Добавил:
Upload Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз: Предмет: Файл:

111

.pdf
Скачиваний:
8
Добавлен:
08.04.2015
Размер:
390.84 Кб
Скачать

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

21

 

Диаметр

трубы

-

 

 

 

-

 

мм

51х2,5

 

(наружный

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

диаметр)

 

и

 

 

 

 

 

 

 

 

 

толщина стенки

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Шаг кипятильных

S2

 

 

 

-

 

мм

100

 

труб

по

длине

S1

 

 

 

 

 

мм

110

 

котла, по ширине

 

 

 

 

 

 

 

 

 

котла

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1

Относительные

 

σ1

σ

1

= S1

d

-

2,16

шаги

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

σ2

σ

1

= S2

d

-

1,96

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Число труб в ряду

z1

 

 

 

-

 

шт

20

 

Число

труб

по

z2

 

 

 

-

 

шт

16

 

ходу газов

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Общее число труб

z

z = z1 + z2

шт

z = 20 + 16 = 36

 

Площадь

 

 

НК

 

 

 

-

 

м2

116,9

 

поверхности

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

нагрева

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Площадь

живого

Fж.с

 

 

 

-

 

м2

0,84

 

сечения

для

 

 

 

 

 

 

 

 

 

прохода газов

 

 

 

 

 

 

 

 

 

22

2

Температура

 

θКП'

θКП' =θT "

o C

 

968,76

 

 

дымовых газов на

 

 

 

 

 

 

 

 

входе

в

 

 

 

 

 

 

 

 

конвективный

 

 

 

 

 

 

 

 

 

пучок

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

3

Энтальпия

 

НКП'

НКП' (θКП' )

кДж/кг

 

13051,68

 

продуктов

 

 

 

 

 

 

 

 

 

сгорания на входе

 

 

 

 

 

 

 

 

в конвективный

 

 

 

 

 

 

 

 

пучок

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

4

Температура

на

θКП"

-

o C

 

200

 

400

 

выходе

из

 

 

 

 

 

 

 

 

конвективного

 

 

 

 

 

 

 

 

 

пучка

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

5

Энтальпия

 

НКП"

НКП" (θКП" )

кДж/кг

 

2664,82

 

5454,53

 

продуктов

 

 

 

 

 

 

 

 

 

сгорания

на

 

 

 

 

 

 

 

 

выходе

из

 

 

 

 

 

 

 

 

конвективного

 

 

 

 

 

 

 

 

 

пучка

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

6

Количество

 

Q

(48)

кДж/кг

Q

= 0,97(13051,68 2664,82 +

 

Qб = 0,97(13051,68 5454,53 +

 

 

 

б

 

 

б

 

 

+0,15 182,68) = 7395,82

 

теплоты отданное

 

 

 

+0,15 182,68) =10101,83

 

 

продуктами

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

23

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

сгорания

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

7

Определение

θср

 

 

 

θср

=

θ'

+θ"

 

o C

θср =

968,76 +200

=584,38

θср =

968,76 +400

= 684,38

 

температуры

 

 

 

 

 

2

 

 

 

 

 

 

2

 

 

2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

потока сгорания

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

8

Средний объем

Vср

 

 

 

V

=

V '

+V "

 

м3 / кг

Vср

=

8,28 +7,85

=8,07

Vср =

8,28 +7,85

=8,07

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2

 

2

 

дымовых газов

 

 

 

 

ср

 

 

 

2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

9

Средняя скорость

ωТ

ωТ

=

 

ВРVср (θср +273,15)

 

м/с

ωТ =

0,15 8,07(584,38 +273,15)

ωТ

=

0,15 8,07(684,38 + 273,15)

 

дымовых газов

 

 

Fж.с. 273,15

 

 

 

 

 

0,84 273,15

 

 

 

0,84 273,15

 

 

 

 

 

 

 

= 4,52

 

 

= 5,05

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

10

Определяем

tб

 

 

tб =θКП'

tст

 

