Тепловой расчёт парового котельного агрегата ДКВР-10-13

где – коэффициент ослабления лучей трехатомными газами (5.14), (м·МПа)^-1;

р – давление в газоходе, МПа;

s – толщина излучающего слоя, м.

,

,

для температуры 300˚С после конвективной поверхности  нагрева:

,

для температуры  600˚С после конвективной поверхности нагрева:

 

10. Определяем коэффициент теплоотдачи, учитывающий передачу теплоты излучением в конвективных поверхностях нагрева

,

где - коэффициент теплоотдачи (приложение 1, рисунок 11 б)), Вт/м²·К;

а – степень черноты.

Вт/м ;

 Вт/м .

Для определения  вычисляется температура загрязненной стенки

,

где t – средняя температура окружающей среды (температура насыщения при давлении в котле Р=1,3 МПа[3]), ˚С;

˚С - при сжигании твердых топлив.

.

 

для температуры 300˚С после конвективной поверхности  нагрева:

,

 

для температуры  600˚С после конвективной поверхности нагрева:

.

 

11. Определяем суммарный коэффициент теплоотдачи от продуктов сгорания к поверхности нагрев

,

где - коэффициент использования, учитывающий уменьшение тепловосприятия поверхности нагрева вследствие неравномерного омывания её продуктами сгорания, частичного протекания продуктов сгорания мимо неё и образования застойных зон; для поперечного омывания пучков принимается [2].

 

для температуры 300˚С после конвективной поверхности нагрева:

,

 

для температуры  600˚С после конвективной поверхности нагрева:

.

 

12. Определяем коэффициент теплопередачи

,

где - коэффициент тепловой эффективности [2].

для температуры 300˚С после конвективной поверхности  нагрева:

,

 

для температуры  600˚С после конвективной поверхности нагрева:

.

 

13. Определяем количество теплоты, воспринятое поверхностью нагрева, на 1 кг топлива (6.1)

,

для температуры 300˚С после конвективной поверхности  нагрева:

,

,

для температуры  600˚С после конвективной поверхности нагрева:

,

.

14. По принятым двум значениям температуры и полученным двум значениям Q_б и Q_Т производится графическая интерполяция для определения температуры продуктов сгорания после поверхности нагрева.

  

Рисунок 5. Графическое определение расчётной температуры

 не более чем на 50˚С меньше или больше предварительно выбранной, поэтому определяем только , сохранив прежний коэффициент теплоотдачи.

 

.

Составляем  сводную таблицу.

 

Таблица 7

Теплотехнические  характеристики первого газохода

 

Наименование величины	Услов. обоз-нач.	Расчёт-ная форму-ла	Результаты при
			300˚С	600˚С
Температура дымовых  газов перед 1-м газоходом, ˚С		(5.23)	1070	1070
Теплосодержание дымовых  газов перед 1-м газоходом, кДж/кг		(5.7)	18744,29	18774,29
Температура дымовых  газов за первым газоходом, ˚С		рис. 5	300	600
Теплосодержание дымовых  газов за   1-м газоходом, кДж/кг		Таб. 3, (5.7)	4466,538	9298,6
Теплота, отданная продуктам  сгорания, кДж/кг	Qб	(6.2)	14033,9	9409,4
Расчётная температура  потока продуктов сгорания в конвективном газоходе, ˚С		(6.5)	735	885
Температурный напор, ˚С	Δt	(6.6)	543	693
Средняя скорость продуктов  сгорания в поверхности нагрева, м/с		(6.6)	4,882	5,399
Коэффициент теплоотдачи  конвекцией от продуктов сгорания к  поверхности нагрева, Вт/м2·К		(6.9)	48,15	51
Толщина излучающего  слоя, м	s	(6.10)	0,201	0,201
Коэффициент ослабления лучей трёхатомными газами, (м·МПа)-1	кГ	(5.14)	31,45	29,05
Суммарная сила поглощения газовым потоком, м-ата	крs	(5.16)	0,135	0,125
Степень черноты газового потока	a	Прил.1	0,126	0,118
Коэффициент теплоотдачи  излучением не запыленного потока, Вт/м2·К		(5.17)	4,16	8,73
Температура загрязненной стенки, ˚С	tз	(6.12)	217	217
Суммарный коэффициент  теплоотдачи от продуктов сгорания к поверхности нагрева, Вт/м2·К		(6.13)	52,31	59,73
Коэффициент теплопередачи, Вт/м2·К	К	(6.14)	34	38,83
Температурный напор, ˚С	Δt	(6.16)	395	652,7
Количество теплоты, воспринятое  поверхностью нагрева, кДж/кг	QТ	(6.15)	5424	10240

 

6.2 Тепловой расчёт  второго газохода

1. По чертежу определяются конструктивные характеристики второго конвективного газохода:   площадь поверхности нагрева, шаг труб и рядов (расстояния между осями труб), диаметр труб, число труб в ряду, число рядов труб и площадь живого сечения для прохода продуктов сгорания (таблица 8). Для данной конструкции котла ширина газохода а=1,075 м, а высота b=2,1 м [2].

Таблица 8

Конструктивные  характеристики второго газохода [2]

 

Наименование величин	Условные обозначения	Результаты
Поверхность нагрева, м2	Н	93
Число рядов труб:   вдоль оси котла поперек оси котла	z1 z2	11 22
Диаметр труб, мм	dн	51х2,5
Расчётные шаги труб в  мм. продольный поперечный	S1 S2	100 110

 

2. Площадь живого сечения для прохода продуктов сгорания (6.3)

.

