
- •4. Тепловой и аэродинамический расчет котельного агрегата
- •4.1 Тепловой расчет котельного агрегата
- •Коэффициенты избытка воздуха, объемы продуктов сгорания, объемные доли сухих трехатомных газов
- •Энтальпии продуктов сгорания
- •Тепловой баланс котельного агрегата
- •Расчет топки
- •Расчет конвективного пучка, расположенного до пароперегревателя
- •Расчет пароперегревателя
- •Расчет конвективного пучка, расположенного после пароперегревателя
- •Расчет водяного экономайзера
- •Невязка теплового баланса
- •Относительная невязка теплового баланса
- •4.2 Аэродинамический расчет котельного агрегата
- •Расчет газового тракта Расчет участка а: топка - выход из водяного экономайзера
- •Расчет участка б: выход из водяного экономайзера - дымосос
- •Расчет участка в: выход из дымососа – вход в дымовую трубу
- •Сопротивление и самотяга дымовой трубы
- •Расчет воздушного тракта
4.2 Аэродинамический расчет котельного агрегата
Целью аэродинамического расчета котельного агрегата является проверка правильности выбора тягодутьевого оборудования и определение перепада полных давлений в газовом и воздушном трактах.
Исходные данные для расчета представлены в таблице 4.10
Таблица 4.10
Величина |
Размерность |
Значение |
Расход топлива на котел, В |
м3/с |
0,142 |
Температура воздуха в котельной, t х.в. |
оС |
30 |
Коэффициент избытка воздуха в топке, |
- |
1,1 |
Коэффициент избытка воздуха на выходе
из котельной установки,
|
- |
1,38 |
Температура уходящих газов,
|
оС |
160 |
Объем уходящих газов, |
м3/м3 |
13,822 |
Расчет газового тракта Расчет участка а: топка - выход из водяного экономайзера
Таблица 4.11
Рассчиты-ваемая величина |
Обоз-наче-ние |
Размер-ность |
Формула или обоснование |
Расчет |
Значение |
Разрежение в топке |
|
мм вод.ст. |
Принимается |
- |
2 |
Сопротивление конвективного пучка, расположенного до пароперегревателя, перед сужением |
|||||
Число труб по ходу газов |
z2 |
штук |
Конструктивно |
- |
13 |
Расчетная скорость газов |
|
м/с |
Таблица 4.5
= |
- |
11,23 |
Коэффици-ент местного сопротив-ления |
|
- |
Рис. VII-6 [5];
безразмерные коэффициенты:
=2,2; =1,76;
= =0,72·0,65·0,50·13 |
3,042 |
|
Динами-ческое давление
|
hд |
мм вод.ст. |
Рис. VII-2 [5] |
- |
1,8 |
Местное сопротив-ление |
Δh1 |
мм вод.ст. |
· hд |
3,042·1,8 |
5,48 |
Сужение в конвективном пучке |
|||||
Скорость газов в меньшем сечении |
|
м/с |
Таблица 4.5
|
- |
10,73 |
Отношение площадей |
Fм/Fб |
- |
- |
0,566/0,708 |
0,8 |
Коэффици-ент местного сопротив-ления |
|
- |
Рис. VII-11 [5]
|
- |
0,1 |
Динами-ческое давление |
hд |
мм вод.ст. |
Рис. VII-2 [5] |
- |
2,2 |
Местное сопротив-ление |
