15.2.9 Выбор типоразмера дутьевого вентилятора. Определение его производительности, напора и мощности привода
Выбор типоразмера дутьевого вентилятора сводится к подбору агрегата, обеспечивающего необходимые производительность и давление, определенные при расчете воздушного тракта, и потребляющей наименьшее количество энергии при эксплуатации.
Производительность вентилятора, тыс.м3/с, определяется по формуле
(239)
где – коэффициент запаса;
Vв – расход воздуха при номинальной нагрузке котла, тыс.м3/с.
Расход воздуха, м3/кг, определяем как
(240)
где Вр – расчетный расход топлива, кг/с;
– теоретически необходимое для горения количество воздуха, м3/кг;
– коэффициент избытка воздуха в топке;
– присосы воздуха в топке;
– присосы воздуха в системе
пылеприготовления;
tхв – температура холодного воздуха, 0С.
м3/с=556тыс.м3/ч,
.
Так как на котел ставится два дутьевых вентилятора, производительность одного вентилятора составит, тыс.м3/ч:
(241)
где Qp – производительность вентиляторов, тыс.м3/ч.
.
Полное давление, которое должен развивать дутьевой вентилятор, Па
(242)
где – коэффициент запаса;
– перепад полных давлений по воздушному
тракту, Па.
.
По найденным значениям производительности , тыс.м3/ч, и напору Нв, Па, выбираем необходимый типоразмер дутьевого вентилятора [3]:
ВДН – 18 – II. с числом оборотов п=740 об/мин.
Расчетная мощность двигателя, кВт
(243)
где – коэффициент запаса по потребляемой мощности;
– производительность вентилятора, м3/с;
Нв – расчетный напор дутьевого вентилятора, Па;
– коэффициент полезного действия
вентилятора.
Коэффициент полезного действия определяем в зависимости от значений производительности , тыс.м3/ч, и напора Нв, Па [3]:
.
.
16 Гидравлический расчет фронтального контура циркуляции котла
Целью гидравлического расчета фронтального контура циркуляции является определение действительной скорости циркуляции, полезного напора, возможности застоя и опрокидывания циркуляции при заданной нагрузке котла. Контур циркуляции изображен на рисунке 24.
Рисунок 24 – Центральный контур циркуляции
Исходные конструктивные данные для расчета приведены в таблице 7.
Таблица 7 – Конструктивные данные к расчету
Наименование величины |
Обозначение |
Формула |
Величина |
1. Опускные трубы |
|||
Внутренний диаметр, мм |
|
Задается |
183 |
Количество опускных труб, шт |
|
Задается |
1 |
Суммарное сечение опускных труб, м2 |
|
|
0,013 |
Высота опускных труб, м |
|
Схема контура |
42,754 |
Суммарная длина опускных труб, м |
|
Схема контура |
51,33
|
Углы гибов труб |
|
Схема контура |
35
|
Коэффициенты сопротивления поворотов в опускных трубах |
|
[4] |
0,25
|
Суммарный коэффициент сопротивления поворотов в опускных трубах |
|
|
0,25
|
Коэффициент сопротивления входа из барабана в опускные трубы и выхода в нижний коллектор |
|
[4] |
1,1 1 |
Суммарный коэффициент местных сопротивлений опускных труб |
|
|
2,1
|
Приведенный коэффициент трения для опускных труб |
|
По величине [4] |
0,12 |
2. Подъемные трубы |
|||
Внутренний диаметр труб, м |
|
Задается |
0,05 |
Шаг труб в экране |
|
Задается |
1,33 |
Ширина экрана, включенная в контур, м |
|
Чертеж котла |
2,40 |
Количество подъемных труб, шт |
|
|
29 |
Суммарное сечение подъемных труб, м2 |
|
|
0,0520 |
Длина труб до обогрева, м |
|
Схема контура |
2,5 |
Длина обогреваемого участка труб, м |
|
Схема контура |
36 |
Длина труб после обогрева, м |
|
Схема контура |
2 |
Полная длина экранных труб, м |
|
|
41 |
Высота труб до обогрева, м |
|
Схема контура |
1,683
|
,
,..
,
,..
