Стационарные паровые и водогрейные котлы

Объём топки, м³

35,7

Площадь поверхности стен топки, м²

84,77

Диаметр экранных труб, м

0,051

Площадь лучевоспринимающей поверхности, м²

40

Диаметр труб конвективных пучков, м

0,051

Расположение труб конвективных пучков

коридорное

Поперечный шаг труб, м

0,110

Продольный шаг труб, м

0,100

Площадь живого сечения для  прохода продуктов сгорания, м²

1,395

Топливо: Каменный уголь  марки ГР (уголь газовый рядовой)

Таблица 2. Объёмы продуктов  сгорания и другие параметры твёрдого и жидкого топлива

№ п/п

Наименование величины

Обозначение

Единицы измерения

Расчетная формула

Числовое значение

1

Элементарный состав рабочей  массы топлива

углерод

C^г

%

Задан

78

водород

H^г

%

-"-

5,5

сера

S^г

%

-"-

0,4

кислород

O^г

%

-"-

13,7

азот

N^г

%

-"-

2,4

зола

А^с

%

-"-

12,5

углерод

C^Р

%

60,84

водород

H^Р

%

-"-

4,29

сера

S^Р

%

-"-

0,31

кислород

O^Р

%

-"-

10,69

азот

N^Р

%

-"-

1,87

зола

А^Р

%

11,125

влага

W^р

%

Задан

11

2

Коэффициент избытка воздуха

α

Задан

1,20

3

Объём углекислого газа

V_СО2

нм³/кг

1,86(С^р /100)

1,132

4

Объём сернистого ангидрида

V_SО2

нм³/кг

0,68( S_л^р /100)

0,00212

5

Объём трёхатомных газов

V_RО2

нм³/кг

1,86(С^Р+0,375 S_л^Р)/100

1,13

6

Теоретически необходимое  количество сухого воздуха

V⁰

м³/кг

0,089(С^Р+0,0375S^Р)+0,267H^Р-0,0333O^Р

6,2

7

Действительный объём  сухого воздуха

V ^д

нм³/кг

α V⁰

7,44

Теоретический объем азота

V⁰_N2

м³/кг

0,79V⁰+0,008N^Р

4,9

9

Действительный объём  азота

V_N2

м³/кг

0,79 α V⁰+0,008 N^р

5,89

10

Объём кислорода в продуктах  сгорания

V_О2

м³/кг

0,21( α-1) V⁰

0,26

11

Теоретический объем водяных  паров (α=1)

V⁰_H2O

м³/кг

0,111H^Р+0,0124W^p+0,0161V⁰

0,71

12

Избыточный объем воздуха

V_изб

м³/кг

(α-1)V⁰

1,24

13

Действительный объем  водяных паров

V_H2O

м³/кг

V⁰_H2O+0,016(α-1)V⁰

0,73

14

Полный объем продуктов  сгорания

V_Г

м³/кг

V_RO2+V_N2+V_H2O+(α-1)V⁰

8,99

15

Теоретический объём продуктов  сгорания

V⁰ _Г

м³/кг

V_RО2+ V⁰_N2+ V⁰_Н2О

6,74

16

Объемная доля сухих трехатомных газов

r_RO2

V_RO2/Vг

0,126

17

Объёмная доля водяных  паров в продуктах сгорания

r_Н2О

-

V_Н2О/ V_Г

0,081

18

Объёмная доля трёхатомных  газов в продуктах сгорания

r_П

-

r_RО2+r_НО2

0,207

19

Давление в топке

Р_т

МПа

Принимается по [??]стр

0,1

20

Парциальное давление трёхатомных  газов в топке

Р_RО2

МПа

r_{RО2 *}Р_Т, где Р_Т – давление в топке, МПа

0,0126

21

Парциальное давление водяных  паров в топке

Р_Н2О

МПа

r_Н2ОР_Т

0,0081

22

Суммарное парциальное давление

МПа

Р_Н2О+ Р_RО2

0,0207

t_г, °С

=0,26

Влажный воздух

a-1

(a-1)

