Добавил:

Upload Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.

Вуз:

Иркутский национальный исследовательский технический университет

Предмет:

[НЕСОРТИРОВАННОЕ]

Файл:

Метод.указания ЭС.doc

Скачиваний:

Добавлен:

01.04.2025

Размер:

4.71 Mб

Скачать

☆

<<< < Предыдущая 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 1213 / 1513 14 15 > Следующая >>>

8. Расчет ширмового пароперегревателя

Конструктивные характеристики ширм берутся из описания или чертежа котла. Обычно для ширм относительный поперечный шаг S₁/d>4, относительный продольный − S₂/d≤1.5. Шаг S₁ выбирается из условия обеспечения бесшлаковочного режима работы котла и принимается равным 550-1000мм. Число ширм должно быть обязательно четным, т.к. конструктивно удобно крепить каждую пару ширм к своему коллектору и между собой. Число труб в ленте ширмы определяется по допустимой массовой скорости пара в них: ω_р = 800-1000 кг/(м²·с). Скорость пара в ширме определяется по принятой массовой скорости пара и среднему давлению.

Глубина ширм определяется продольным шагом S₂, числом труб Z₂ в ленте ширмы и числом ходов Z_x ленты. Обычно S₂ = d + 0,004м; Z_x = 2 или 4. Диаметр труб в ширмах принимается 32x4 или 38x4,5 мм. Эскиз ширм представлен на рисунке 19.

Для поверочного расчета ширм необходимо принять величину их тепловосприятия по пару с тем, чтобы определить параметры пара на входе и

выходе из ширм и количество воспринятого тепла по уравнению:	Q_б =	D	· Δi_ш
		В_р

Приняв это тепловосприятие ширм равным количеству тепла, отданному газами в рассчитываемой поверхности нагрева, определяют температуру газа за ширмами (при известной температуре газов на входе). Чаще всего ширмы являются второй по ходу пара ступенью пароперегревателя. На рисунке 19 приводится пример оформления эскиза ширм для расчета Н^вх_л и Н^вых_л.

При наличии дополнительных поверхностей радиационного пароперегревателя, расположенных между ступенью конвективного пароперегревателя и ширмами, необходимо определить величину тепловосприятия этими поверхностями, прибавить ее к энтальпии пара на выходе из КПП I, это и будет значение энтальпии пара на входе в ширмы:

i΄_ш = i˝_кпп_I + Δi_{рпп
стен топки}

По этой величине можно определить температуру i΄_ш, учитывая падение явления по тракту, после этого можно приступать к расчету ширм.

Количество тепла Q_б ширмовый пароперегреватель получает как за счет излучения газов из топки (Q^ш_л), так и за счет передачи тепла от газов, омывающих ширмы (Q^ш_к). Вторая величина определяет охлаждение газов в газоходе ширм.

Тепло, воспринятое обогреваемой средой вследствие охлаждения газов:

Q^ш_к = Q_б – Q^ш_л

При расчете ширмового перегревателя величина Q^ш_л учитывает взаимный теплообмен между топкой, ступенями ширм и поверхностью нагрева за ширмами и находится по формуле, кДж/кг

Q^ш_л = Q^вх_л – Q^вых_л, где

Q^вх_л =	q^ш_л · Н^вх_л	– лучистое тепло, воспринятое плоскостью входного сечения
	В_р

ширм Н^вх_л.

q^ш_л = β · _в ·		В_р · Q^т_л		– тепловая нагрузка ширм в выходном окне топки, Вт/м².
		Н^т_л
q^т_л = _в ·	В_р · Q^т_л		– тепловая нагрузка топки, в зоне расположения ширм, т.е.
	Н^т_л
q^ш_л = β · q^т_л

Здесь коэффициент β, учитывающий взаимный теплообмен между топкой и ширмами, принимается по [3, п.7.6.]; коэффициент _в = 1,1 – учитывает неравномерность тепловосприятия экранов в районе потолка топки;

Q^вых_л, – тепло излучения из топки и ширм на поверхность нагрева, расположенную за ширмами, а в случае ее отсутствия – на поверхности, экранирующие газовый объем за ширмами, определяется по формуле, (кДж/кг):