 

tб

= 968,76 194,1 = 774,66

tб

= 968,76 194,1 = 774,66

 

температурный

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

напор

 

 

 

 

 

 

 

 

o C

 

 

 

 

tм

 

tм =θКП"

tст

 

 

tм = 200 194,1 =5,9

tм = 400 194,1 = 205,9

 

tст =194,1оС

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

t

 

 

t =

 

tб −∆tм

 

 

 

t

=

774,66 5,9

=157,79

t =

774,66 205,9

= 429,72

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

774,66

 

 

 

774,66

 

 

 

 

 

 

 

 

2,3lg

tб

 

 

 

 

2,3lg

 

 

 

 

2,3lg

 

 

 

 

 

 

 

 

 

tм

 

 

 

 

 

 

5,9

 

 

 

 

205,9

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

11

Поправочные

сz

По номограмме [7, с. 71]

 

 

 

 

 

 

1

 

 

 

 

 

 

1

 

 

коэффициенты

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

cs

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

-

 

 

 

 

1

 

 

 

 

 

 

1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

cф

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1,14

 

 

 

 

 

 

1,08

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

ан

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

41,25

 

 

 

 

 

 

43,75

 

12

Коэффициент

ак

 

 

 

ак = ансz cscф

 

-

ак

= 41,25 1 1 1,14 = 47,03

ак

= 43,75 1 1 1,08 = 47,25

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

24

теплоотдачи

конвекции

13

Суммарная

 

rп

 

 

 

 

r

=

 

 

r '

+r

"

 

 

 

 

 

-

 

rп

=

0,2 +0,18

= 0,19

 

rп

 

=

0,2 +0,18

 

= 0,19

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

п

п

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2

 

 

 

 

 

2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

объемная

доля

 

 

 

 

 

 

п

 

 

 

 

 

2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

дымовых газов

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

14

Суммарное

 

рп

 

 

 

 

 

 

рп = рrп

 

 

 

 

 

 

МПа

 

рп

= 0,1 0,19 = 0,019

 

рп

= 0,1 0,19 = 0,019

 

парциальное

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

давление

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

трехатомных

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

газов

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

15

Эффективная

 

s

 

 

s = 0,9d(

4

 

S1 S2

1)

 

 

м

s = 0,9d(

4

0,1 0,11

1) = 0,2

 

s = 0,9d(

4

0,1 0,11 1) = 0,2

 

 

 

 

 

 

 

π

d 2

 

 

 

π

 

 

 

толщина

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

0,0512

 

 

 

 

 

 

 

π

0,0512

 

 

излучаемого слоя

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

16

Давление

в

-

 

 

 

 

 

 

 

 

рпs

 

 

 

 

 

 

мПа м

рпs = 0,019 0,2 = 0,0038

 

рпs = 0,019 0,2 = 0,0038

 

газоходе

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

17

Коэффициент

 

к

г

к

 

= (

7,8 +

16rH2O

1)(1

0,37

ТКП

"

)

o C

кг = (

7,8 +16 0,08

1)(1

0,37

809,52

)

кг = (

7,8 +16 0,07

1)(10,37

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1000

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

3,16 0,0038

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

г

 

 

 

 

 

 

 

1000

 

 

3,16

0,0038

 

 

ослабления лучей

 

 

3,16

 

 

pпs

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

= 31,95

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

909,52

 

 

 

 

 

 

 

 

трехатомными

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1000

 

) = 29,72

 

 

 

 

 

газами

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

18

Определение

kps

 

 

 

kps = кгrп ps

 

 

 

 

-

kps =31,95 0,19 0,1 0,2 = 0,12

kps = 29,72 0,19 0,1 0,2 = 0,12

 

суммарной

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

оптической

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

толщины

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

25

 

 

 

 

 

 

 

20

Степень черноты

а

а =1еkps

-

а =1е0,12 =0,11

а =1е0,12 =0,11

 

