Расчет конвективных поверхностей нагрева

Содержание

 

	ВВЕДЕНИЕ…………………………………………………………….	3
1	Исходные данные………………………………………………………	4
2	Объемы и теплосодержание  продуктов сгорания…………………..	6
3	Расчет топлива………………………………………………………….	7
4	Энтальпия продуктов сгорания………………………………………	9
5	Тепловой баланс……………………………………………………….	10
6	Расчет топочной камеры………………………………………………	12
7	Расчет фестона…………………………………………………………	15
8	Расчет конвективных поверхностей нагрева…………………..........	18
8.1	Расчет первого конвективного  пучка……………………………….	18
8.2	Расчет второго конвективного  пучка……………………………….	28
9	Расчет водяного экономайзера………………………………………	34
	Заключение……………………………………………………………	36
	Список литературы…………………………………………………..	37

 

ВВЕДЕНИЕ

Паровой котел – это  техническое устройство, снабженное топкой обогреваемой продуктами сгорания сжигаемого топлива предназначенного для выработки пара (паровой), воды (водогрейный) с давлением выше атмосферного используемого вне его. Рабочим  телом в нем для получения  пара является вода, а теплоносителем служат продукты сгорания различных  органических топлив (сланцев, углей, газообразных, жидких). Необходимая тепловая мощность парового котла определяется его  паропроизводительностью при обеспечении  установленных температуры и  рабочего давления перегретого пара. При этом в топке сжигается  расчетное количество топлива.

При изменении нагрузки котла номинальные температуры  пара (свежего и вторично-перегретого) и, как правило, давление должны сохраняться (в заданном диапазоне нагрузок), а остальные параметры меняются.

При выполнении расчета  парового котла его паропроизводительность, параметры пара и питательной воды являются заданными. Поэтому цель расчета состоит в выборе рациональной компоновки и определении размеров всех поверхностей нагрева котла (конструктивный расчет) или же в определении температур и тепловосприятий рабочего тела и газовой среды в поверхностях нагрева заданного котла (поверочный метод).

Целью данной курсовой работы является проверочно-конструктивный расчет котла или отдельных его элементов. Расчет выполняется для существующих конструкций котла с целью  определения показателей его  работы при переходе на другое топливо, при изменении нагрузок или параметров пара, а так же после проведенной  реконструкции поверхности нагрева.

 

1. Исходные данные

Котел:  ДКВР 10-14

Объём топки:  35,7м²

Поверхность стен топки:  84,77 м²

Диаметр экранных труб:  512,5 мм

Относительный шаг экранной трубки: 1,56 мм

Площадь лучевоспренимающей поверхность нагрева: 40 м²

Площадь поверхности  нагрева конвективных пучков: 235 м²

Диаметр труб конвективных пучков: 512,5 мм

Расположение труб конвективных пучков: коридорное

Поперечный шаг труб:  110 мм

Продольный шаг труб:  100 мм

Площадь живого сечения  для прохода продуктов сгорания: 1,395 мм

Число рядов труб по ходу продуктов сгорания (1пучок /2 пучок): 22/22

Топливо:  донедский 

Марка топлива:  Ж

Класс:  Р

  : 6 %

: 26,3 %

: 2,7 %

: 56,5 %

: 3,5 %

: 1 %

: 4 %

Низшая теплота сгорания : 22,4 МДж/кг

Температура плавкости  золы tº:

  : 1000ºС

:  1200ºС

:  1270ºС

Приведенные: 

Влажность : 0,27 %

Зольность : 1,17 %

Выход летучих на горючую массу: 32 %

: 1,5

 

2. Объемы и теплосодержание  продуктов сгорания.

Для твердого или жидкого  топлива расчет теоретических объемов  воздуха, м³/кг, и продуктов сгорания (при α=1) производят, исходя из состава рабочей массы по следующим формулам:

Определение теоретического объема воздуха:

         (2.1)

Определение теоретического объема продуктов сгорания:

 а) Объем углекислого  газа в продуктах сгорания:

                                   (2.2)

б) Объем водяных паров  в продуктах сгорания:

           (2.3)

в) Объем двуокиси серы в продуктах сгорания:

                                    (2.4)

г) Объем азота в  продуктах сгорания:       

                             (2.5)

Объем трехатомных газов:

                                      (2.6)

Полный объем продуктов  сгорания:

                                   (2.7)

 

3. Расчет топлива.

Таблица 3.1.

Элементарный состав топлива и его низшая теплота  сгорания по рабочей массе.

	Углерод		%	56,5
	Водород		%	3,5
	Азот		%	1
	Кислород		%	4
	Сера		%	2,7
	Зольность		%	26,3
	Влажность		%	6
	Всего:		%	100
	Низшая теплота сгорания		кДж/кг	22400

 

Таблица 3.2.