Δhвх |
мм вод.ст. |
· hд |
0,1·2,2 |
0,22 |
Сопротивление конвективного пучка, расположенного до пароперегревателя, после сужения |
|||||
Число труб по ходу газов |
z2 |
штук |
Конструктивно |
- |
12 |
Расчетная скорость газов |
|
м/с |
Таблица 4.5 = |
- |
10,73 |
Средняя температу-ра газов |
|
оС |
Таблица 4.5
= |
- |
712,5 |
Коэффици-ент местного сопротив-ления |
|
- |
Рис. VII-6 [5]; безразмерные коэффициенты: ; =2,2; =1,76; = = = =0,72·0,63·0,465·12 |
2,53 |
|
Динами-ческое давление |
hд |
мм вод.ст. |
Рис. VII-2 [5] |
- |
2,2 |
Местное сопротив-ление
|
Δh2 |
мм вод.ст. |
· hд |
2,53·2,2 |
5,57 |
Общее сопротив-ление конвектив-ного пучка |
Δhкп1 |
мм вод.ст. |
Δh1+Δhвх+Δh2 |
5,48+0,22+5,57 |
11,3 |
Сопротивление пароперегревателя |
|||||
Число труб по ходу газов |
z |
штук |
Конструктивно |
- |
3 |
Расчетная скорость газов |
|
м/с |
Таблица 4.6 |
- |
11,72 |
Температу-ра газов |
|
оС |
Таблица 4.6 |
- |
530 |
Коэффици-ент местного сопротив-ления |
|
- |
Рис. VII-6 [5];
= =1,04·0,475·3 |
1,482 |
|
Динами-ческое давление |
hд |
мм вод.ст. |
Рис. VII-2 [5] |
- |
3,2 |
Местное сопротив-ление паропере-гревателя |
Δhпп |
мм вод.ст. |
· hд |
1,482·3,2 |
4,74 |
Поворот на 180° |
|||||
Расчетная скорость газов |
|
м/с |
Таблица 4.6 |
- |
11,72 |
Температу-ра газов |
|
оС |
Таблица 4.6 |
- |
530 |
Коэффици-ент местного сопротив-ления |
|
- |
п.1-36 [5] |
- |
2,0 |
Динами-ческое давление |
hд |
мм вод.ст. |
Рис. VII-2 [5] |
- |
3,2 |
Местное сопротив-ление поворота
|
Δhпов.1 |
мм вод.ст. |
· hд |
2·3,2 |
6,4 |
Сопротивление конвективного пучка, расположенного после пароперегревателя, перед сужением |
|||||
Число труб по ходу газов |
z2 |
штук |
Конструктивно |
- |
12 |
Расчетная скорость газов |
|
м/с |
Таблица 4.7 = |
- |
11,52 |
Средняя температу-ра газов |
|
оС |
Таблица 4.7
= |
- |
458,75 |
Коэффици-ент местного сопротив-ления |
|
- |
Рис. VII-6 [5]; безразмерные коэффициенты: ; =2,2; =1,76; = = = =0,72·0,7·0,43·12 |
2,6 |
|
Динами-ческое давление |
hд |
мм вод.ст. |
Рис. VII-2 [5] |
- |
3,2 |
Местное сопротив-ление |
Δh1 |
мм вод.ст. |
· hд |
2,6·3,2 |
8,32 |
Сужение в конвективном пучке |
|||||
Скорость газов в меньшем сечении |
|
м/с |
Таблица 4.7 = |
- |
15,34 |
Отношение площадей |
Fм/Fб |
- |
- |
0,283/0,425 |
0,67 |
Коэффици-ент местного сопротив-ления |
|
- |
Рис. VII-11 [5]
|
- |
0,18 |
Динами-ческое давление |
hд |
мм вод.ст. |
Рис. VII-2 [5] |
- |
6,5 |
Местное сопротив-ление |
Δhвх |
мм вод.ст. |
· hд |
0,18·6,5 |
1,17 |
Сопротивление конвективного пучка, расположенного после пароперегревателя, после сужения |
|||||
Число труб по ходу газов |