Q^вых_л =	Q^вых_л · (1 – а) · φ_ш	+	5,7 · 10^-11 · а · Н^вых_л · Т⁴_ср · ε_п	,
	β		В_р

где а – степень черноты газов ширмах, определяется по средней температуре газов, [6, формула 5.30];

ε_п – поправочный коэффициент, зависящий от рода топлива (для твердых и жидких топлив ε_п = 0,5; для сланцев ε_п = 0,2 и для газа ε_п = 0,7);

Н^вых_л – лучевоспринимающая поверхность выходного сечения ширм;

Т_ср – средняя температура газов в ширмах, К;

φ_ш – угловой коэффициент с входного на выходное сечение ширм, формула.

Обычно тепловосприятие вертикальных ширм на выходе из топки составляет: Δi_ш = (0,25-0,35)Δi_пе – при выполнении ширм в два ряда по ходу газов; Δi_ш = (0,2-0,25)Δi_пе – при выполнении одного ряда ширм (большее значение – для маловлажных топлив).

Полное тепловосприятие 1 кг пара в пароперегревателе

Δi_пе = i_пп – i_нп + Δi_п_o .

Тепловосприятие горизонтальных ширм, занимающих верхнюю часть топки, горизонтальный газоход и объем поворотной камеры, больше и может составлять (0,4-0,6) i_п_e.

По принятому тепловосприятию ширм Δi_ш с учетом схемы компоновки пароперегревателя определяется энтальпия пара перед и за ширмами, а по значению энтальпии и соответствующему давлению – температура рабочей среды.

Далее рассчитывается тепловосприятие ширм из условий теплопередачи, т.е. определяется тепло, воспринятое ширмами по уравнению теплопередачи (кДж/кг):

Q_т =	k · Н · Δt	· 10^-3
	В_р

где Н_р = Н · х – расчетная поверхность ширм, м²;

х – угловой коэффициент, х = 1.

Найденное значение Q_т сопоставляется со значением тепловосприятия Q_б, полученным из теплового баланса. Расхождение этих значений не должно превышать ± 2%. В противном случае надо изменить и температуру газов, и провести вторичный расчет

Δ =	Q_т – Q^ш_б	· 100%  ± 2%.
	Q_т

Если окажется, что Q_т<Q_б, а снижение Q_б, т.е. увеличение "_т недопустимо из-за шлакования конвективных поверхностей нагрева, то необходимо увеличить поверхность ширм. Это может быть достигнуто путем увеличения количества ширм по ширине топки (или их длины и числа труб в каждой ширме). После завершения этого расчета определяют окончательное

значение удельной тепловой нагрузки поверхности ширм как	q^ш_л =	В_р · Q^ш_б
		Н_р

Значительное отклонение (более 15 %) полученной величины от ранее принятого значения вызывает необходимость уточнения температуры наружной поверхности загрязнения t_з , коэффициента теплоотдачи излучением продуктов сгорания α_л , коэффициента теплопередачи ширм k и тепловосприятия ширм за счет конвективного теплообмена Q^ш_к.

Полученная в окончательном расчете величина тепловосприятия ширм из уравнения баланса Q^ш_к позволяет уточнить температуру газов за ширмами и полное количество тепла, получаемое в них:

Q_б = Q^ш_к + Q^ш_л

По величине Q_б определяют действительное приращение энтальпии пара в ширмах Δi_ш , энтальпию и температуру пара после ширм.

Н^вх_л = 59 м²
Н^вых_л = 45 м²
F^по_ш = 17,34 м²
F_ш = 250 м²				Н^I_р = 134,4 м²
Н^вх_л = 59 м²				Н^II_р = 116 м²
				Σ Н^I⁺^II_р = 250 м²
	F_пот		= 0,065
	F_ш + F_пот

	F_ш	= 0,85
	F_ш + F_пот

Рисунок 19 - Эскиз ширм

Таблица 12 - Расчет ширм I ступени (средние)

