- •Расчетно-пояснительная записка
- •1. Характеристика парового котла
- •1.1 Технические характеристики котла дквр
- •1.2 Устройство и принцип работы котла серии дквр
- •1.3 Циркуляционная схема котла дквр
- •1.4 Эксплуатационные параметры
- •2. Тепловой расчет котельного агрегата
- •2.2. Расчет теоретических и действительных объемов воздуха и продуктов сгорания
- •2.3. Энтальпии воздуха и продуктов сгорания
- •3. Тепловой баланс теплогенератора
- •3.1. Тепловой баланс теплогенератора и расход топлива
- •3.2. Расчет теплообмена в топке
- •3.3. Расчет пароперегревателя
- •3.4. Расчет конвективного пучка
- •3.5. Расчет водяного экономайзера
- •3.6 Поверочный тепловой баланс теплогенератора
- •4. Оборудование котельной
- •4.1. Устройство и эксплуатация оборудования котельных
- •4.2. Расчет тепловой схемы производственной котельной
- •4.3. Подбор оборудования котельной
- •4.4. Аэродинамический расчет котельной
- •4.4.2. Расчет гидравлического сопротивления воздушного короба
- •4.4.3. Подбор вентилятора
- •4.5. Выбор и расчет схемы водоподготовки
- •6. Заключение
3.2. Расчет теплообмена в топке
При проектировании и эксплуатации теплогенерирующих установок чаще всего выполняется поверочный расчет топочных устройств. Конструктивный расчет производится только при разработке новых агрегатов конструкторскими бюро заводов-изготовителей или при реконструкции топочных камер существующих теплогенераторов.
При поверочном расчете топки по ее тепловым и конструктивным характеристикам определяют температуру дымовых газов на выходе из топки , °С.
Передача теплоты в топке к лучевоспринимающим поверхностям происходит в основном излучением. Доля конвективного теплообмена относительно мала и им при расчете топки пренебрегают.
Поверочный расчет однокамерных топок производят в следующей последовательности:
1. Для камерных топок проверяют только тепловое напряжение топочного объема.
Тепловое напряжение зеркала горения, кВт/м2
,
где Rзг – площадь зеркала горения, м2.
2.Полезное тепловыделение в топке определяют по формуле, кДж/м3
,
где Qв – теплота, вносимая в топку воздухом, кДж/м3.
Величина Qв складывается из теплоты горячего воздуха и холодного, присосанного в топку
,
где – коэффициент избытка воздуха в топке; – присосы воздуха в топку;V0 – теоретически необходимое количество воздуха, м3/м3; св – объемная теплоемкость воздуха, кДж/(м3.К), св = 1,3кДж/(м3.К); – температура воздуха после подогрева в воздухоподогревателе, °С; – температура холодного воздуха, °С, = 30°С.
По Jt-диаграмме (см. рис. 2.1) по значению J = Qт определяют теоретическую (адиабатическую) температуру горения топлива tа, °С (Та, К).
tа = 1950°С; Та = 2223 К.
3. Вычисляют параметр М, зависящий от относительного положения максимума температуры пламени по высоте топки.
При сжигании газа и мазута
М = 0,54 – 0,2Xт .
Параметр Хт характеризует относительное положение максимума температуры топочных газов, которое для камерных топок с верхним отводом газов и горизонтальным положением осей горелок определяют по формуле
,
где h1 – расстояние от нижней плоскости топки до плоскости максимальных температур, м; h2 – расстояние от нижней плоскости топки до середины ее выходного окна, м.
М = 0,54 – 0,2∙0,93=0,35 .
Под нижней плоскостью топки следует понимать: при сжигании газа и мазута – под топки, при сжигании твердого топлива – середину холодной воронки. Максимум температур практически совпадает с уровнем расположения осей горелок.
4. Определяют среднее значение коэффициента тепловой эффективности лучевоспринимающей поверхности топки
,
где Hл – полная лучевоспринимающая поверхность топки, м2, принимают по прил.1; Fст – полная поверхность стен топки, м2; коэффициент загрязнения лучевоспринимающей поверхности нагрева, учитывающий снижение ее тепловосприятия вследствие загрязнения топочных экранов наружными отложениями или покрытия их огнеупорной массой.
Коэффициент загрязнения принимают равным: для газообразного топлива – 0,65.
5. Предварительно задаются температурой продуктов сгорания на выходе из топочной камеры . Для промышленных паровых теплогенераторов рекомендуется предварительно принимать температуру продуктов сгорания на выходе из топки: при сжигании природного газа 1050…1100°С.
6. Определяют эффективную толщину излучающего слоя, м
,
где Vт – объем топочной камеры, м3.
7. Вычисляют коэффициент ослабления лучей топочной средой, (м.МПа)-1.
При сжигании жидкого и газообразного топлива коэффициент ослабления лучей зависит от коэффициента ослабления лучей трехатомными газами кг и сажистыми частицами kc.
к = kгrn + kc ,
где rn – суммарная объемная доля трехатомных газов.
Коэффициент ослабления лучей трехатомными газами рассчитывают по формуле, (м.МПа)-1
,
где – объемная доля водяных паров; Рп – суммарное парциальное давление трехатомных газов, МПа; Рп = rп.Р; Р – давление в топочной камере теплогенератора, МПа, для агрегатов, работающих без наддува, Р = 0,1 МПа.
(м.МПа)-1
Коэффициент ослабления лучей сажистыми частицами вычисляют по формуле, (м.МПа)-1
,
где Сp, Нp – содержание соответственно углерода и водорода в рабочей массе топлива.
(м.МПа)-1
Для газообразного топлива:
,
где СmНn – процентное содержание углеводородных соединений, входящих в состав газообразного топлива.
к = 8,16∙0,26 +1,22=3,34(м.МПа)-1 .
8. Определяют степень черноты топки:
– для камерных топок (Rзг = 0)
,
где аф – эффективная степень черноты факела, зависящая от вида сжигаемого топлива.
Для жидкого и газообразного топлив степень черноты факела
,
где m – коэффициент, учитывающий заполнение объема топки светящимся пламенем; aсв, анс – степень черноты соответственно светящейся части факела и несветящихся трехатомных газов:
,
,
9.Определяют среднюю суммарную теплоемкость продуктов сгорания, кДж/м3
,
где Qт – полезное тепловыделение в топке, кДж/м3; Тa – теоретическая (адиабатическая) температура горения, К; – энтальпия продуктов сгорания топлива при температуре и избытке воздуха на выходе из топки, кДж/м3, определяют по It-диаграмме (см. рис. 2.1) по предварительно принятой температуре .
кДж/м3
10. Определяют действительную температуру на выходе из топки , °С.
,
где -коэффициент сохранения теплоты, рассчитываемый по формуле
°С.
Полученная температура на выходе из топки сравнивается с предварительно принятой. Если расхождение между полученной и ранее принятой температурами не превысит ± 100°С, то расчет считается оконченным.
11. Определяют общее тепловосприятие топки, кДж/кг
,
кДж/кг.