11.3 Расчёт воздухоподогревателей
Расчет трубчатых воздухоподогревателей, установленных после водяного экономайзера, производится в такой последовательности:
1. При конструктивном расчете воздухоподогревателя выбрать диаметр труб, поперечный S1/d и продольный S2/d относительный шаг, площади поперечного сечения для прохода продуктов сгорания и воздуха, число ходов. Для трубчатых воздухоподогревателей применяются трубы с наружным диаметром 3340 мм при толщине стенки 1,5 мм. При сжигании газа допускаются трубы диаметром 29 мм. Относительный поперечный шаг обычно принимается S1/d = 1,5 – 1,6, а продольный S2/d = 1,05 – 1,1. Площадь поперечного сечения для прохода продуктов сгорания выбирается из расчета получения скорости газов 913 м/с, а для прохода воздуха из расчета 4,5 6 м/с.
При поверочном расчете существующего воздухоподогревателя перечисленные характеристики и его поверхность нагрева определяются из чертежей.
2. Определяем минимальный температурный напор на горячем конце воздухоподогревателя (°С)
tгор = вп tг.в, (11.3.1)
где вп температура продуктов сгорания на входе в воздухоподогреватель, известна из расчета предыдущей поверхности нагрева; tг.в температура горячего воздуха, принята при составлении уравнения теплового баланса котлоагрегата, °С.
Если значение tгор окажется меньшим 2530 оС, то при конструктивном расчете это укажет на необходимость в неоправданно большой поверхности нагрева, а при поверочном на недостаточность имеющегося воздухоподогревателя для получения принятой температуры горячего воздуха. В обоих случаях необходимо снизить температуру горячего воздуха и произвести расчет котлоагрегата заново, или применить двухступенчатую компоновку воздухоподогревателя.
3. Определяем тепловосприятие воздуха в воздухоподогревателе. При предварительном подогреве воздуха в калорифере тепловосприятие в воздухоподогревателе (кДж/кг или кДж/м3)
,
(11.3.2)
где г.в отношение количества горячего воздуха к теоретически необходимому,
г.в = т т пл; (11.3.3)
где т, вп, пл присосы воздуха в топку, воздухоподогреватель и системы пылеприготовления (определяются из таблиц 4.1 и 5.7); I0вп, I0г.в энтальпия теоретического количества воздуха на входе в воздухоподогреватель и на выходе из него, определяется из таблицы 4.5 для соответствующих температур, принятых при составлении уравнения теплового баланса котла.
4. Из уравнения теплового баланса определяется энтальпия продуктов сгорания после воздухоподогревателя (кДж/кг или кДж/м3)
.
(11.3.4)
Полученное значение Iвп сравнивается с предварительно принятым при составлении теплового баланса значением энтальпии уходящих газов. Если расхождение не превысит 0,5 % располагаемой теплоты , то расчет выполнен правильно.
5. В зависимости от взаимного движения воздуха и продуктов сгорания определим температурный напор в воздухоподогревателе. При прямотоке и противотоке температурный напор определяется по уравнению (10.19), а при последовательно-смешанном и перекрёстном токе – определяется по номограмме, показанной на рисунке 7.7, а параметры А, Р и R, необходимые для использования номограммы, по формулам (10.25-10.27). Поправочный коэффициент для перекрестного тока определяется по номограмме, приведенной на рисунке 7.10, в зависимости от числа ходов. Схемы перекрестного тока с разным числом ходов показаны на рисунке 7.11.
Для использования номограммы вычисляются безразмерные параметры
,
(11.3.5)
R = б / м, (11.3.6)
где ' и t' – температуры продуктов сгорания и воздуха на входе в поверхность нагрева, оС; 0 изменение (перепад) температуры при прохождении поверхности нагрева той средой, у которой перепад больше, °С; м изменение температуры второй среды (меньше), оС.
