Тепловой расчёт котельного агрегата

 

 

16. Площадь поверхности  нагрева:

.

17. Высота трубной поверхности:

.

18. Число ходов по  воздуху:

.

Примем число ходов  .

19. Уточним высоту хода  воздухоподогревателя:

м.

20. Т.к. найденная высота  одного хода воздухоподогревателя отличается от ранее принятой, уточняется скорость воздуха.

        Сечение для прохода воздуха:

м²

 Скорость воздуха:

.

, значит коэффициент теплопередачи  оставляем прежним.

21.Уточняем площадь  поверхности нагрева:

22. Тепловосприятие воздухоподогревателя:

.

23. Расхождение между Q_б иQ_т :

.

Ошибка менее 5%.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

13. Расчет первой ступени водяного экономайзера

 

 

 

Рис. 8. Схема I ступени водяного экономайзера

 

Водяной экономайзер  изготовлен из труб диаметром 32 мм с  толщиной стенки 3,5 мм (сталь 20).

Температура  дымовых  газов: υ' = 311,383 ^oC,  υ'' = 242,216^оС.

Температура  воды: t'= 215 ^oC,  t''=236,045 ^оС.

Схема противоточная с шахматным  расположением труб. Принимаем стальной змеевиковый экономайзер с параллельным включением ряда змеевиков.

S₁ = 91 мм – поперечный шаг,

S₂ = 56 мм  - продольный шаг,

1. Тепловосприятие экономайзера: .

2. Расход воды через  экономайзер:  .

3. Число труб в ряду:

 

4. Сечение для прохода воды:

       м².

где z_р - число рядов труб, выходящих из одного коллектора; z_с  - число потоков воды в экономайзере; n=z₁z_рz_c=128 - число параллельно включенных труб.

     5. Средняя  температура воды в экономайзере:

        .

Удельный объем воды  при p=11,5 МПа.

     6. Скорость  воды:

         .

     7. Средняя  температура газов:

         .

     8.  Средний  расход дымовых газов:

           .

      9.  Сечение  для прохода газов:

         м².

    10. Скорость  газов:

         .

    11. Эффективная  толщина излучения:

          .

    12. Коэффициент  теплоотдачи конвекцией:

          ,

при , , , .

    13. Температура  стенок экономайзера:

            .

    14. Коэффициент  ослабления лучей трехатомными  газами и золой:

         

     

15. Оптическая толщина  излучающего слоя:

             .

Степень черноты:

              .

     16. Теплоотдача  излучением:

           ,

              а_з= 0,8  (1, стр.72)

            

     17. Коэффициент  теплоотдачи от газов к стенке:

               a₁=a_к+a_л=76,875+5,391=82,266 .

     18.  Коэффициент  теплопередачи:

            .

     19. Температурный  напор:

             .

 

20.  Площадь поверхности  нагрева:

     .

21. Длина змеевиков:

     .

22. Число петель:

     .

Принимаем z_пет=16

23. Площадь поверхности  нагрева при полученном числе  петель:

      .

24. Тепловосприятие первой  ступени экономайзера:

     .

25. Расхождение между Q_б иQ_т :

Ошибка менее 5%.

26. Шаг одной петли  экономайзера:

     ;

   Следовательно,  полная высота пакета равна:

     .

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

14. Расчет первой ступени воздухоподогревателя

 

 

 

_{Рис. 9. Схема I ступени воздухоподогревателя}

 

Тип воздухоподогревателя – рекуперативный.

Изготовлен из труб диаметром 40 мм с толщиной стенки 1,5мм (сталь 20).

Температура  дымовых  газов: υ' = 242,216 ^oC,  υ'' = 130,529 ^oC.

Температура воздуха: t'= 30 ^oC,  t''=191,674 ^оС.

S₁ = 70 мм – поперечный шаг,

S₂ = 40,5 мм  - продольный шаг.

- число рядов труб;

- число труб в ряду.

1.Тепловосприятие второй  ступени воздухоподогревателя:       

  .

2. Определим сечение  для прохода газов:

.

3. Скорость газов:

.

Где:

4. Сечение для прохода  воздуха:

м².

5. Скорость воздуха:

,

где .

- отношение среднего количества  воздуха в воздухоподогевателе  к теоретически необходимому:

.

Значения присосов находятся  по таблице 3.

6. Коэффициент теплоотдачи  конвекцией от продуктов сгорания  к стенке:

.  (1, стр. 67)

7. Коэффициент теплоотдачи  от стенки к воздуху:

,  (1, стр. 65)

при , .

  8. Температура стенок воздухоподогревателя:

  .

  9. Эффективная толщина  излучения:

  .