Объемы продуктов  сгорания, объемные доли трехатомных  газов.

Наименование величины	Топка	Конв. пучок1	Конв. пучок2	Конв. пучок3	ВЭК
Коэффициент избытка за газоходом	1,55	1,62	1,67	1,75	1,83
Коэффициент избытка воздуха в поверхности нагрева	1,585	1,645	1,71	1,79	1,69
Объем водяных паров	0,616	0,62	0,627	0,635	0,626
Полный объем газов	9,96	10,337	10,744	11,244	10,618

 

Продолжение таблицы 3.2.

Объемная доля водяных паров	0,0619	0,0599	0,058	0,056	0,059
Объемная доля трехатомных газов	0,107	0,103	0,099	0,095	0,101
Доля трехатомных газов и  водяных паров	0,169	0,163	0,157	0,151	0,16
	18,56	19,24	19,97	20,87	19,74
Безразмерная концентрация золовых частиц	0,012	0,0116	0,0112	0,0107	0,0113

 

 

 

5.  Энтальпия продуктов сгорания.

 

T,°C
				(αТ)		( )		( )		( )		( )
2200	23610,37	20073,57	0	34650,82
2100	22422,47	19084,73	0	32919,07	1731,76
2000	21236,76	18095,89	562	31751,51	1167,56
1900	20068,48	17107,05	533,9	30011,27	1740,24
1800	18889,62	16118,21	488,95	28243,58	1767,68
1700	17724,93	15154,15	461,78	26521,5	1722,08
1600	16573,63	14190,68	419,63	24798,14	1723,37	25791,48
1500	15423,17	13226,03	393,4	23090,89	1707,25	24016,71	1774,77
1400	14292,83	12261,38	354,06	21390,65	1700,24	22248,98	1767,76
1300	13147,48	11297,32	304,43	19665,44	1725,21	20456,25	1792,69
1200	12026,23	10358,04	269,76	17992,91	1672,52	18717,98	1738,27
1100	10928,84	9418,76	245,41	16354,57	1638,35	17013,88	1704,09
1000	9838,75	8479,48	220,13	14722,59	1631,98	15316,16	1697,73	15740,13
900	8752,68	7564,39	195,76	13108,86	1613,73	13638,37	1677,79	14016,59	1723,54	14621,77
800	7678,57	6674,67	171,59	11521,24	1587,62	11988,47	1649,91	12322,19	1694,39	12856,17	1765,56	13390,15
700	6628,15	5784,95	148,19	9958,07	1563,168	10363,02	1625,45	10652,27	1669,93	11115,06	1741,11	11577,86	1812,29
600	5606,96	4899,95	125,32	8427,26	1530,82	8770,25	1592,77	9015,25	1637,02	9407,25	1707,82	9799,24	1778,62
500	4614,59	4039,14	102,56	6938,68	1488,57	7221,42	1548,83	7423,38	1591,87	7746,51	1660,74	8069,64	1729,6
400	3638,47	3198,98	80,54	5478,46	1460,22	5702,39	1519,03	5862,34	1561,04	6118,25	1628,26	6374,17	1695,47
300	2688,85	2378,29	59,02	4055,93	1422,53	4222,41	1479,98	4341,32	1521,01	4531,59	1586,67	4721,85	1652,32
200	1768,19	1572,35	37,85	2670,84	1385,09	2780,9	1441,51	2859,52	1481,8	2985,3	1546,28	3111,09	1610,75
100	872,918	781,16	18,08	1320,64	1350,19	1375,32	1405,58	1414,38	1445,14	1476,87	1508,43	1539,37	1571,73

                                                                           (4.1)

                                                                                                         (4.2)

                                                                                              (4.3)

 

 

6. Тепловой баланс

Располагаемая теплота топлива: по данным

Температура газов за котлом:

Теплосодержание: выбирается по таблице 4.1 при температуре 100 ⁰С или 200 ⁰С

Теплосодержание холодного воздуха:

                                        (5.1)

где

 по формуле (2.1)

Потери тепла  от механического недожога: q =1,5

Потери тепла  уходящими газами:

                                 (5.2)

Потери тепла  от химического недожога: q =0,5

Доля золы топлива в шлаке:

                                             (5.3)

Теплосодержание шлака по температуре шлака:

                                           (5.4)

Потери тепла  в окружающую среду 

                                     (5.5)

Потери тепла с физической теплотой шлака:

                                         (5.6)

Коэффициент сохранения тепла:

                                             (5.7)

Сумма тепловых потерь :

                                  (5.8)

Коэффициент полезного действия котельного агрегата:

                                         (5.9)

Полезно использованное в агрегате тепло:

                                     (5.10)

где I это  энтальпия перегретого пара и  питательной воды [2]

Полный расход топлива:

                                        (5.11)

Расчетный расход топлива:

                                        (5.12)