Расчет теплообмена в топке

Величина

Единица

Измерения

Расчёт

Наименование

Обозна-чение

Расчётная формула или способ определения

Активный объем топочной камеры

V_т

По конструктивным размерам

м³

144

Расчетное тепловое напря­жение объема топки

q_V

BQ_н^р/V_т

кВт/ м³

0.34*116308.6/144=

274.6

Допустимое тепловое напря­жение объема топки

q_V

По рекомендациям, табл. 4–3/1/

кВт/ м³

290

Количество горелок

N

/1/

шт.

6

Теплопроизводи­тельность горелки

Q_г

МВт

1.25*0.34*116308.6/(6*1000)=8.24

Наименование

Обозна-чение

Еди-

ница

Фр. и свод

Боко-вые

Зад-няя

Вых. окно



Общая площадь стены и выходного окна

м²

58,438

59,365

45,235

13,026

176,06

Расстояние между осями крайних труб

м

5

3,465

5

5

-

Освещенная длина труб

м

11,238

-

8,7

2,502

-

Площадь, занятая луче-воспринимающей пове-рхностью:

полная

покрытая торкретом

открытая

м²

м²

м²

56,19

-

56,19

55,696

-

55,696

43,5

-

43,5

12,51

-

12,51

167,896

-

167,896

Наружный диаметр экранных труб

мм

73

67

73

73

-

Шаг экранных труб

мм

70

70

70

220

-

Расстояние от оси экранных труб до кладки

Мм

100

100

100

-

-

Отношение

–

0,959

1,045

0,959

2,767

-

Отношение

–

1,37

1,493

1,37

-

-

Угловой коэффициент экрана

–

0,91

0.98

0,91

1

-

Пл-дьлучевос. пов-ти открытых экранов

м²

55,63

55,139

43,065

12,51

166,35

Пл-дьлучевос. пов-ти экранов, покры-тых торкретом

м²

-

-

-

-

-

Наименование

Обозначение

Расчетная формула или способ определения

Едини-

ца измерения

Результат

Суммарная площадь лучевос-принимающей поверхности

По конструктивным размерам

м²

167.896

Полная площадь стен топочной камеры

То же

м²

176,06

Коэффициент тепловой эффек-тивностилучевоспринимающей поверхности

_ср

–

0.45*166.35/176.06= 0.425

Эффективная толщина излучающего слоя

м

3.6*144/

176.06=3.067

Полная высота топки

По конструктивным размерам

м

8

Высота расположения горелок

То же

м

1,85

Относительный уровень расположения горелок

––

1.85/8= 0.231

Параметр забаластированности топочных газов на выходе

––

36.888/(24.16+3.8)= 1.32

Коэффициент

М₀

Принимаетсяпо [1]

––

0.4

Параметр, учитывающий характер распределения температуры в топке

—

0.4*(1-0.4*0.231)*sqrt3(1.32)=

0.4

Коэффициент избытка воздуха на выходе из топки

_т

Принят ранее

—

1.1

Присосы воздуха в топке

_т

Принят ранее

—

0.05

Присосы воздуха в системе пылеприготовления

_плу

Принимаетсяпо [1]

—

0

Температура горячего воздуха

По предварительному выбору

ºC

250

Энтальпия горячего воздуха

По –таблице

кДж/кг

10229.681

Энтальпия присосов воздуха

То же

кДж/кг

1009.206

Количество теплоты, вносимое в топку с воздухом

кДж/кг

(1.1-0.05)* 10229.681+0.05*1009.206=

10791.63

Полезное тепловыделение в топке

кДж/кг

116308.6*(100-0.5)/100+ 10791.63=

126518.69

Адиабатическая температура горения

По I--таблице или диаграмме

ºC

2185

Температура газов на выходе из топки

По предварительному выбору

ºC

1100

Энтальпия газов на выходе из топки

По I--таблице

кДж/кг

59475.35

Средняя суммарная теплоемкость продуктов сгорания

кДж/кг

(126518.69-59475.35)/(2194-1100)=61.28

Объемная доля:

водяных паров

трехатомных газов

Рассчитано ранее

То же

––

––

0.159

0.103

Суммарная объемная доля 3-хатомных газов

––

0.159+0.103=

0.262

Коэффициент ослабления лучей

- 3-хатомными газами

- золовыми частицами

- частицами кокса

По [1]