С_вл,

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

11

12

13

14

15

0

1,599

1,80687

1,294

7,62166

1,494

1,09062

1,3059

0,33953

0

1,318

0

0,2

0,00

0

200

1,787

1,94783

1,299

7,65111

1,522

1,11106

1,3352

0,34715

2211,43

1,331

1650,44

330,09

2541,518

400

1,929

2,10261

1,316

7,75124

1,566

1,14318

1,3775

0,35815

4542,072

1,354

3357,92

671,58

5213,656

600

2,041

2,22469

1,340

7,89260

1,614

1,17822

1,4168

0,36837

6998,327

1,382

5141,04

1028,21

8026,535

800

2,131

2,32279

1,367

8,05163

1,668

1,21764

1,4499

0,37697

9575,227

1,411

6998,56

1399,71

10974,94

1000

2,203

2,40127

1,391

8,19299

1,722

1,25706

1,4775

0,38415

12235,47

1,437

8909,4

1781,88

14017,35

1200

2,263

2,46667

1,414

8,32846

1,776

1,29648

1,5005

0,39013

14978,09

1,461

10869,84

2173,97

17152,06

1400

2,313

2,52117

1,434

8,44626

1,828

1,33444

1,5202

0,39525

17775,97

1,483

12872,44

2574,49

20350,46

1600

2,355

2,56695

1,452

8,55228

1,876

1,36948

1,5378

0,39983

20621,66

1,501

14889,92

2977,98

23599,64

1800

2,391

2,60619

1,468

8,64652

1,921

1,40233

1,5541

0,40407

23506,39

1,517

16929,72

3385,94

26892,33

2000

2,422

2,63998

1,482

8,72898

1,962

1,43226

1,5692

0,40799

26418,42

1,532

18996,8

3799,36

30217,78

2200

2,448

2,66832

1,495

8,80555

2,000

1,46000

1,5830

0,41158

29359,99

1,546

21087,44

4217,49

33577,48

№

п/п

Наименование

Обоз

начение

Ед.

измер.

Расчетная формула или  способ определения

Численные значения

Результат

1

Низшая теплота сгорания

МДЖ/кг

МДж/кг

Определяется по формуле  Менделеева

0,339*60,84+1,03*4,29-0,109*(10,69-0,31)-11*0,025

23,64

2

Коэффициент полезного действия котла

h’

%

Принимается ориентировочно по прототипу

86

3

Потери тепла

- от химической неполноты  сгорания

-от механического недожега

-в окружающую среду

- с уходящими газами

q₃

q₄

q₅

q_2’

%

%

%

%

принимается по [2] стр. 41

принимается по [2] стр. 41

принимается по [2] стр. 44

100-(h + q₃ + q₄+ q₅)

100-(86+0,5+5,5+1,7)

0,5

5,5

1,7

6,3

4

Коэффициент избытка воздуха

a

По заданию

1,2

5

Температура воздуха:

-холодного

-подогретого, поступающего в топку

t_хв

t_гв

^оС

^оС

По заданию

30

200

6

Средние изобарные объемные теплоемкости влажного воздуха

-холодного

-подогретого

с_хв

с_гв

по температурам по [2]стр. 32-33

t_хв и t_гв

1,3205

1,332

7

Количество тепла, вносимое в топку с

холодным воздухом

подогретым воздухом

Iхв

I_гв

кДж/м³

кДж/м³

1,016V^o *a*с_хв* t_хв

1,016V^o *a*с_гв* t_гв

1,016 *6,2*1,2*1,3205*30

1,016 *6,2*1,2*1,332*200

299,45

2013,73

Количество тепла, переданное в воздухоподогревателе (внешний  подогрев)

