Курссовой КЕ 6.5 на 14 уголь Кузнецкий

5. Расчёт конвективных поверхностей нагрева (КПН)

Теплота передаётся с помощью конвекции

Цель: определение t_д.г. на выходе из КПН

Назначение КПН:

1. Участвуют в получении горячей воды или пара

2. Используют теплоту продуктов сгорания, покидающих топку

3. Осуществляется сложный теплообмен, в котором присутствуют все виды передачи теплоты, но особенно конвекция

При расчёте используют уравнение теплового баланса и уравнение теплопередачи

Расчёт:

1. Предварительно принимаем 2 значения температуры продуктов сгорания

Q_дг = 889 ^оС

Q_г = 300 ^оС Q_г = 400 ^оС

2. Тепло, отданное продуктами сгорания

(ф.6.2 стр.69 Л – 4)

кДж/кг кДж/кг

3. Средняя расчётная температура потоков продуктов сгорания в газоходе

°С °С

4. Определяем температуру напора

t =  - t_{кипения} t_{кипения} = 194 ^оС

t = 595 – 194 = 401 ^оС t = 645– 194 = 451 ^оС

5. Определяем среднюю скорость продуктов сгорания

м/с м/с

140102.51 КП ПЗ

Лист

17 2227227

Изм.

Кол.

Лист

№ док

Подпись

Дата

6. Определяем коэффициент теплоотдачи конвекцией

C_z – поправка на число рядов труб по ходу продуктов сгорания (Л – 4, стр.71 рис.6.7)

C_s- поправка на компоновку пучка (Л – 4, стр.71 рис.6.1)

С_ф – коэффициент, учитывающий влияние изменения физических параметров потока

(Л – 4, стр.71 рис.6.1)

_н = 55 Вт/м²к _н = 57 Вт/м²к

_к = 55 Вт/м²к _к = 57 Вт/м²к

(рис. 6.1 Л-4)

7. Определяем степень черноты газового потока:

kps = (kг*rг*kзл*)PS (Л – 4, стр.64 рис.56)

м

kps = (46,09*0,11*0,05*12,3)0,1*0,18=0,056

kps =(43,9*0,11*0,05*12,3)0,1*0,18=0,056 (Л – 4, стр.64 рис. 5.6)

8. Определяем коэффициент, учитывающий передачу тепла излучением в КПН

_л = _н *  (Л – 4, ф.6.14 стр.78)

t_з = t + t (Л – 4, ф.6.16 стр.78)

t – температура при давлении насыщения = 1,4 МПа; t = 194 ^оС

t = 60 ^оС

t_з = 194 + 60 = 254 ^оС

_н = 35 Вт/м²к _н = 45 Вт/м²к

_л = 35 * 0,13 = 4,55 Вт/м²к _л = 45 * 0,13 = 5,85 Вт/м²к

140102.51 КП ПЗ

Лист

18

Изм.

Кол.

Лист

№ док

Подпись

Дата

9. Определяется суммарный коэффициент теплоотдачи

(Л – 4, ф.6.71 стр.97)

- коэффициент, учитывающий уменьшение тепловосприятия, вследствие неравномерного омывания продуктами сгорания.

= 1

₁ = 1 * (55 + 4,55) = 59,55 Вт/м²к ₁ = 1 * (57+ 5,85) = 62,85 Вт/м²к

10. Определяем коэффициент теплоотдачи

(Л – 1, ф.6.18 стр.79)

- коэффициент тепловой эффективности (Л – , таб.6.1 стр.79)

k = 59,55 * 0,7 = 41,7 Вт/м²к k = 62,85 * 0,7 = 44 Вт/м²к

11. Определяем температурный напор

(Л – 4, ф.6.21 стр. 79)

12. Определяем количество теплоты воспринятой поверхностью нагрева

кДж/кг кДж/кг

Cтроим график зависимости Q = f()

 = 270^оС

140102.51 КП ПЗ

Лист

19

Изм.

Кол.

Лист

№ док

Подпись

Дата

6. Расчёт экономайзера

1. По уравнению теплового баланса определяем количество теплоты

(Л – 4, ф.6.48 стр.89)

- энтальпия продуктов сгорания на входе в экономайзер

- энтальпия уходящих газов, определяем по принятой в начале расчёта температуре уходящих газов.

t_ух.г.=150 ^оС

= 4930,7 кДж/кг

= 2227,2 кДж/кг

_эк = 0,7

V^В₀ =39,8*6,02 = 239,6кДж/кг

= 0,98(4930,7 – 2227,2 + 0,7 * 239,6) = 2871 кДж/кг

2. Определяем температуру воды (энтальпию) после экономайзера

(Л – 4, ф.6.49 стр.90)

= 335 кДж/кг (таб. Вакуловича)

D – паропроизводительность котла

D = 6,5 т/ч

= 1,8 кг/с

D_пр – расход продувочной воды

D_пр = 4%

1,8 – 100 %

Х – 4 %

= 0,07 кг/с

кДж/кг

Температура питательной воды = 156 ^оС (таб. Вакуловича)

3. Конструктивные характеристики экономайзера:

Выбираем экономайзер с учётом ширины газохода (ВТИ)

Длина – 2500 мм.

Площадь поверхности нагрева с газовой стороны – 3,72 м² (Н_тр)

Площадь живого сечения для прохода продуктов сгорания 0,152 м² (F) (Л – 4, табл.63 стр.90)

4. Определяем действительную скорость продуктов сгорания в экономайзере

(Л – 4, ф.6.51 стр.91)

140102.51 КП ПЗ

Лист

20

Изм.