1/мМПа

1/мМПа

1/мМПа

1.4

0.024

10

Коэффициент поглощения лучей частицами сажи

1/мМПа

1.2/(1+1.1^2)*(84.8/11.2)^0.4*(1.6*2.467-0.5)=4.2

Тепловая доля газа в смеси

q₂

1 - q₁

––

1-0,35=

0,65

Параметр

m

Принимаем по [1]

––

0,2

То же (для смеси жидкого и газообразного топлив)

1/мМПа

2.6+0.2*3.67*0.65+0.2*3.37769*(1-0.65)=2.24

Критерий Бугера

Bu

––

0.69

Эффективное значение критерия Бугера

––

1.6*ln((1.4*0.69^2+0.69+2)/(1.4*0.69^2-0.69+2)=0.85

Температура газов на выходе из топки

ºC

1072

Энтальпия газов на выходе из топки

По I--таблице

кДж/кг

57821

Общее тепловосприятие топки

кДж/кг

0.99*(126518.69-57821)= 68010.7

Средняя удельная тепловая нагрузка лучевоспринимающих поверхностей топки

кВт/м²

70582.71*0.359/167.896=

137.73

Величина

Размерность

Значение

Наименование

Обозначение

Наружный диаметр труб

d

м

0.06

Количество рядов труб по ходу газов

z₂

шт.

3

Количество труб в ряду

z₁

шт.

23

Общее количество труб в рассчитываемом участке

z

шт.