Q_вн

кДж/м³

I_гв - I_хв

2013,73-299,45

1714,28

9

Температура топлива поступающего в топку

t_mл

^оС

принимается

30

10

Теплоемкость сухой (рабочей) массы топлива

с^с_mл

кДж/м^3ºС

По таблице 3 для температуры t_тл

0.9998

11

Теплота, вносимая в топку  с топливом

i_mл

кДж/м³

с^р_m×t_m

0,9998*30

29,994

12

Располагаемая теплота топлива

кДж/м³

23640+1714,28+29,994

25384,3

13

Энтальпия уходящих газов

I_ух

кДж/м³

2000,7

14

Температура уходящих газов

t_ух

^oC

 Таблица 3

157

15

Количество пара, вырабатываемого  котлом:

перегретого

влажного

D_пе

Dн

м³/с

по заданию

по заданию

0

2,78

16

Степень сухости пара

х

кДж/м³

принимается по [2] стр.46

0,95

17

Энтальпия сухого насыщенного  пара

i²

кДж/м³

Из таблицы водяного пара по [2]стр. 167

Для давления 1,3 Мпа

2592

18

Скрытая теплота парообразования

r

кДж/м³

Из таблицы водяного пара по [2]стр. 167

Для давления 1,3 Мпа

1974

19

Энтальпия влажного пара

i_х

кДж/м³

i_x= i² -(1-х)*r

2592-(1-0,95) *1974

2493,3

20

Температура питательной  воды

t_пв

°С

по заданию

100

21

Энтальпия питательной воды

i_пв

Из таблицы водяного пара по [2]стр. 167

419

22

Секундный расход топлива

В_р

м³/с

0,264

№

п/п

Наименование

Обозначение

Ед.измерения

Расчетная формула

Числовые величины

1

Расчетный расход топлива

В

кг/с

См. таблицу 4 п.22

0,264

2

Располагаемая теплота топлива

кДж/кг

См. таблицу 4 п.22

25384,3

3

Лучевоспринимающая поверхность нагрева

Н_л

м²

Принимается из справочного материала (табл. 1.2)

40

4

Площадь стен, ограничивающих топочный объем

F_ст

м²

Принимается из справочного  материала (табл. 1.2)

84,77

5

Объем топки

V_т

М³

Принимается из справочного  материала (табл. 1.2)

35,7

6

Степень экранирования топки

Y

Н_л/F_ст

0,47

7

Коэффициент сохранения теплоты

j

0,98

8

Эффективная толщина излучающего  слоя

S

м

1,516

9

Адиабатная (теоретическая) энтальпия продуктов сгорания

I_а

кДж/кг

27428,9

10

Адиабатная (теоретическая) температура газов

t_а

Т_а

^оС

^оК

По I-t диаграмме рис.2

T_a=t_a+273

1832,3

1663

11

Температура газов на выходе из топки

^oC

^оС

Принимается ориентировочно с последующим уточнением по [2] стр. 55

950

1223

Энтальпия газов на выходе из топки

кДж/кг

По I-t диаграмме

13713

13

Средняя суммарная теплоемкость продуктов сгорания

_Vг*Сср

кДж/кгºС

16,1

14

Условный коэффициент  загрязнения поверхности нагрева.

_x

Принимается по [2]стр. 57

0,45

15

Тепловое напряжение топочного  объема

_qv

кВт/м³

187,7

16

Коэффициент тепловой эффективности

_Yэ

Y*x

0,2115

17

Объемная доля  водяных  паров в продуктах сгорания

0,081

18

Суммарная объемная доля трехатомных  газов в продуктах сгорания

0,207

19

Суммарное парциальное давление трехатомных газов

_Pn

МПа

0,0207

20

Коэффициент ослабления лучей  трехатомными газами

_kг

1,69

21

Коэффициент ослабления лучей  частицами кокса

_kк

_{Для сжигания каменных углей в  слоевых топках} по [2] стр. 58

0,15

22

Коэффициент ослабления  лучей летучей золой

_kзл

По  графику рис.7 по [2] стр. 60

0,08

23

Общий коэффициент ослабления  лучей топочной средой

_kт

kт=k_г*r_п+k_зл*µ_зл+k_к

0,595

24

Эффективная степень черноты  факела

_аф

0,086

25

Средняя массовая концентрация золы

µ_зл

^г/м3

10*А^р*0,11/Vг

0,11- доля золы в топливном  уносе

1,36

26

Площадь зеркала горения

_R

м²

R=B*Q_н^р/q_з.г.

