Тепловой расчёт парогенератор

Автор работы: Пользователь скрыл имя, 10 Декабря 2011 в 23:30, курсовая работа

Описание работы

В курсовом проекте выполнен поверочный расчет топки и конвективного пучка парового котла марки ДКВР 20х13, а также конструктивный расчет экономайзера.

Для расчета предоставлены следующие исходные данные :
Номинальная паропроизводительность котельного агрегата- 20 т/ч;
Поверхность нагрева, установленная за котлом – экономайзер;
Температура питательной воды (после деаэратора) – 80 0С;
Способ сжигания топлива – в слое;

Содержание работы

Введение……………………………………………………………………….
Расчет объемов и энтальпий воздуха и продуктов сгорания при α=1..
Котёл. Общее описание котла снаружи………………………………….
Топка. Выбор топочного устройства. Описание топочного

устройства и топочного объема. Расчетные характеристики топки……….

2.1.2. Определение коэффициентов избытка воздуха и средних характеристик продуктов сгорания в поверхностях нагрева………………

2.1.3. Расчет энтальпий продуктов сгорания. Построение I-θ диаграммы..

2.1.4. Тепловой баланс и расход топлива……………………………………

2.1.5. Тепловой расчет топки………………………………………………..

2.2. Конвективные (кипятильные) пучки. Описание…………………………

2.2.1. Расчет конвективного пучка……………………………………………

3. Экономайзер………………………………………………………………..

3.1. Расчет водяного экономайзера……………………………………………

4. Определение расчетной невязки теплового баланса………………………

5.Сводная таблица теплового расчета котельного агрегата…………………

Заключение………………………………………………………………………

Литература………………………………………………………………………

Скачать архив (212.35 Кб) Сколько стоит заказать работу?
Файлы: 1 файл

ПЗ по ТГУ.docx

— 272.52 Кб (Скачать файл)
 

2.1.2. Определение  коэффициентов избытка воздуха  и средних      характеристик  продуктов сгорания в поверхностях  нагрева. 

   Коэффициент избытка воздуха на выходе из топки принимается по табл.1.

Для выполнения теплового расчета газовый тракт  котлоагрегата делится на ряд самостоятельных участков: топочную камеру, конвективный испарительный пучок, экономайзер.

   Коэффициенты избытка воздуха в других участках газового тракта получаются путем прибавления к  αт присосов воздуха, принимаемых по РН 4-06 /10/. Таким образом, коэффициент избытка воздуха в конвективных пучках αк.н= αт + величина присоса; коэффициент избытка воздуха в водяном экономайзере αв.э=αк.п+величина присоса. 

Величина присоса  для топочной камеры – 0,1.

Величина присоса  для газохода котельных пучков – 0,05.

Величина присоса  для газохода экономайзера – 0,1. 

В таблице 2 приведены  средние характеристики продуктов  сгорания в поверхностях  нагрева  котла. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

       Таблица 2

Средние характеристики продуктов сгорания

в поверхностях нагрева котла

№

п/п

 Наименование  величин Размер

ность
Топка Конвективные  пучки Экономайзер
1 2 3 4 5 6
1 Коэффициент избытка 

воздуха перед газоходом α΄

 – 1,3 1,4 1,45
2 Коэффициент избытка 

воздуха за газоходом α΄΄

 – 1,4 1,45 1,55
3 Коэффициент избытка 

воздуха (средний) α

 – 1,35 1,425 1,50
4
нм3/кг 0,79 0,80 0,806
5
нм3/кг 9,87 10,38 10,90
6
– 0,13 0,12 0,11
7
– 0,076 0,072 0,069
8
+
 – 0,206 0,192 0,179
9
г/нм3 0,022 0,021 0,020
 
 
 

    2.1.3. Расчет энтальпий продуктов сгорания. Построение  I-θ диаграммы. 

    Вычисляем энтальпию теоретического объема воздуха  для всего выбранного диапазона  температур:

    

, кДж/кг

    где - энтальпия 1 м3 воздуха, кДж/м3 (принимается для каждой выбранной температуры по приложению 1 [2]);

     - теоретический объем воздуха,  необходимый для горения (см. таблицу 2).

Определяем энтальпию  теоретического объема продуктов сгорания для всего выбранного диапазона  температур по формуле: 

     , кДж/кг

    где , , - энтальпии 1 м3 трехатомных газов, теоретического объема азота, теоретического объема водяных паров (принимаются по /10/;

    , , - объемы трехатомных газов, теоретический объем азота и водяного пара (из таблицы 2). 

   Определяем энтальпию избыточного количества воздуха для всего выбранного диапазона температур

     

, кДж/кг

 Определяем энтальпию продуктов сгорания при коэффициенте избытка воздуха

     

, кДж/кг

    Результаты  расчета энтальпии продуктов  сгорания по газоходам свели в таблицу 3.

    По  расчетным данным таблицы 3 на миллиметровой  бумаге построили диаграмму I-θ продуктов сгорания, которая приведена после таблицы 3. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

    Таблица 3 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

    Диаграмма  вшита 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

 2.1.4. Тепловой баланс и расход топлива. 