69

Средняя длина труб

l_ср

м

1.78

Расчетная площадь поверхности нагрева

H

м²

23.14

Расположение труб





Шахматное

Шаг труб поперек движения газов

s₁

мм

0.21

Шаг труб вдоль движения газов

s₂

мм

0.21

Относительный поперечный шаг труб



3.5

Относительный продольный шаг труб



3.5

Размеры сечения газохода поперек движения газов

АВ

м

2.5*5.2=13

Площадь живого сечения для прохода газов

F

м²

9.55

Величина

Единица

измерения

Расчёт

Наименование

Обозна-чение

Расчётная формула или способ определения

Полная площадь поверхности нагрева

Н+Н_доп

По конструктивным размерам

м²

23.14

Диаметр труб

d

По конструктивным размерам

м

0.06

Шаг труб поперек движения газов

s₁

По конструктивным размерам

мм

0.21

Шаг труб вдоль движения газов

s₂

По конструктивным размерам

мм

0.21

Количество рядов труб по ходу

Z₁

По конструктивным размерам

Шт

23

Количество рядов труб по перек

Z₂

По конструктивным размерам

шт

3

Площадь живого сечения для про­хода газов

F

По конструктивным размерам

м²

9.55

Эффективная толщина излу­чающего слоя

s

м

0.9*((4*0.21*0.21)/(3.14*0.06*0.06)-1)*0.06=0.7886

Температура га­зов перед фесто­ном

Из расчёта топки

°С

1072

Энтальпия газов перед фестоном

Из расчёта топки

кДж/ кг

57821

Температура га­зов за фестоном

По предваритель­ному выбору

°С

1042

Энтальпия газов за фестоном

По –таблице

кДж/ кг

56030.4

Количество теп­лоты, отданное фестону

кДж/ кг

0.99*(57821-56030.4)=1772.69

Температура ки­пения при давле­нии в барабане

р_б=4,4 Мпа

По таблице /1/

°С

256

Средняя темпера­тура газов

°С

0.5*(1072+1042)=1057

Средний темпе­ратурный напор

°С

1057-260

=797

Средняя скорость газов

м/с

0.34*36.888(

1057

+273)/(6.1*273)=

10

Коэффициент те­плоотдачи кон­векцией

По формуле _к=_нС_sС_zС_ф

и номограмме /1/

73*1*0.94*0.95=65.12

Суммарная поглощательная способность трёхатомных га­зов

мМпа

0.1*0.262*0.7886=

0.02

Коэф. Ослабления лучей

3-хатомными газам

1/мМП

а

11.37

Суммарная опти­ческая толщина запылённого га­зового потока



11.37*0.1*0.7886

=0.9

Степень черноты излучающей среды



1-e^(-0.9)=0.59

Температура за­грязнённой стенки трубы

°С

260+797

=1057

Коэффициент те­плоотдачи излу­чением

По формуле

_л=_н а

и номограмме

/1/

55*0.21=11.55

Коэффициент ис­пользования по­верхности на­грева

По рекомендациям,

§ 6–2 /1/



1

Коэффициент те­плоотдачи от га­зов к стенке

65.12+11.55

=76.67

Коэффициент те­плопередачи

k

k=_ср

0.425*76.67=

32.58

Тепловосприятие фестона по урав­нению теплопе­редачи

кДж/ м³

32.58*23.14*

797/340

=1767.23

Расхождение рас­четных тепловос­приятий

%

(1767.23-1772.69)/ 1772.69*100=

-0.3

Конструктивный параметр

Единица

Значение

Наименование

Обозначение

Расчетная формула

Диаметр труб

По конструктивным размерам

мм

32/26=

1.23

Кол-во труб в ряду (поперёк газохода)

По конструктивным размерам

шт.

67

Кол-во рядов труб (походу газов)

По конструктивным размерам

шт.

26

Поперечный средний шаг труб

s₁

По конструктивным размерам

мм

75

Продольный средний шаг труб

s₂

По конструктивным размерам

мм

56

Расположение труб в пучке

—

По конструктивным размерам

—

шахматное

Характер омывания

—

По конструктивным размерам

—

Поперечное

Полная площадь по-верхности нагрева

м²

273,17

Средняя площадь живого сечения газохода

м²

5,495

Площадь живого сечения для прохода пара

М²

0.0355

Величина

Единица

измерения

Расчёт

Наименование

Обозна-чение

Расчётная формула или способ определения

Диаметр труб

По конструктивным размерам

мм

1.23

Площадь поверхности нагрева

По конструктивным размерам

м²

273.17

Температура пара на выходе из ступени

По заданию

ºС

450

Температура пара на входе в ступень

По предварительному выбору

ºС

256

Давление пара на выходе из ступени

По заданию

МПа

4

Давление пара на входе в ступень

По выбору

МПа

4.4

Удельная энтальпия пара на выходе из ступени

По таблице VI–8

/1/

кДж/кг

3331

Степень сухости пара на входе в ступень

х

принято

-

0.985

Удельные энтальпиикипящей воды сухого насыщенного пара

i^/

i^’’

По /1/

кДж/кг

кДж/кг

1115.5

2797.2

Удельная энтальпия пара на входе в ступень

i^’’x+i^’(1-x)

КДж/кг

2797.2*0.985+1115.5*(1-0.985)=2772

Тепловосприятие пароохладителя

i_по

принято

КДж/кг

70

Суммарное

тепловосприятие ступени

Q

КДж/кг

49*1000/(3600*0.34)*(3331-2772+70)=

25180.55

Средняя удельная тепловая нагрузка лучевоспринимаю-щих поверхностей

Из расчёта топки

(табл. 10)

КВт/м²

137.73

Коэффициенты распределения тепловой нагрузкипо высоте

По /1/

—

0.6

Коэффициенты распределения тепловой нагрузки между стенами

По рекомендациям,/1/

—

1

Удельное лучистое тепловосприятие выходного окна топки

КВт/м²

0.6*1*137.73=

82.64

Угловойкоэффи-циент фестона

По рис. 5–1

/1/

—

0.95

Площадь попе-речногосечения газохода перед ступенью

м²

5.495

Лучистое тепловосприятие ступени

кДж/кг

82.64/0.34*(1-0.95)*5.495=

66.78

Конвективное

Тепловосприятие ступени

кДж/ кг

25180.55-66.78=

25113.77

Температура газов перед ступенью

Из расчёта фестона

ºС

1042

Энтальпия газов на входе в ступень

Из расчёта фестона

кДж/ кг

56030.4

Энтальпия газов на выходе из ступени

кДж/ кг

56030.4-25113.77/0.99+0.05*1009.206=

30713.41

Температура газов на выходе из ступени

По –таблице

(табл. 6)