,
Продолжение таблицы 7
Наименование величины |
Обозначение |
Формула |
Величина |
Высота обогреваемой части труб, м |
|
Схема контура |
34,65 |
Высота участка после обогрева, м |
|
Схема контура |
2 |
Полная высота экранных труб, м |
|
|
38,33 |
Углы гиба труб по высоте экрана |
|
Схема контура |
90; 30; 40; 90 |
Коэффициент сопротивления поворота экранных труб |
|
[4] |
1,75; 0,25; 0,5; 1,75 |
Суммарный коэффициент поворотов экранных труб |
|
|
4,25 |
3. Пароотводящие трубы |
|||
Внутренний диаметр, мм |
|
Задается |
0,131 |
Количество отводящих труб, шт |
|
Задается |
2 |
Суммарное сечение отводящих труб, м2 |
|
|
0,027 |
Полная длина отводящих труб, м |
|
Схема контура |
10,00 |
Высота отводящих труб, м |
|
Схема контура |
2,8
|
Углы гибов труб |
|
Схема контура |
90; 90; 90 |
Коэффициенты сопротивления поворотов в отводящих трубах |
|
[4] |
1,75; 1,75; 1,75 |
Суммарный коэффициент сопротивления отводящих труб |
|
|
5,25
|
Коэффициент сопротивления выхода из сборного коллектора и входа в барабан |
|
[4] |
1 1,1 |
Суммарный коэффициент входа-выхода пароотводящих труб |
|
|
2,1 |
,
,..
,
,..
,
,..
,
,..
,
Кроме конструктивных характеристик контура нам также понадобятся данные из теплового расчета котла и некоторые дополнительные величины. Все эти характеристики приведем в таблице 8.
Таблица 8 – Сводные данные из теплового расчета котла, подсчет исходных величин
Наименование величины |
Обозначение |
Откуда берется |
Величина |
Паропроизводительность котла, кг/с |
|
Из теплового расчета котла |
86,11 |
Давление пара в барабане котла, МПа |
|
Из теплового расчета котла |
13,00 |
Расчетный расход топлива, кг/с |
|
Из теплового расчета котла |
22,007 |
Полное тепловосприятие топки, кДж/кг |
|
Из теплового расчета котла |
5109 |
Энтальпия воды на линии насыщения при давлении в барабане, кДж/кг |
|
[1] |
1531,402 |
Плотность воды на линии насыщения при давлении в барабане, кг/м3 |
|
[1] |
638,371 |
Плотность пара при тех же условиях, кг/м3 |
|
[1] |
78,2159 |
Скрытая теплота парообразования, кДж/кг |
|
[1] |
1511,038 |
Температура воды за водяным экономайзером, 0С |
|
Из теплового расчета котла |
340 |
Энтальпия воды за водяным экономайзером, кДж/кг |
|
Из теплового расчета котла |
1734 |
Среднее удельное тепловосприятие экранов топки, кДж/м2 |
|
|
108,5 |
Ширина стены, занятая рассчитываемым контуром, м |
|
По заданию |
2,4 |
Поверхность стены, занятая экраном рассчитываемого контура, м2 |
|
|
86,4 |
Коэффициент неравномерности тепловосприятия по ширине стены топки |
|
[4] |
1,1 |
Полное тепловосприятие контура, кДж/кг |
|
|
12186,72 |
Далее зададимся тремя значениями скорости циркуляции и произведем расчет контура циркуляции (таблица 9).
Таблица 9 – Порядок расчета естественной циркуляции
Наименование величины |
Расчетная формула |
Величина |
||
1 |
2 |
3 |
||
Скорость
циркуляции,
|
Принимаются три значения [4] |
0,5 |
1 |
1,5 |
Расход циркулирующей жидкости, G, кг/с |
|
16,598 |
33,195 |
49,793 |
Опускные трубы |
||||
Скорость
потока в опускных трубах,
|
|
2,000 |
4,000 |
6,000 |
Гидравлическое
сопротивление опускных труб,
|
|
10864,56 |
43458,25 |
97781,07 |
Подъемные трубы экрана |
||||
Кратность циркуляции в котле, К |
[4] |
8 |
8 |
8 |
Недогрев
до кипения в барабане,
|
|
-25,32 |
-25,32 |
-25,32 |
Количество
тепла, необходимого для подогрева
воды до кипения,
|
|
-420,33 |
-840,66 |
-1260,99 |
Паропроизводительность
паросодержащего участка контура,
|
|
8,34 |
8,62 |
8,90 |
Средняя
приведенная скорость пара,
|
|
1,026 |
1,060 |
1,094 |