4,743

27

Удельная нагрузка зеркала  горения 

q_з.г.

кВт/м²

Принимаем по таблицам 20,21,22     по [2]стр. 41,42,43

1000

27

Величина относительного положения максимума температур

_cm

принимаем по [2] стр. 63

0,01

Параметр, характеризующий  распределение температуры по высоте топки

_М

0,56 - 0,50Х_m

0,555

29

Степень черноты топки 

_ат

(а_ф+(1- а_ф)*R/F_СТ)/(1-(1- а_ф)*(1-Y)*(1-R/F_СТ))

0,253

30

Расчетная температура газов  за топкой

_tзт

_Тзт

^оС

^оК

897

   1170

31

Температура за топкой по предварительному балансу

_t’зт

^оС

см. п.11

1253

32

Расхождение

_Dtзт

^оС

t_зт- t’_зт

83

33

Энтальпии газов за топкой

_Iзт

^кДж/кг

По таблице 5

13713

34

Количество тепла переданное в топке

_Qл

^кВт

2548,6

35

Коэффициент прямой отдачи

_m

^%

50

36

Действительное тепловое напряжение топочного объема

_qv

^кВт/м3

99,4

№

п/п

Наименование

величины

Обозначение

Ед.

измерения

Расчетная формула

Числовое

значение

1 пучок

2 пучок

1

Температура газов перед  рассматриваемым газоходом

t₁

^оС

Из расчета предыдущего  газохода.

Табл.5 п.30, табл.6 п.36

897

370

2

Энтальпия газов перед  газоходом

I₁

кДж/кг

По I-t дигр. (по t₁)

13713

5565

3

Коэффициент сохранения тепла

j

кДж/м³

0,983

0,983

4

Температура газов на выходе из газохода.

t₂’

t₂’’

t₂’’’

^оС

^оС

^оС

Принимаются три значения

300

400

500

200

250

300

5

Энтальпия газов на выходе из газохода

I₂’

I₂’’

I₂’’’

кДж/кг

кДж/кг

кДж/кг

По I-t дигр.

3878

5214

6621

2542

3209

3878

6

Расход топлива

B

кг/с

См. предварительный тепловой баланс

0,264

0,264

7

Количество теплоты, отданное газами в пучке

Q₁’

Q₁’’

Q₁’’’

кВт

кВт

кВт

jВ(I₁-I₂’)

jВ(I₁-I₂’’)

jВ(I₁-I₂’’’)

2552

2176,5

1447

785

611

438

8

Наружный диаметр труб

d_н

м

По чертежу

0,051

0,051

9

Число рядов труб

z₂

шт

то же

14

10

10

Число труб в одном ряду

z₁

шт

то же

22

22

11

Шаг труб:

-поперечный

-продольный

S₁

S₂

м

м

то же

то же

0,110

0,100

0,110

0,100

12

Средняя длина труб в газоходе:

-установленная

-активная

l_уст

l_акт

м

м

По чертежу

2,750

1,724

2,750

1,724

13

Коэффициент омывания

w

l_акт/ l_уст

0,63

0,63

14

Активно омываемая поверхность  нагрева

Н_акт

м²

pdl_актz₁z₂

85

60,7

15

Относительные шаги труб:

-продольный

• -поперечный

S₂/d

S₁/d

S₂/d

S₁/d

1,96

2,16

1,96

2,16

16

Площадь живого сечения для  прохода газов

F_ж

м²

Вычисляется с учетом данных чертежа

0,7

0,54

17

Эффективная толщина излучающего  слоя газов

S_эф

м

0,2

0,2

18

Температура кипения воды при рабочем давлении

t_s’