   При сжигании  твердых и жидких топлив значения  энтальпий газов относят к  1 кг топлива, а при использовании  газообразных топлив к 1 нм3 газа. Результаты расчета свели в таблицу 4. 

                                                                                                                           Таблица 4

Тепловой  баланс и расход топлива

№

п/п

  
Наименование  величин		 Обозначение Расчётная формула, способ определения Размер-ность Расчёт
1 2 3 4 5 6
1 Располагаемое

тепло топлива
=

;при 
,

=0 и 
=

 ккал/кг 6238
2 Температура

уходящих  газов
По приложению IV[10] ºС 200
3 Энтальпия

уходящих  газов
Из диаграммы  I-
 при
ккал/кг 700
4 Температура

холодного воздуха

 tхв Согласно заданию ºС 25
5 Энтальпия

холодного воздуха
=
ккал/кг 42,80
6 Потери тепла  от мехнедожога q4 По характеристикам  топки % 5,5
7 Потери тепла  от химнедожога q3 По характеристикам  топки % 0,5
8 Потери тепла  с

уходящими газами

 Q2 
 

q2
ккал/кг 
 

%

 653,41 
 

10,47

9 Потери тепла  в

окружающую  среду

 q5 По РН 5-01 [10] % 1,3
10 Коэффициент

сохранения  тепла

 φ φ = 1 – 
 – 0,987
11 Потери тепла  с

физическим  теплом шлаков

 q6 где шл – по расчетным характеристикам топки;

(сt)шл – энтальпия шлака, равная при tшл=600°С по РН4-04 [10] 133,8 ккал/кг

 % 18,88
Окончание таблицы 4
1 2 3 4 5 6
12 Сумма потерь тепла ∑q ∑q = q2+ q3+q4 +q5 +q6, при сжигании мазута и газа q4=0; q6=0 % 16,56
13 КПД котлоагрегата ηка ηка=100 – ∑q % 83,44
13 Энтальпия

насыщенного пара
Из термодинамических  таблиц согласно Рнп (приложение V[10]) ккал/кг 666,2
15 Энтальпия

питательной воды
Из термодинамических  таблиц согласно
(приложение V[10])		 ккал/кг 197,3
16 Тепло, полезно 

использованное в котлоагрегате (без пароперегревателя)
Без пароперегревателя

= D (
–
)

 ккал/ч 9378000
17 Полный расход

топлива

 В В =
/(
·ηка)		 кг/час 1813,7
18 Расчётный расход топлива Вр Вр = В
, при сжигании газа и мазута Вр=В		 кг/час 1693,6
 
 
 

   2.1.5. Тепловой расчет топки 

   Выполняя поверочный расчет конвективной поверхности, сначала предварительно оцениваем неизвестную конечную температуру  и , следовательно, энтальпию одной из сред, а затем, решая уравнения теплового баланса, определяем соответствующие принятой температуре тепловосприятие поверхности нагрева и конечную энтальпию среды. Затем рассчитываем коэффициент теплопередачи и температурный напор и по уравнению теплообмена определяем вторичную величину тепловосприятия поверхности нагрева, отнесенную к 1 кг или 1 нм3 топлива. Если полученное из уравнения теплообмена значение тепловосприятия Qт  отличается от определенного по уравнению теплового баланса Qб не более чем на 2%, расчет поверхности считается законченным. Если же Qт и Qб различаются менее чем на 2%, то принимают новое значение конечной температуры и повторяют расчет.

    Если при первом приближении величина Qт оказалась больше величины тепловосприятия, определенной с помощью теплового баланса Qб, то значение конечной температуры для второго приближения принимается таким, чтобы разница между температурами дымовых  газов на входе и на выходе была больше, чем при первом приближении и наоборот.

   Для второго приближения целесообразно выбирать значение температуры, которая отличается от принятого при первом приближении не более чем на 50 ºС. В этом случае коэффициент теплопередачи пересчитывать не следует, так как он имеет небольшое значение /10/.

   В соответствии с нормативным методом расчета /1/ коэффициент теплопередачи К рассчитывается с помощью коэффициента тепловой эффективности ψ. Коэффициент эффективности /1, с.47-48/ при сжигании каменных углей равен ψ=0,65.

Результаты расчета  сведены в таблицу 5. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

Таблица 5

Тепловой  расчёт топки

№

п/п

 Наименование 

величин

 Обозначение Расчётная формула, способ определения Размер-ность Расчёт
1 2 3 4 5 6
1 Объём топочной камеры Vт По конструктивным характеристикам м3 45
2 Полная луче-воспринимающая поверхность

нагрева

 Нл По конструктивным характеристикам  м2 65
3 Поверхность стен Fст Fст = 6
 м2 75,91
4 Степень

экранирования

топки

 ψ' Для камерных топок ψ'=
.