Скорость
пара на участке после обогрева (от
потолка до сборного коллектора),
|
|
2,05 |
2,12 |
2,19 |
Средняя
скорость смеси в обогреваемых трубах,
|
|
1,400 |
1,930 |
2,460 |
Скорость
смеси в участке после обогрева,
|
|
2,30 |
2,86 |
3,42 |
Среднее
объемное паросодержание в обогреваемой
части,
|
|
0,73 |
0,55 |
0,44 |
Объемное
паросодержание в участке после
обогрева,
|
|
0,892 |
0,741 |
0,640 |
,
м/с
,
м/с
,
Па
,
кДж/кг
,
кДж/кг
,
кг/с
,
м/с
,
м/с
,
м/с
,
м/с
Продолжение таблицы 9
Наименование величины |
Расчетная формула |
Величина |
||
1 |
2 |
3 |
||
Коэффициент
пропорциональности на участке после
обогрева,
|
Принимается по величине [4] |
0,87 |
0,92 |
0,95 |
Среднее
напорное паросодержание в обогреваемой
части,
|
|
0,68 |
0,53 |
0,43 |
Напорное
паросодержание в участке после
обогрева,
|
|
0,78 |
0,68 |
0,61 |
Высота
экономайзерной части контура,
|
|
4,60 |
6,46 |
7,01 |
Длина
экономайзерной части
|
Определяется по схеме контура и величине |
6,75 |
9,25 |
9,75 |
Длина
обогреваемой паросодержащей части
трубы,
|
Определяется по схеме контура и величине |
24,5 |
22 |
21,5 |
Длина необогреваемой паросодержащей части трубы (до входа в коллектор), , м |
Определяется по схеме контура и величине |
2,5 |
2,5 |
2,5 |
Суммарный
коэффици-ент сопротивления поворотов
в эконо-майзерной части трубы,
|
Количество поворотов определяем по схеме циркуляционного контура. Величины коэффициентов найдены ранее (таблица) |
0,28 |
0,28 |
0,28 |
Суммарный
коэффици-ент сопротивления поворотов
в обогрева-емой паросодержащей части
труб,
|
Количество поворотов определяем по схеме циркуляционного контура. Величины коэффициентов найдены ранее (таблица) |
0 |
0 |
0 |
Суммарный
коэффици-ент сопротивления поворотов
в необогре-ваемой паросодер-жащей
части труб,
|
Количество поворотов определяем по схеме циркуляционного контура. Величины коэффициентов найдены ранее (таблица) |
0 |
0 |
0 |
Сопротивление входа в трубы из нижнего коллектора, |
[4] |
0,5 |
0,5 |
0,5 |
,
м
где
– определяется по [4]
– изменение
энтальпии воды на линии насыщения при
изменении давления воды на 1 МПа
,
м
,
м
Продолжение таблицы 9
Наименование величины |
Расчетная формула |
Величина |
|||
1 |
2 |
3 |
|||
Высота
паросодержащей обогреваемой части
труб,
|
По схеме от точки закипания до выхода из топки (за обмуровку) |
28 |
27 |
25 |
|
Движущий
напор обогреваемой части,
|
|
106863,51 |
79732,74 |
60412,42 |
|
Высота
паросодержащей необогреваемой части
труб,
|
По схеме от выхода за пределы обмуровки до сборного коллектора |
1,25 |
1,25 |
1,25 |
|
Движущий
напор необогреваемой части труб,
|
|
5433,10 |
4774,41 |
4255,84 |
|
Полный
движущий напор контура,
|
|
112296,61 |
84507,15 |
64668,27 |
|
Среднее
массовое паросодержание обогреваемой
части,
|
|
0,25 |
0,13 |
0,09 |
|
Массовое
паросодержание в участке после
обогрева,
|
|
0,50 |
0,26 |
0,18 |
|
Скоростной напор во входном сечении, Па/м (из нижнего коллектора) |
|
79,796375 |
319,1855 |
718,1674 |
|
Коэффициент для расчета потери давления на трение, |
Определяется по величинам и [4] |
1,46 |
1,24 |
1,00 |
|
Потеря
давления в экономайзерной части,
|
где
|
86,98 |
443,67 |
1041,34 |
|
Потеря
от трения в обо-греваемой паросодер-жащей
части
|
|
851,14 |
1814,41 |
3038,73 |
|
Потеря
от трения в участке после обогрева,
|
|
149,76 |
316,61 |
491,23 |
|
Потеря
давления в поворотах и при выходе из
трубы в участке после обогрева,
|
|
212,90 |
529,47 |
949,72 |
|
Сумма
потерь давления,
|
|
1300,78 |
3104,15 |
5521,02 |
|
Полезный напор экрана,
|
|
110995,84 |