6. Определим скорость продуктов сгорания в воздухоподогревателе (м/с)
г
=
,
(11.3.7)
где Bр расчетный расход топлива, кг/с или м2/с; Vг объем продуктов сгорании, берется из таблицы 4.3; среднеарифметическая температура продуктов сгорания на входе и выходе из воздухоподогревателя, оС; Fвп площадь поперечного сечения для прохода продуктов сгорания, м2
7. Вычисляем скорость воздуха в воздухоподогревателе (м/с)
,
(11.3.8)
где V0 теоретическое количество воздуха, необходимее для горения, берется из таблицы 4.3; t среднеарифметическая температура воздуха на входе и выходе из воздухоподогревателя, °С; F площадь поперечного сечения для прохода воздуха, м2.
8. Рассчитываем коэффициент теплоотдачи конвекцией от продуктов сгорания к стенке в соответствии с указаниями, приведенными в разделе 7.1, п. 7.
9. Определим суммарный коэффициент теплоотдачи от продуктов сгорания к поверхности нагрева, Вт/(маК),
1 = (к л), (11.3.9)
где л коэффициент теплоотдачи излучением, для трубчатых воздухоподогревателей первой ступени (по ходу воздуха) принимается л =0; коэффициент использования, при сжигании АШ, фрезерного торфа, мазута и древесного топлива принимается равным 0,8, а для всех остальных топлив равным 0,85.
10. Определяем коэффициент теплоотдачи от стенки поверхности нагрева к воздуху, Вт/(м2К). При поперечном смывании коридорных и шахматных пучков
2 = нсzсscф, (11.3.10)
где н коэффициент теплоотдачи по номограмме, при поперечном омывании коридорных пучков определяется из рисунка 7.1, при поперечном смывании шахматных пучков из рисунка 7.2; сz, сs, cф поправки, определяемые при поперечном смывании коридорных пучков из рисунка 7.1, а при поперечном смывании шахматных пучков из рисунка 7.2.
Для определения перечисленных выше поправок необходимо вычислить среднюю температуру воздуха
t = (tв + tв)/2, (11.3.11)
и относительные шаги 1 = S1/d и 2 = S2 /d.
11. Вычисляем коэффициент теплопередачи, Вт/(м2К),
K=
.
(11.3.12)
12. При конструктивном расчете из уравнения теплопередачи определяется площадь поверхности нагрева воздухоподогревателя (м2)
.
(11.3.13)
При поверочном расчете (поверхность нагрева воздухоподогревателя известна) из уравнения теплопередачи определяется теплота, воспринятая воздухом (кДж/кг или кДж/м3),
.
(11.3.14)
По значению Qвп определяется энтальпия горячего воздуха после воздухо-подогревателя (кДж/кг или кДж/м3)
.
(11.3.15)
Рис. 7.10. Номограмма для определения температурного напора
при перекрестном токе
t
t
t
t
t
t
4)
3)
2)
1)
t
t
Рис. 7.11. Схемы перекрестного тока с разным числом перекрестов,
указанным на кривых внизу рис. 7.10:
1 однократный перекрест; 2 двукратный; 3 трехкратный; 4 четырехкратный
По величине I0г.в из таблицы 4.5 определяется температура горячего воздуха после воздухоподогревателя tг.в. Если эта температура отличается от принятой при составлении уравнения теплового баланса (см. гл. 5) не более чем на ±40 °С, то расчет считается оконченным. В противном случае расчет котлоагрегата следует повторить, задавшись новой температурой горячего воздуха, близкой к полученной.
ЗАКЛЮЧЕНИЯ
В данной курсовой работе мною был произведен тепловой и поверочный расчет парового котла Е (ДЕ) – 6,5 – 14 ГМО, топливом для которого является природный газ «Гоголево-Полтава» Резервное топливо Сернистый мазут. Определил температуру и энтальпию воды, пара, и продуктов сгорания на границах поверхностей нагрева, КПД котла, расход топлива, геометрические и тепловые характеристики топки и чугунного экономайзера.