газового потока

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

21

Коэффициент

ал

ал = ан а

Втм2 К

ал = 41,25 0,11 = 4,54

ал

= 43,75 0,11 = 4,81

 

теплоотдачи

 

 

 

 

 

 

 

 

излучением

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

22

Коэффициент

ξ

[7, с.79]

-

 

ξ =1

 

ξ =1

 

использования

 

 

 

 

 

 

 

 

поверхностного

 

 

 

 

 

 

 

 

нагружения

 

 

 

 

 

 

 

 

газохода

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

23

Коэффициент

а1

а1 =ξ(ак +ал )

Втм2 К

а1 =1 (47,03+4,54) =51,57

а1 =1 (47,25 +4,81) =52,06

 

теплоотдачи от

 

 

 

 

 

 

 

 

газа к стенке

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

24

Коэффициент

ψ

[7, с.79,табл. 6.1]

-

 

ψ = 0,7

 

ψ = 0,7

 

тепловой

 

 

 

 

 

 

 

 

эффективности

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

25

Коэффициент

К

К =ψа1

Втм2 К

К = 0,7 51,57 =36,1

К = 0,7 52,06 = 36,44

 

теплопередачи

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

26

Количество

QТ

(47)

кДж/кг

QТ =

36,1 116,9 157,79

QТ =

36,44 116,9 429,72

 

теплоты,

 

 

 

0,15 103

0,15 103

 

воспринятое

 

 

 

= 4439,25

=12203,58

 

 

 

 

 

 

 

 

 

поверхностью

 

 

 

 

 

 

 

 

нагрева

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

26

По принятым двум значениям температуры θКП" = 200o C , θКП" = 400o C и полученным двум значениям Qб и QТ производится графическая интерполяция для определения температуры продуктов после поверхности нагрева. Для этого строим зависимость Q = f(θ

" ) рис. 2. Точка пересечения прямых укажет температуру продуктов сгорания θКП" , которую следовало бы принять при дальнейшем расчете.

θКП" = 308o C

QКП = 8650 кДжкг

27

9. Конструктивный расчёт водяного экономайзера.

Экономайзеры предназначены для использования теплоты уходящих газов, то есть для экономии топлива.

9.1 Определение количества теплоты отданного уходящими газами.

По уравнению теплового баланса определяем количество теплоты, которое должны отдать продукты сгорания при принятой температуре уходящих газов:

 

 

 

Qб =ϕ (Нэк Нэк + ∆αэк

Нх.в ) ,

 

(49)

 

 

 

′′

0

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

где

- энтальпия дымовых газов

на входе в

экономайзер,

3

;

Нэк

кДж/м

 

3

;

 

 

 

 

 

Нэк

= 4372,79 кДж/м

 

 

 

3

 

′′

-

энтальпия дымовых газов на

выходе

из

экономайзера,

;

Нэк

кДж/м

Нэк′′ = Нух.г = 2148,47 кДж/м3;

Нх0.в - энтальпия теоретического объема воздуха, кДж/м3;

Нх0.в =182,68 (кДж/м3);

αэк - присос воздуха в экономайзер; ∆αэк = 0,1;

φ – коэффициент сохранения теплоты; φ = 0,97.

Qб = 0,97 (4372,79 2148,47 +0,1 182,68) = 2175,31 (кДж/м3).

9.2 Определение энтальпии воды после экономайзера.

Энтальпия воды после водяного экономайзера определяется по формуле:

h′′

=

Вр Qб

+ h

,

(60)

 

'эк

 

D + Dпр

эк

 

 

 

 

 

 

 

где hэк′ - энтальпия воды на входе в экономайзер, кДж/кг; hэк′ = 419 (кДж/кг);

h'эк′ = 0,15 2175,31 + 419 = 728,43 (кДж/кг).

1,11+0,0555

По значению энтальпии определяем температуру на выходе из экономайзера: tэк′′ =171 оС

Следует принять некипящий чугунный экономайзер типа ВТИ. 9.3 Определение среднего температурного напора

t =

tб

− ∆tм

,

(51)

 

 

 

lg

tб

 

 

 

tм

 

tб =θКП" tВЭ" = 308 171 =137 оС; ∆tм =θВЭ" tПВ =150 100 =50 оС;

t =

137 50

= 86,41 оС.