81403,00 |
59147,24 |
|
,
м
,
Па
,
м
,
Па
,
Па
,
Па/м2
,
– приведенный коэффициент трения
экранных труб [4]
,
Па/м2
,
Па/м2
,
Па/м2
,
Па/м2
,
Па/м2
Продолжение таблицы 9
Наименование величины |
Расчетная формула |
Величина |
|||
1 |
2 |
3 |
|||
Отводящие трубы экрана (от сборного коллектора до барабана котла) |
|||||
Скорость
пароводяной смеси в пароотводящих
трубах,
|
|
4,44 |
5,52 |
6,60 |
|
Потери
давления от трения в отводящих трубах,
|
|
599,05 |
1266,44 |
1964,93 |
|
Потеря
на трение на входе и поворотах,
|
|
2294,16 |
5705,49 |
10234 |
|
Потеря
на подъем смеси выше уровня воды в
барабане котла,
|
где
|
2128,59 |
3360,93 |
4481,24 |
|
Сумма
потерь давления в отводящих трубах,
|
|
5021,80 |
10332,86 |
16680,17 |
|
Движущий
напор отводящих труб,
|
|
17924,96 |
16836,48 |
16836,48 |
|
Полезный
напор отводящих труб,
|
|
12903,17 |
6503,62 |
156,31 |
|
Полезный
напор контура,
|
|
123899,01 |
87906,62 |
59303,56 |
|
,
м/с
,
Па/м2
где
– приведенный коэффициент трения
отводящих труб [4];
,
Па/м2
,
Па/м2
,
Па/м2
,
Па/м2
,
Па/м2
,
Па/м2
Далее
выполним построение графика зависимости
полезного напора контура
и сопротивления опускных труб
от скорости циркуляции
.
(рисунок 25). Пересечение этих двух кривых
дает истинное значение скорости
циркуляции
м/с и полезного напора
Па.
Рисунок 25 – Зависимость и от
После определения действительного значения скорости циркуляции проверим контур на возможность застоя (таблица 10) и опрокидывания циркуляции (таблица 11).
Таблица 10– Проверка возможности застоя циркуляции
Наименование величины |
Расчетная формула |
Величина |
Средняя
приведенная скорость пара в обогреваемой
части,
|
|
0,991 |
Приведенная
скорость пара в обогреваемой части,
|
|
1,983 |
Коэффициент
неравномерности тепловосприятия
разверенной трубы,
|
[4] |
1,1 |
Коэффициент
конструктивной нетождественности,
|
|
1 |
Средняя
приведенная скорость пара в обогреваемой
части разверенной трубы,
|
|
1,091 |
Конечная
приведенная скорость пара в разверенной
трубе,
|
|
2,181 |
Среднее
напорное паросодержание застоя в
обогреваемой части разверенной трубы,
|
Принимается по величинам и [4] |
0,84
|
,
м/с
,
м/с
,
м/с
,
м/с
Продолжение таблицы 10
Наименование величины |
Расчетная формула |
Величина |
Напорное
паросодержание застоя в участке после
обогрева развёрнутой трубы,
|
Принимается по величинам и [4] |
0,96 |
Напор
застоя в разверенной трубе,
|
|
173793,72 |
Полезный
напор экрана,
|
Определен
ранее по результату построения графика
,
|
72575,35 |
Коэффициент
запаса по застою,
|
|
2,39 |
,
Па/см2
,
Па/м2
(1,2)
Таблица 11 – Проверка на опрокидывание циркуляции
Наименование величины |
Расчетная формула |
Величина |
Средняя
приведенная скорость пара при спускном
движении в обогреваемой части,
|
|
0,9915 |
Средняя
приведенная скорость пара при спускном
движении на участке до обогрева,
|
|
1,983 |
Средняя
приведенная скорость пара в экране
при опускном движении,
|
|
1,037 |
Средняя
приведенная скорость пара в разверенной
трубе при опускном движении,
|
|
1,141 |
Полный
коэффициент гидравлического
сопротивления труб,
|
где – приведенный коэффициент трения экранных труб [4]; – длина труб экрана от нижнего коллектора до верхнего сборного, м;
|
20,910 |
Удельный
коэффициент сопротивления экрана,
|
|
0,546 |
Удельный
напор опрокидывания циркуляции,
|
[4] |
2900 |
Напор
опрокидывания в экране,
|
|
105365,70 |
Коэффициент
запаса по опрокидыванию,
|
|
1,45 |
,
м/с
,
м/с
,
м/с
,
м/с
,
– сумма
местных сопротивлений по всей высоте
экранных труб
,
Па/(см2·м)
,
Па/м2
(1,2)