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ
1. Котельный установки курсовые и дипломные проектирование автор Р.И. Эстеркин (05.03.15)
2. Котлы типа ДЕ [электронный ресурс] http://studopedia.ru/2_105702_kotli-tipa-de.html (19.03.15)
3. Котёл ДЕ-6,5-14 ГМО [электронный ресурс] http://biek.ru/de-6,5-14_gmo(19.03.15)
4. Паровые котлы типа Е(ДЕ) [электронный ресурс] http://msd.com.ua/parovye-i-vodogrejnye-kotly/parovye-kotly-tipa-e-de/(19.03.15)
5. Котлы типа ДЕ-6,5-14 ГМО (225 ГМО) [электронный ресурс] http://energomashholding.ru/oborudovanie/kotly-parovye/gaz-zhidkoe-toplivo/188-de-6-5-14gm-o-225gm-o.html(19.03.15)
6. Поверхности нагрева котла ДЕ-6.5 – 14ГМО [электронный ресурс ] http://tepenerg.ru/kotel_de_65_14/poverxnosti-nagreva-kotla-de-6-514.html(19.03.15)
7. Экономайзер ЭБ-2−142И для котлов типа ДЕ [электронный ресурс ]
http://tepenerg.ru/kotel_de_65_14/ekonomajzer-eb-2−142i-2.html(19.03.15)
8. Газомазутная горелка ГМ-4.5 для котлов типа ДЕ [электронный ресурс ]
http://tepenerg.ru/kotel_de_65_14/gazomazutnaya-gorelka-gm-4-5.html(19.03.15)
9. Таблица насыщенного пара [электронный ресурс ] https://nomitech.ru/articles-and-blog/tablitsa_nasyshchennogo_para/(25.04.15)
10. Удельный объем и энтальпия при температурах 0...1000 °С и давлениях 0,001...1000 МПа [электронный ресурс ] http://docs.cntd.ru/document/1200085334(25.04.15)
11. Таблицы перегретого пара [электронный ресурс ] http://lektsiopedia.org/lek-32794.html(25.04.15)
12. Расширенная таблица насыщенного пара от 0 до 100 бар [электронный ресурс ] https://nomitech.ru/articles-and-blog/rasshirennaya_tablitsa_nasyshchennogo_para/(25.04.15)
ПРИЛОЖЕНИЕ А
1. Котельный установки курсовые и дипломные проектирование автор Р.И. Эстеркин – Характеристики природного газа (Гоголево-Полтава)
2. Котельный установки курсовые и дипломные проектирование автор Р.И. Эстеркин – Характеристики сернистого мазута
ПРИЛОЖЕНИЕ Б
Рис. 1.Б – Номограмма для определения коэффициента ослабления лучей трёхатомными газами
ПРИЛОЖЕНИЕ В
ПРОДОЛЬНЫЙ РАЗРЕЗ КОТОЛОАГРЕГАТА СОВМЕСТНО С ХВОСТОВЫМИ ПОВЕРХНОСТЯМИ НАГРЕВА
Рисунок 1В – продольный разрез котолоагрегата ДЕ-6,5-14ГМ-О совместно с хвостовыми поверхностями нагрева
ПРИЛОЖЕНИЕ Г
ПЛАН КОТОЛОАГРЕГАТА СОВМЕСТНО С ХВОСТОВЫМИ ПОВЕРХНОСТЯМИ НАГРЕВА
Рисунок 1 Г – план котолоагрегата ДЕ-6,5-14ГМ-О совместно с хвостовыми поверхностями нагрева
ПРИЛОЖЕНИЕ Д
ОБЩИЙ ВИД ВЫБРАННОЙ ГОРЕЛКИ
Рисунок 1.1 Д – Общий вид выбранной горелки ГМ-4,5
Рисунок 1.2 Д – Общий вид выбранной горелки ГМ-4,5