Наименование величины	Обозна чение	Размер ность	Формула или обоснование		Расчет
Температура газов на входе в ширмы	΄	°C	΄ = ˝_т		1126,3
Энтальпия	I΄	кДж/кг	Таблица.3.		10366
Лучевоспринимающая поверхность нагрева (входная)	Н^вх_л	м²	По конструктивным характеристикам		59
Лучевоспринимающая поверхность нагрева (выходная)	Н^вых_л	м²	По конструктивным характеристикам		45
Удельный тепловой поток в ширмах	q^ш_л	кДж/м²ч	q^ш_л = β · q^т_л		111,2
Диаметр труб	d/d_вн	м	По конструктивным характеристикам		0,038	0,45
Поперечный шаг	S₁	–	По конструктивным характеристикам		550
Продольный шаг	S₂	–	По конструктивным характеристикам		45
Относительный поперечный шаг	σ₁	–	σ₁ =	S₁	14,47
				d
Относительный продольный шаг	σ₂	–	σ₂ =	S₂	1,1
				d
Высота ширм	L_ш	м	По конструктивным характеристикам		7,65

Таблица 12 - Расчет ширм I ступени (средние) – продолжение

Наименование величины	Обозна чение	Размер ность	Формула или обоснование						Расчет
Число рядов труб: - поперек хода газа - по ходу газа	Z₁	–	По конструктивным характеристикам						12
	Z₂	–	По конструктивным характеристикам						36
Живое сечение для прохода газов	F_г	м²	По конструктивным характеристикам						55
Сечение для прохода пара	f_п	м²	По конструктивным характеристикам						0,143
Ширмы 1-го ряда	Н^I_р	м²	Ширмы 1-го ряда						134,4
Ширмы 2-го ряда	Н^II_р	м²	Ширмы 2-го ряда						116
Суммарная поверхность ширм	Σ Н^ш_р	м²	Н^I_р + Н^II_р						250
Эффективная толщина излучающего слоя	S	мм	0,9 ∙ d (	4	٠		S₁ ٠ S₂	– 1 )	0,54
				π			d²
Угловой коэффициент с входного на выходное сечение и ширм	φ_ш	–							0,04
Лучистое тепло, воспринятое входным сечением ширм	Q^вх_л	кДж/кг	Q^вх_л =			q^ш_л · Н^вх_л			800
						В_р
Температура газов на входе	΄	°C	Из расчета топки						900	960

Таблица 12 - Расчет ширм I ступени (средние) – продолжение

Наименование величины	Обозна чение	Размер ность	Формула или обоснование				Расчет
Теплосодержание	I΄	кДж/кг	Из расчета топки				8104	8696
Произведение	P_nS	МПа	r_n ٠ S ٠ 0,1				0,0142
Коэффициент ослабления лучей трехатомными газами	k_Г	1/МПа٠м	k^о_Г ٠ r_n; [6, рис.11]				4,16
Коэффициент ослабления лучей золовыми частицами	k_ЗЛ/μ_ЗЛ	1/МПа٠м		10⁴ · 0,75	·	μ_ЗЛ	0,714	0,677
				³√(Т˝_т)²		1 + 1,2 · μ_ЗЛ · S
Сила поглощения запыленного потока	Вu	–	k · Р · S				0,237	0,235
Степень черноты факела	α_ф	–	1 – е^-^В^u				0,21	0,209
Поправочный коэффициент	ξ_п	–					0,5
Количество тепла, проходящее через ширмы	Q^вых_л	кДж/кг	Q΄_лвых + Q˝_лвых				250,37	286,17
Количество тепла, падающего на ширмы и дополнительную поверхность	Q^ш_л	кДж/кг	Q^вх_л + Q^вых_л				549,63	513,83