 

3.  Предварительно принимаем два значения температуры продуктов сгорания после рассчитанного газохода и .

 

4. Определяем тепло, отданное продуктам сгорания (6.2), кДж/кг

,

для температуры 200˚С после конвективной поверхности  нагрева:

,

 

для температуры  400˚С после конвективной поверхности нагрева:

.

 

5. Определяем расчётную температуру потока продуктов сгорания в конвективном газоходе (6.5)

для температуры 200˚С после конвективной поверхности  нагрева:

,

для температуры  400˚С после конвективной поверхности нагрева:

.

 

6. Определяем температурный напор (6.6)

для температуры 200˚С после конвективной поверхности  нагрева:

,

 

для температуры  400˚С после конвективной поверхности нагрева:

.

 

7. Определяем среднюю скорость продуктов сгорания в поверхности нагрева (6.7)

,

для температуры 200˚С после конвективной поверхности  нагрева:

,

для температуры 400˚С после конвективной поверхности нагрева:

 

.

 

8. Определяем коэффициент теплоотдачи конвекцией от продуктов сгорания к поверхности нагрева (6.8)

,

 

для температуры 200˚С после конвективной поверхности  нагрева:

 

для температуры  400˚С после конвективной поверхности нагрева:

 

9. Определяем степень черноты газового потока (6.9),

,

,

для температуры 200˚С после конвективной поверхности нагрева:

.

,

 

для температуры  400˚С после конвективной поверхности нагрева:

 

10. Определяем коэффициент теплоотдачи, учитывающий передачу теплоты излучением в конвективных поверхностях нагрева (6.11), (6.12)

,

,

.

 

для температуры 200˚С после конвективной поверхности  нагрева:

,

 

для температуры  400˚С после конвективной поверхности нагрева:

.

 

11. Определяем суммарный коэффициент теплоотдачи от продуктов сгорания к поверхности нагрев (6.13)

,

 

для температуры 200˚С после конвективной поверхности  нагрева:

,

 

для температуры  400˚С после конвективной поверхности нагрева:

.

 

12. Определяем коэффициент теплопередачи (6.14)

,

где - коэффициент тепловой эффективности для конвективных поверхностей нагрева при сжигании каменного угля[2].

для температуры 200˚С после конвективной поверхности  нагрева:

,

 

для температуры  400˚С после конвективной поверхности нагрева:

.

 

13. Определяем количество теплоты, воспринятое поверхностью нагрева, на 1 кг топлива (6.15), (6.16)

,

для температуры 200˚С после конвективной поверхности  нагрева:

,

 

,

для температуры  400˚С после конвективной поверхности нагрева:

,

.

15. По принятым двум значениям температуры и полученным двум значениям Q_б и Q_Т производится графическая интерполяция для определения температуры продуктов сгорания после поверхности нагрева.

Так как  (отличается от менее чем на 50˚С), то определяем Q_T, сохранив прежним коэффициент теплопередачи (6.15), (6.16).

.

 

Рисунок 6. Графическое  определение расчётной температуры

 

Составляем  сводную таблицу.

 

Таблица 9

Теплотехнические  характеристики второго газохода

 

Наименование величины	Условное обозначение	Расчётная формула	Результаты при
			200˚С	400˚С
Температура дымовых  газов перед 1-м газоходом, ˚С		(5.23)	570	570
Теплосодержание дымовых  газов перед 1-м газоходом, кДж/кг		(5.7)	8805	8805
Температура дымовых газов за первым газоходом, ˚С			200	400
Теплосодержание дымовых  газов за   1-м газоходом, кДж/кг		Таб. 3	3105,955	6380,185
Теплота, отданная продуктам  сгорания, кДж/кг	Qб	(6.2)	5609,71	2401
Расчётная температура  потока продуктов сгорания в конвективном газоходе, ˚С		(6.5)	385	485
Температурный напор, ˚С	Δt	(6.6)	193	293
Средняя скорость продуктов  сгорания в поверхности нагрева, м/с		(6.7)	7,01	8,08
Коэффициент теплоотдачи  конвекцией от продуктов сгорания к  поверхности нагрева, Вт/м2·К		(6.8)	58,3	62,54
Толщина излучающего  слоя, м	s	(6.10)	0,201	0,201
Коэффициент ослабления лучей трёхатомными газами, (м·МПа)-1	кГ	(5.14)	37,7	36,07
Суммарная сила поглощения газовым потоком, м-ата	крs	(6.9)	0,155	0,148
Степень черноты газового потока	a	Прил.1	0,144	0,138
Коэффициент теплоотдачи  излучением не запыленного потока, Вт/м2·К		(6.11)	3,89	4,554
Температура загрязненной стенки, ˚С	tз	(6.12)	217	217
Суммарный коэффициент  теплоотдачи от продуктов сгорания к поверхности нагрева, Вт/м2·К		(6.13)	62,19	6,094
Коэффициент теплопередачи, Вт/м2·К	К	(6.14)	40,42	42,61
Температурный напор, ˚С	Δt	(6.16)	96	285
Количество теплоты, воспринятое  поверхностью нагрева, кДж/кг	QТ	(6.15)	1090	3491