 

 

2,3 lg

137

 

 

 

50

 

9.4 Выбор конструктивных характеристик экономайзера Число труб экономайзера выбирается таким образом, чтобы скорость продуктов

сгорания была в пределах от 6 до 9 м/с при номинальной паропроизводительности котла. Число труб в ряду должно быть от 3 до10.

Выбираем экономайзер ВТИ: Длина труб 2000 мм Площадь поверхности нагрева 2,95 м2

К = Кн Сv ,
f n1 273

28

Площадь живого сечения для прохода продуктов сгорания 0,12 м2

9.5Задаемся скоростью движения дымовых газов в экономайзере

ωср =8 мс

9.6Определение средний объем дымовых газов

Vср =

V ' +V "

=

8,28 +8,91

= 8,6

2

2

 

 

 

9.7 Определение среднеарифметическая температура продуктов сгорания в экономайзере, 0С;

 

 

 

 

 

′′

 

 

 

 

 

 

θэк =

θух.г +tэк

,

(52)

 

 

308 +171

2

 

 

 

 

 

θэк

=

= 239,5 оС

 

 

 

2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

9.8 Определение площади необходимого живого сечения у водяного экономайзера для прохода дымовых газов

F

= ВрVср (θэк +273,15)

, м2

необ

ωср 273,15

 

 

 

 

 

Fнеоб = 0,15 8,6(239,5 + 273,15)= 0,3м2

8 273,15

9.9 Количество труб в ряду

п = Fнеоб

1

fприн

 

п1 = 00,12,3 = 2,5

Принимаем n1 =3

9.10 Уточняем скорость дымовых газов

wг = ВР VСР (θср + 273)

wгут = 0,15 6,8 (239,5 + 273)= 6,18м/ с 0,12 3 273

9.11 Коэффициент теплопередачи

Сv = 1,01; Кн = 18 Вт/(м2К) [7, с. 92];

К =1,01 18 =18,18.

9.12 Определение площади поверхности нагрева водяного экономайзера

Нэк =103КQб tВр ,

Fэк = 103 2175,31 0,15 = 207,71 2). 18,18 86,41

9.13 Определение количество рядов труб

n2 = nН1 экh ,

(53)

(54)

(55)

(56)

(57)

(58)

29

где h - площадь поверхности нагрева одной трубы, м2; h = 2,95 м2.

п2 = 32072,,9571 = 23,41. n2 = 24

30

10. Проверка баланса теплоты КА

По окончанию поверочного теплового расчета котла и конструктивного расчета хвостовых поверхностей нагрева определяется величина невязки теплового баланса, которая не должна превышать 5 – 10 %.

Определение абсолютной невязки:

Q =QРРηбр (QЛ +QКП +QВЭ )(1

 

q4

)

(59)

100

где QРР - располагаемое количество теплоты;

 

 

 

 

 

 

 

 

ηбр - КПД брутто котельного агрегата;

 

 

 

 

 

QЛ - количество теплоты, воспринятой в топке;

 

 

 

 

 

QКП - количество теплоты, воспринятой в конвективных пучках;

 

 

QВЭ - количество теплоты, воспринятой в водяном экономайзере.

 

 

Определение относительной невязки:

 

 

 

 

 

δ = Q

100%

 

 

 

(60)

QРР

 

 

 

 

 

Q = 20452,3 0,814 (7044,6 +8650 + 2175,31)(11007,5 ) =118,51 δ = 20452118,51,3 100% = 0,58% 10% - расчет верен.

Заключение

Проведение поверочного расчета котлоагрегата необходимо при проектировании и реконструкции теплогенерирующих установок. Результаты расчета являются базой

Соседние файлы в предмете [НЕСОРТИРОВАННОЕ]