Таблица 12 - Расчет ширм I ступени (средние) – продолжение

Наименование величины					Обозна чение	Размер ность	Формула или обоснование		Расчет
Потолок в районе ширм: F_пот = 17,34
Поверхность ширм: F_ш = 250
	F_пот	= 0,065 ;	F_ш	= 0,935
	F_пот + F_ш		F_пот + F_ш
Тепловосприятие потолка в районе ширм					Q_пот	кДж/кг	Q_пот = Q^ш_л ·	F_пот	35,73	33,4
								F_пот + F_ш
Кол-во лучистого тепла, воспринимаемого ширмами					Q^ш΄_л	кДж/кг	Q^ш΄_л = Q^ш_л ·	F_пот	513,9	480,43
								F_пот + F_ш
Тепловосприятие ширм по балансу					Q_б	кДж/кг	Q_б = φ · (I΄ – I˝)		1653	1065
Тепловосприятие в районе потолка					Q^пот_Б	кДж/кг	Q^пот_Б = Q_Б ·	F_пот	107,5	69,2
								F_пот + F_ш
Тепловосприятие по газу в районе ширм					Q^ш΄_Б	кДж/кг	По конструктивным характеристикам		1444	806
Температура пара на входе					t΄_ш	°C	Из расчета КПП I		377
Давление на входе в ширмы					Р΄_ш	МПа	см. рис. 14.		10,8

Таблица 12 - Расчет ширм I ступени (средние) – продолжение

Наименование величины

Обозна

чение

Размер

ность

Формула или обоснование

Расчет

Энтальпия пара на входе

i΄_ш

кДж/кг

[2]

3018,6

Приращение энтальпий

∆i_ш

кДж/кг

Δi_ш =

(Q^ш΄_Б + Q^ш΄_л) · В_р

384,2

252,4

Д – Д_{ВПР
1,2}

Среднее тепловосприятие

∆i^ср_ш

кДж/кг

∆i^ср_ш =

∆i_ш

192,1

126,2

Энтальпия пара на выходе

i˝_ш

кДж/кг

i˝_ш = i΄_ш + ∆i^ср_ш

3210,7

3144,8

Давление на выходе из ширм

Р˝_ш

МПа

См. рис. 14.

10,6

Температура пара на выходе

t˝_ш

°C

[2]

442

418

Средняя температура пара

°C

t =

t΄ + t^˝

409,5

397,5

Средняя температура газов



°C

΄ + ^˝

1013,15

1043,15

Температурный напор

∆t

°C

((΄ – t˝_эк) + (^˝ – t΄_эк))

603,65

645,65

Скорость газов

W_Г

м/с

В_р· V_r· ( + 273)

4,13

4,22

273 · F_г

Коэффициент теплоотдачи конвекцией

α_К

Вт/м² · °C

[6, рис.5.4]

40,37

41,36

Таблица 12 - Расчет ширм I ступени (средние) – окончание

Наименование величины

Обозна

чение

Размер

ность

Формула или обоснование

Расчет

Коэффициент загрязнения

м² · °C/Вт

[6, рис.5.2]

0,01

Температура загрязненной стенки

t_з

°C

t + (ε +

) ·

(Q_б + Q^ш_л) · В_р

468

438,5

α₂

Н_р

Коэффициент теплоотдачи излучением

α_л

Вт/м2 · °C

α_н · a

44,5

45,9

Коэффициент теплоотдачи от газов к стенке

α₁

Вт/м2 · °C

ξ · (α_к + α΄_л)

99,93

102,58

Коэффициент теплопередачи

Вт/м2 · °C

α₁

48,47

47,73

1 + (

ε +

) · (

1 +

Q^ш΄_л

)

α₂

Q_б

Тепловосприятие ширм по уравнению теплопередачи

Q_ш

кДж/кг

k · Н_р · Δt

·10^-3

892

939

В_р

Расчет впрыска I

Параметры пара на входе в п/о I ступени

t΄ = 413 °C; i΄ = 3117,8 кДж/кг; Р = 10,6 МПа;

∆i_впр_I =	D_впр_I · (i΄_впр_I – i_конд)	=	1,6 · (3117,8 – 1442,3)	= 61,87
	D – D_впр2		44,4 – 1,07

Энтальпия пара после п/о (вход в ширмы второй ступени, края)

i΄_ш = i΄_впр_I – i_впр_I = 3117,8 – 61,87 = 3056

P΄ = 10,6 МПа; t΄_ш = 390 °C

Таблица 13 - Расчет ширм II ступени (края)