10. Коэффициент ослабления  лучей трехатомными газами и золой:

 

11. Оптическая толщина  излучающего слоя:

  .

 Степень черноты:

  .

_{12. Коэффициент  теплоотдачи от  газов к стенке:}

_{Для первых ступеней воздухоподогревателей:}

.

13.  Коэффициент теплопередачи:

, 

где ξ=0,85 - коэффициент  использования воздухоподогревателей, (1, стр. 81).

.

14. Температурный напор:

.

_{ψ –  поправочный коэффициент  для определения  температурного напора при перекрёстно-противоточном движении теплоносителей. Этот коэффициент определяем по номограмме (1, стр. 89), исходя из следующих значений коэффициентов:}

 

15. Площадь поверхности нагрева:

.

16. Высота трубной поверхности:

.

17. Число ходов по  воздуху:

.

Примем число ходов  .

18. Уточним высоту хода  воздухоподогревателя:

.

19. Т.к. найденная высота  одного хода воздухоподогревателя отличается от ранее принятой, уточняется скорость воздуха.

        Сечение для прохода воздуха:

м².

 Скорость воздуха:

,

, значит коэффициент теплопередачи оставляем прежним.

20.Уточняем площадь  поверхности нагрева:

21. Тепловосприятие воздухоподогревателя:

.

22. Расхождение между Q_б иQ_т :

.

Ошибка менее 5%.

23. Итоговая высота  воздухопогревателя:

,

где - высота ремонтного разрыва между соседними пакетами воздухоподогревателя, м.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

15. Сводная  таблица теплового расчета котельного  агрегата

 

1. Уточняем q₂:                ,  (1)

где - энтальпия уходящих газов при температуре , определяется по таблице 6,

.

2. Коэффициент полезного действия парового котла:

       

где   - потери от химической неполноты сгорания, =0% (1);

- потери от механической неполноты горения, =0,5% (1);

   - потери от наружного охлаждения, (1);

        - потери тепла с уходящими газами;

- потери с теплом шлака.

3.  Коэффициент сохранения теплоты:

       .

4. Расход топлива подаваемого  в топку:

      ;

.              

5. Расчетный расход  топлива:

     .

6. Полезное тепловыделение в топке:

,

где - теплота воздуха;

,

где - энтальпия подогретого до в воздухоподогревателе воздуха;

;

.

7. Удельное тепловосприятие топки:

8.Расчетная невязка теплового баланса:

 

 

-расчет выполнен верно.

 

 

 

 

 

 

 

Таблица №11. Сводная таблица  теплового расчета котельного агрегата.

Наименование	Обозна чение	Ед. измер.	Расчетное значение
			Топка	Ширма	Фестон		П/П 2		П/П 1	Экономайзер 2	В/П 2	Экономайзер 1	В/П 1
Рабочая среда
Температура
-на входе		°С	314,6	314,6		314,6	461,382		380,21	236,045	191,674	215	30
-на выходе		°С	314,6	392,318		314,6	540		468,834	273,107	300	236,045	191,674
Энтальпия
-на входе		кДж/кг	2715,2	2715,2		2715,2	3270,35		3027,921	1020,31	1196,558	923,85	182,403
-на выходе		кДж/кг	2715,2	3067,92		2715,2	3475,4		3290,35	1199,449	1889,48	1020,31	1196,558
Продукты сгорания
Температура
-на входе		°С	2001,40	1050		853		836,5	699,982	515,302	387,515	311,383	242,216
-на выходе		°С	1050	853		836,5		699,982	515,302	387,515	311,383	242,216	130,529
Энтальпия
-на входе		кДж/кг	19597,3	9719,51		7768,5		7607,06	6437,211	4752,767	3580,682	2920,123	2290,684
-на выходе		кДж/кг	9719,51	7768,56		7607,0		6437,21	4752,767	3580,682	2920,123	2290,684	1251,093
Тепловосприятие		кДж/кг	7975,11	1583,2		94,8		638,7	1176,8	1155,5	925,3	770,4	616,9
Тепловой баланс
Располагаемая теплота топлива		кДж/кг	17675,329
КПД		%
Расход топлива		кг/с

 

 

Библиографический список:

1. Шацких Ю. В. Тепловой расчет котельных агрегатов: учебное пособие, Липецк: ЛГТУ 2008.-144 с.
2. Тепловой расчёт котельных агрегатов. Нормативный метод. под ред. Кузнецова Н. В. М., “Энергия”, 1973, 295с.
3. Липов Д. М. Компоновка и тепловой расчёт парового котла. М.:Энергоатомиздат, 1988. – 208 с.