Кол.

Лист

№ док

Подпись

Дата

F_эк = Z * F_тр

F_тр – площадь живого сечения одной трубы для прохода продуктов сгорания

F_эк = 5 *0,152 = 0,552 м²

F_эк - площадь живого сечения для прохода продуктов сгорания (Л – 4, ф.6.52 стр.91)

Z – число труб в ряду (5 вряд) (Л – 4, таб.6.3 стр.90)

_эк – средняя температура продуктов сгорания в экономайзере

м/с

5. Определяем коэффициент теплоотдачи

К = 17 Вт/м²К (Л – 4, рис.6.9 стр.92)

6. Определяем температурный напор

(Л – 4, ф.6.20 стр.79)

°С

7. Определяем площадь поверхности нагрева

(Л – 4, ф.6.56 стр.92)

м²

8. Общее число труб

(Л – 4, ф.6.57 стр.93)

H_тр – площадь поверхности нагрева одной трубы (Л – 4, таб. 6.3 стр.90)

шт.

9. Количество рядов

(Л – 4, ф.6.58 стр.93)

шт.

Принимаем: средние – 7 рядов, крайние – 5 рядов.

140102.51 КП ПЗ

Лист

21

Изм.

Кол.

Лист

№ док

Подпись

Дата

7. Подбор дымососа

Подбор производится по производительности и развиваемому давлению

1. Производительность дымососа

м/ч

2. Определяем полное расчётное давление

(Л – 4, ф.11.30 стр.230)

мм.в.ст.

– коэффициент запаса по напору

Н – перепад давлений в газовом тракте (Л – 4, таб.11.1 стр.212)

3. Определяем приведённое давление

мм.в.ст.

Выбираем дымосос: ДН – 9 (дутьевой напорный)

Производительность: 14650 м³/ч

Полное давление: 1,75 кПа

Максимальный КПД: 83%

Мощность на валу: 30 кВт

Частота вращения: 1500 об/мин

Температура: 100 (Л – 2 таб.5.1 стр.119)

140102.51 КП ПЗ

Лист

22

Изм.

Кол.

Лист

№ док

Подпись

Дата

8. Подбор вентилятора

1. Определяем производительность вентилятора:

м³/ч

t_в = 30

2. Определяем полное давление

мм.в.ст.

- коэффициент запаса по напору

- перепад давления у газового тракта (Л – 4, таб.11.1 стр.212)

Выбираем вентилятор: ВДН – 9 (дутьевой напорный)

Производительность: 9750 м³/ч

Полное давление: 1,22 кПа

Максимальный КПД: 83%

Мощность на валу: 1,1 кВт

Частота вращения: 1000 об/мин

Температура: 30 (Л – 2, таб.5.2 стр.119)

140102.51 КП ПЗ

Лист

23

Изм.

Кол.

Лист

№ док

Подпись

Дата

9. Подбор насоса

1. Определяется производительность насоса

Д_н = 1,1 * Д_пп * n

Д_пп – производительность котлоагрегатов

Д_пп = 6,5 т/ч

n – количество котлоагрегатов

n = 1 шт.

Д_н = 1,1 * 1,81 * 1 = 1,99 м³/ч

2. Полное давление насоса

Н_н = Н_с + Р_к

Р_к – давление в котле

Р_к = 14 атм. = 1,4 МПа

Н_с – сопротивление сети на участке от питательного бака до места ввода в котёл

Н_с = 0,3 мПа

Н_н = 0,3 + 1,4 = 1,7 МПа

Подбираем центробежный насос: К8/18

Подача: 8 м³/ч

Полный напор: 0,18 мПа

Частота вращения: 2900 об/мин

Мощность электродвигателя: 1,5 кВт (Л – 2, таб.5.4 стр.128)

140102.51 КП ПЗ

Лист

24

Изм.

Кол.

Лист

№ док

Подпись

Дата

10. Невязка теплового баланса

1. Теоретическая теплота, выделяющаяся в топке.

кДж/кг

2. Количество теплоты, отданное продуктами сгорания экранным трубам:

кДж/кг

– энтальпия продуктов сгорания при действительной температуре на выходе из топки.

t = 930

3. Количество теплоты, отданное продуктами сгорания КПН

кДж/кг

4. Количество теплоты, отданное продуктами сгорания в экономайзере

= 2673 кДж/кг

5. Невязка теплового баланса

кДж/кг

0,12% < 0,5%

140102.51 КП ПЗ

Лист

25

Изм.

Кол.

Лист

№ док

Подпись

Дата

Библиография

1. Двойников В.А., Деев Л.В., Изюмов М.А. «Конструкция и расчёт котлов и котельных установок» Изд.: Москва, «Машиностроение», 1988 год (Л - 1).

2. Павлов И.И., Фёдоров М.М. «Котельные установки и тепловые сети» Изд.: Москва, Стройиздат, 1986 год. (Л-2)

3. Щекин В.В. «Техническая термодинамика и теплопередача» Изд.: Москва, «Высшая шко- ла», 1980 год (Л – 3.)

4. Эстеркин Р.И. «Котельные установки. Курсовое и дипломное проектирование» Изд.: Санкт – Петербург, Энергоатомиздат, 1989 год (Л – 4.)

140102.51 КП ПЗ

Лист

26

Изм.

Кол.

Лист

№ док

Подпись

Дата