Наименование величины	Обозначение	Размерность			Формула или обоснование		Расчет
Тепловосприятие ширм	∆i_ш	кДж/кг			По конструктивным характеристикам		184,5
Температура пара на входе	t΄_ш	°C			[2]		390
Энтальпия	i´_ш	кДж/кг			i´_ш = i´_впр_I – ∆i_впр_I		3056
Давление на входе	Р´_ш		МПа	См. рис. 8.1				10,6
Энтальпия пара на выходе	i˝_ш		кДж/кг	i˝_ш = i´_ш + ∆i_ш				3240,5
Уточненная температура	υ^ут		°C	–				971,5
Температурный напор	∆t		°C	υ – t				581,5
Тепловосприятие по балансу уточненное	Q^ш_Б ут		кДж/кг	–				955
Тепловосприятие по газу в районе потолка уточненное	Q^пот_б		кДж/кг	–				76,4
То же в районе ширм	Q^ш΄_Б ут		кДж/кг	–				878,6
Скорость газов	W_Г		м/с			В_р· V_r· (υ + 273)		3,97
						273 · F_г

Таблица 13 - Расчет ширм II ступени (края) – продолжение

Наименование величины

Обозначение

Размер

ность

Формула или обоснование

Расчет

Коэффициент теплоотдачи конвекцией

α_к

Вт/м² · °C

[6, рис.5.4]

40,02

Коэффициент загрязнения

м² · °C/Вт

[6, рис.5.2]

0,01

Температура загрязнения стенки

t_з

°C

t + (ε +

) ·

(Q_б + Q^ш_л) · В_р

430

α₂

Н_р

Произведение

PnS

МПа · м

r_n ٠ S ٠ 0,1

0,0142

Коэффициент ослабления лучей 3-х атомными газами

k_г

1/МПа٠м

k^о_г ٠ r_n ; [6, рис.11]

3,2

Коэф. ослабления лучей золовыми частицами

k_ЗЛ/μ_ЗЛ

1/МПа٠м

10⁴ · 0,75

μ_ЗЛ

0,43

³√(Т˝)²

1 + 1,2 · μ_ЗЛ · S

Сила поглощения запыленного потока

Вu

–

k · Р · S

0,232

Степень черноты факела

α_ф

–

1 – е^-^В^u

0,2

Коэффициент теплоотдачи излучением

α_Л

Вт/м² · К

α_н · a

41,2

Поправочный коэффициент

ξ_п

–

Поправочный коэффициент

Таблица 13 - Расчет ширм II ступени (края) – окончание

Наименование величины

Обозна

чение

Размер

ность

Формула или обоснование

Расчет

Коэффициент теплоотдачи от газов к стенке

α₁

Вт/м2 · °C

ξ · (α_к + α΄_Л)

94,16

Коэффициент теплопередачи

Вт/м2 · °C

α₁

38,19

1 + (

ε +

) · (

1 +

Q^ш_л

) · α₁

α₂

Q_б

Тепловосприятие ширм

Q_ш

кДж/кг

k · Н_р · Δt

·10^-3

677

В_р

Ошибка расчета

∆

Q_б – Q_т

· 100

0,29

Q_б

<<< < Предыдущая 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 1213 / 1513 14 15 > Следующая >>>

Соседние файлы в предмете [НЕСОРТИРОВАННОЕ]

#
01.04.20259.67 Mб2Метод. указ. по лаб. раб. Прим. МС.doc
#
01.05.202587.04 Кб0Метод. указ. по СРС .doc
#
01.05.202593.7 Кб0Метод. указ. по СРС .doc
#
01.05.2025634.37 Кб0Метод. ЭКА 23.07.2009.doc
#
01.05.2025326.14 Кб0Метод.указания по курсу ВВедение в психологию....doc
#
01.04.20254.71 Mб0Метод.указания ЭС.doc
#
01.05.202544.74 Кб0Метод_по курс_Сжато 23_04_13.docx
#
01.04.202544.63 Кб0метода по Носковой.docx
#
01.05.20251.08 Mб0Методикические указания по курсовой работе ЗВФ.doc
#
01.04.202530.69 Mб0Методич указания к практ занятиям баз курс.doc
#
01.05.2025188.42 Кб0Методические рекомендации по выполению курсовой...doc