ºС

627

Средняя температура газов

ºС

0.5*(1042+627)=

834.5

Средняя скорость газов в ступени

М/с

0.34*38.44 (273+834.5)/(273*5.495)=9.65

Коэффициент те­плоотдачи кон­векцией и номограмме

рис. 6–5 /1/

_к=_нС_sС_zС_ф

и номограмме

рис. 6–5 /1/

98*1*0.78*

0.95=72.62

Средняя температура пара

ºС

0.5*(450+256)=

353

Объём пара

при средней температуре

По таблице VI–8

/1/

м³/кг

0.063

Средняя скорость

Пара

м/с

49*1000*0.063/(3600*0.0355)=

24.16

Коэффициент теплоотдачи от стенки к пару

По формуле ₂=_нС_d

и номограмме

рис. 6–8 /1/

1.05*1400=

1470

Толщина

излучающего слоя

s

м

0.9*(4*0.075*0.056/(3.14*0.026^2)-1)*0.026

=0.162

Суммарная поглощательная способность трёхатомных га­зов

мМПа1

0.1*0.162*0.252=

0.0041

Коэффициент ослабления лучей трехатомными газами

33.1

Суммарная опти­ческая толщина запылённого га­зового потока



33.1*0.1*0.162=

0.54

Степень черноты излучающей среды



0.42

Температура за­грязнённой стенки трубы

°С

353+(0.0051+1/1470)*(0.34/273.17)* 25180.55*1000=

534

Коэффициент те­плоотдачи излу­чением

По формуле

_л=_н а

и номограмме

рис. 6–12 /1/

0.42*130=

54.6

Коэффициент ис­пользования по­верхности на­грева

По рекомендациям,

§ 6–2 /1/



1

Коэффициент те­плоотдачи от га­зов к стенке

1*(72.62+54.6)=

127.2

Коэффициент тепловой эффективности

По рекомендациям, табл. 6–2 /1/

—

0.6

Коэффициент те­плопередачи

0.6*127.2*1470/(127.2+1470

)=70.2

Наибольшая разность температур между газами и паром

ºС

1042-450=592

Наименьшая разность температур между газами и паром

ºС

627-256=371

Температурный напор при

Противотоке

ºС

(592-371)/(ln(592/371)=473

Полный перепад температур газов

ºС

1042-627=415

Полный перепад температур пара

ºС

450-256=194

Параметр

P

—

194/(1042-256)=

0.25

Параметр

R

—

415/194=2.1

Коэффициент перехода к сложной схеме

По номограмме

/1/

—

0.985

Температурный перепад

ºС

0.985*473=465.9

Расчетная поверхность теплообмена пароперегревателя

Н_р

10³

М²

25180.55*0.34

*1000/

(70.2*465.9)

=261.8

Величина

Размерность

Ступень

Наименование

Обозначение

Наружный диаметр труб

d

мм

28

Внутренний диаметр труб

d_вн

мм

22

Количество труб в горизонтальном ряду

шт.

25

Количество горизонтальных рядов труб

шт.

42

Расчетная площадь поверхности нагрева

H

м²

521

Шаг труб поперек движения газов (по ширине)

s₁

мм

70

Шаг труб вдоль движения газов (по высоте)

s₂

мм

50

Относительный поперечный шаг труб



2.5

Относительный продольный шаг труб



1.79

Расположение труб





шахматное

Площадь живого сечения для прохода газов

F_г

м²

5.886

Площадь живого сечения для прохода воды

м²

0,0186

Величина

Размерность

Ступень

Наименование

Обозначение

Наружный диаметр труб

d

мм

40

Внутренний диаметр труб

d_вн

мм

37

Количество труб по ходу воздуза

шт.

72

Количество труб поперек хода воздуха

шт.

34

Количество ходов по воздуху

n

шт.

3

Расчетная площадь поверхности нагрева

H

м²

1428

Шаг труб поперек движения воздуха (по ширине)

s₁

мм

60

Шаг труб вдоль движения воздуха (по высоте)

s₂

мм

42

Относительный поперечный шаг труб



1.5

Относительный продольный шаг труб



1.05

Расположение труб





Шахматное

Площадь живого сечения для прохода газов

F_г

м²

2.8

Площадь живого сечения для прохода воздуха

f_в

м²

2.263