Для слоевых  топок ψ'=

 – 1,04
5 Площадь зеркала  горения Rзг По приложению III [10] м2 13,4
6 Поправочный

коэффициент

 β По приложению VI [10] – 0,75
7 Эффективная

толщина

излучающего слоя

 s s = 3,6
 м 2,13
8 Абсолютное  давление газов в топке р Принимается р=1,0 ата 1,0
9 Температура газов  на выходе из топки
Принимается предварительно по приложению VII [10] ºС 1100
10 Коэффициент

ослабления  лучей в пламени

 k Для светящегося пламени:

k = – 0,5 + 1,6

/1000.

 – 1,26
11 Произведение k p s k p s – 2,68
12 Степень черноты  топочной среды α Принимается по номограмме XI [10] – 0,93
13 Эффективная

степень черноты факела

 αф
· α		 – 0,70
 
 		    
 
 
 
 
 
 
 
 		  
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Продолжение табл.5
1 2 3 4 5 6
14 Условный коэффициент  загрязнения ζ По РН 6-02 [10] – 0,90
15 Произведение ψ' ζ ψ' ζ – 0,93
16 Параметр,

учитывающий влияние излучения горящего слоя
    = Rзг/ Нл
 – 0,20
17 Степень черноты  топки аТ  
Для слоевых  топок:

аТ =

– 0,84
18 Присос холодного  воздуха в топку
По РН 4-06 [10] – 0,1
19 Коэффициент

 избытка  воздуха, 

организованно

поданного в топку
=
,

где

принимается из табл.1

 – 1,2
20 Температура

горячего  воздуха

 tгв Принимается согласно

расчётным характеристикам топки

 ºС 390
21 Энтальпия горячего воздуха
=
ккал/кг 1043,9
22 Энтальпия холодного  воздуха
При отсутствии подогрева  воздуха

=

При наличии  подогрева воздуха

= Δ

 ккал/кг 65,41
23 Тепло, вносимое воздухом в топку QВ При отсутствии подогрева  воздуха

QВ =

При наличии  подогрева воздуха

Qв =

+

 ккал/кг 65,41
24 Тепловыделение  в топке на 1 кг (1нм3)топлива QТ QТ =
+ QВ		 ккал/кг 6272,2
   
 
 
 		    
 
 
 
 
 
Окончание табл.5
1 2 3 4 5 6
25 Теоретическая

(адиабатическая)

температура горения

 Qа По диаграмме  J-
 согласно величине QТ

(равна энтальпии Ia)

 ºС 1700
26 Тепловыделение  на 1 м2 поверхности нагрева –
ккал/м2ч 181586,6
27 Температура газов  на выходе из топки Q''Т По номограмме I [10] ºС 900
28 Энтальпия газов  на выходе из топки I''Т По диаграмме  J-
 согласно величине Q''Т		 ккал/кг 3100
29 Тепло, переданное излучением в топке Qл Qл = φ (QТ - I''Т) ккал/кг 3130,98
30 Тепловая нагрузка лучевосприни-мающей поверх-ности нагрева топки –
ккал/м2ч 81580,34
31 Видимое

теплонапряжение

топочного объёма

 –
ккал/м3ч 234774,7
32 Приращение 

энтальпии воды в топке

 ΔiТ ΔiТ =
ккал/кг 265,1
 
 
    1. Конвективный (кипятильный) пучок. Описание.
 

   Конвективные поверхности нагрева паровых и водогрейных котлов играют важную роль в процессе получения пара или горячей воды, а также использования теплоты продуктов сгорания, покидающих топочную камеру. Эффективность работы конвективных поверхностей нагрева в значительной мере зависит от интенсивности передачи теплоты продуктами сгорания воде и пару.

При расчете  конвективных поверхностей нагрева  используется уравнение теплопередачи и уравнение теплового баланса. 

     Уравнение теплопередачи

    

.

     Уравнение теплового  баланса

    

    где К — коэффициент теплопередачи, отнесенный к расчетной поверхности нагрева, Вт/(м2·К);

     — температурный напор,  °С;

    Вр — расчетный расход топлива, кг/с;

    Н — расчетная поверхность нагрева, м2;

     — коэффициент сохранения  теплоты, учитывающий потери теплоты  от наружного охлаждения;

    I', I" — энтальпии продуктов сгорания на входе в поверхность нагрева и на выходе из нее, кДж/кг;

     — количество теплоты,  вносимое присасываемым в газоход  воздухом, кДж/кг.

    Коэффициент теплопередачи (К) является расчетной характеристикой процесса и всецело определяется явлениями конвекции, теплопроводности и теплового излучения.

    Из уравнения теплопередачи ясно, что количество теплоты, переданное через заданную поверхность нагрева, тем больше, чем больше коэффициент теплопередачи и разность температур продуктов сгорания и нагреваемой жидкости. Очевидно, что поверхности нагрева, расположенные в непосредственной близости от топочной камеры, работают при большей разности температуры продуктов сгорания и температуры воспринимающей теплоту среды. По мере движения продуктов сгорания по газовому тракту температура их уменьшается и хвостовые поверхности нагрева работают при меньшем перепаде температур продуктов сгорания и нагреваемой среды. Поэтому чем дальше расположена конвективная поверхность нагрева от топочной камеры, тем большие размеры должна она иметь и тем больше металла расходуется на ее изготовление.

Информация о работе Тепловой расчёт парогенератор