^оС

Из таблиц водяного пара при рабочем давлении

191,6

191,6

19

Средняя температура газового потока

t’_ср

t’’_ср

t’’’_ср

^оС

^оС

^оС

0,5(t₁ + t’₂)

0,5(t₁ + t’’₂)

0,5(t₁ + t’’’₂)

598,5

648,5

698,5

312,5

369

430,5

20

Средний расход газов

V’_ср

V’’_ср

V’’’_ср

м³/с

м³/с

м³/с

7,6

8,0

8,4

5,1

5,6

6,1

21

Средняя скорость газов

W’_г

W’’_г

W’’’_г

м/с

м/с

м/с

10,9

11,4

12

9,5

10,4

11,3

22

Коэффициент тепловой эффективности

Y

Принимается исходя из рода топлива [2] стр. 80

0,65

0,65

23

Средняя температура загрязненной стенки

t_з

^оС

t_з= t_н+60= t_s’+60

251,6

251,6

24

Поправочные коэффициенты для  определения aк

-поправка на отн. длину

aн

С_l

С_ф

Вт/(м²К)

По номограмме в зависимости  от характера омывания и строения пучка

30,2

31,5

33,7

0,86

0,85

0,82

23,7

25

26,5

1,05

1,15

1,1

1,04

26

Определенный с помощью номограммы

a’_к

a’’_к

a’’’_к

Вт/м²к

a_к=a_нС_lC_ф

27,3

28

29

28,6

28,9

29,2

27

Коэффициент ослабления лучей  трехатомными газами

к_г

1/МПам

1,8

2,4

28

Общийкоэйф. ослабления лучей топочной средой.

К

1/МПам

k_г*r_п+k_зл*µ_зл

0,48

0,61

28

 Давление в газоходе

Р_п

МПа

Для данного котла

0,1

0,1

29

Суммарная сила поглощения не запыленного газового потока (для жидкого и газообразного топлива)

0,0096

0,0122

30

Степень черноты запыленного  газового потока

а

0,14

0,18

31

Коэффициент теплоотдачи  излучением

для запыленного газового потока

a’_л

a’’_л

a’’’_л

Вт/м²град

4,23

4,41

4,72

4,27

4,5

4,77

32

Коэффициент теплоотдачи  от газов к стенке

a’₁

a’’₁

a’’’₁

Вт/м²град

a₁=0,95*(a_к + a_л)

29,95

30,8

32

31,2

31,7

32,3

33

Коэффициент теплопередачи

К’₁

К’’₂

К’’’₃

К’₁

К’’₂

К’’₃

Вт/м²град

кВт/м²град

К₁=а₁*Y

Y=0,65

К₂=К₁*10^-3

19,5

20

20,8

0,0195

0,02

0,0208

20,3

20,6

21

0,0203

0,0206

0,021

34

Средний температурный напор

Dt_ср

^оС

318,7

407,6

416

68,4

126,3

163

35

Тепловосприя-тие поверхности нагрева конвективного пучка

кВт

кВт

кВт

1840

2176,5

2786

447

838

1102

36

Температура газов за пучком

t₂

^оС

Графическая интерполяция, рис.8.7 и рис. 8.8

370

232,5

37

Количество теплоты, воспринятое  поверхностью нагрева

Q_к

кВт

Графическая интерполяция, рис.8.7 и рис. 8.8

2170

670

38

Энтальпия газов за пучком

I₂

кДж/кг

По I-t дигр.

5565

2976

39

Энтальпия питательной воды

i_пв

кДж/кг

По таблицам воды и водяного пара

1890

1001

40

Энтальпия влажного пара

i_х

кДж/кг

По таблице водяного пара

2304

2801

41

Количество пара, вырабатываемое в  рассматри-

ваемой конвективной поверхности

D_к

кг /с

5,2

0,4