем по

рис. П5[3]

Для dн=38мм и щг=8,7 м/с бн=83 Вт/(м².К).

Вт/(м².К).

Коэффициент теплоотдачи от газов к стенке:

.

Находим коэффициент теплопередачи через стенку.

,

где Ш - определяется по табл.П3,Ш= 0,68

k= 0,68·90,64=61,64 Вт/(м².К).

Тепло воспринятое в/э II ступени по условию теплопередачи

>

Полагаем, что

,

Поверхность нагрева В/ЭК II ступени

.

Сводная таблица расчетных данных по конвективным поверхностям котла.

Поверхности	t	h	t		Дt	k
фестон	1160	12367,2	1090	11547,3	803,5	93,8	1395	1357
ППI	1090	11547,3	900	9339,1	512,7	54,34	2184,6	2132,5
ППII	900	9339,1	704,3	5533,8	431,8	58	3301,6	3301,6
ЭКII	704,3	5533,8	404	4113,8	250,2	61,64	1401,7	1401,7
ВПII	404	4113,8	382	3024,7	83	24	1134	1134
ЭКI	382	3024,7	312,2	2275,1	210	30	749,1	731
ВПI	312,2	2275,1	150	1150	125	18,63	1363,5	1348,5

12. Расчет невязки теплового баланса котла

,

где ;

для фестона;

.

.

.

Невязка теплового баланса котла не превышает 0,5%. Нормативное требование выполняется.

Расчет закончен.

Литература

1. Липов Ю.М., Самойлов Ю.Ф., Виленский Т.В. Компоновка и тепловой расчет парового котла. М.: Энергоатомиздат, 1988. 208 с.

2. Александров А.А., Григорьев Б.А. Таблицы теплофизических свойств воды и водяного пара: Справочник. ГСССД Р-776-98 - М.: Издательство МЭИ. 1999. - 168 с.

3. Салов А.Г. Компоновка и тепловой расчет поверхностей нагрева барабанного котла ТП-230. 2012 - 72 с.

Размещено на Allbest.ru