z2 |
штук |
Конструктивно |
- |
14 |
Расчетная скорость газов |
|
м/с |
Таблица 4.7 = |
- |
15,34 |
Средняя температу-ра газов |
|
оС |
Таблица 4.7 = |
- |
376 |
Коэффици-ент местного сопротив-ления |
|
- |
Рис. VII-6 [5]; безразмерные коэффициенты: ; =2,2; =1,76; = = = =0,72·0,78·0,38·14 |
3 |
|
Динами-ческое давление |
hд |
мм вод.ст. |
Рис. VII-2 [5] |
- |
6,5 |
Местное сопротив-ление |
Δh2 |
мм вод.ст. |
· hд |
3·6,5 |
19,5 |
Общее сопротив-ление конвектив-ного пучка |
Δhкп2 |
мм вод.ст. |
Δh1+Δhвх+Δh2 |
8,32+1,17+19,5 |
29 |
Сопротивление трения участка до водяного экономайзера (ВЭК) |
|||||
Температу-ра газов перед ВЭК |
|
оС |
Таблица 4.8 |
- |
335 |
Полный объем продуктов сгорания |
Vг |
м3/м3 |
Таблица 4.1 |
- |
12,858 |
Секундный расход газов |
Vс |
м3/с |
|
|
4,066 |
Расчетная скорость газов |
|
м/с |
Vс/F, F=0,4 м2 – площадь газохода |
4,066/0,4 |
10,165 |
Эквива-лентный диаметр |
dэ |
м |
a=0,500 м; b=0,800 м – размеры газохода |
|
0,615 |
Коэффици-ент сопротив-ления трения |
|
- |
Таблица VII-2 [5] |
- |
0,02 |
Длина участка |
L |
м |
Конструктивно |
- |
2,735 |
Динами-ческое давление |
hд |
мм вод.ст. |
Рис. VII-2 [5] |
- |
3,1 |
Сопротив-ление трения участка |
Δhl1 |
мм вод.ст. |
|
|
0,3 |
Поворот на 90° в ВЭК |
|||||
Расчетная скорость газов |
|
м/с |
Равна скорости на предыдущем участке |
- |
10,165 |
Температу-ра газов перед ВЭК |
|
оС |
Таблица 4.8 |
- |
335 |
Коэффици-ент местного сопротив-ления |
|
- |
п.1-36 [5] |
- |
0,3 |
Динами-ческое давление |
hд |
мм вод.ст. |
Рис. VII-2 [5] |
- |
3,1 |
Местное сопротив-ление поворота
|
Δhпов.2 |
мм вод.ст. |
· hд |
0,3·3,1 |
0,93 |
Водяной экономайзер (I ход) |
|||||
Число труб по ходу газов |
z2 |
штук |
Конструктивно |
- |
12 |
Коэффици-ент местного сопротив-ления
|
|
- |
п.2-18 [5] =0,5·z2 |
0,5·12 |
6 |
Средняя температу-ра газов в ВЭК |
|
оС |
Таблица 4.8 |
- |
247,5 |
Расчетная скорость газов |
|
м/с |
Таблица 4.8 |
- |
10,3 |
Динами-ческое давление |
hд |
мм вод.ст. |
Рис. VII-2 [5] |
- |
3,6 |
Местное сопротив-ление |
Δhвэк1 |
мм вод.ст. |
· hд |
6·3,6 |
21,6 |
Поворот на 180° |
|||||
Коэффици-ент местного сопротив-ления |
|
- |
п.1-36 [5] |
- |
2 |
Динами-ческое давление |
hд |
мм вод.ст. |
Рис. VII-2 [5] |
- |
3,6 |
Местное сопротив-ление |
Δhпов3 |
мм вод.ст. |
· hд |
2·3,6 |
7,2 |
Сопротивление второго хода ВЭК рассчитывается аналогично первому ходу |
|||||
Местное сопротив-ление |
Δhвэк2 |
мм вод.ст. |
· hд |
6·3,6 |
21,6 |
Суммарное сопротивление участка А:
+Δhкп1+Δhпп+Δhпов.1+Δhкп2+Δhl1+Δhпов.2+Δhвэк1+Δhпов3+
Δhвэк2=
=2+11,3+4,74+6,4+29+0,3+0,93+21,6+7,1+21,6=107,67 мм вод.ст.