75 группа 2 вариант / Котельные установки и парогенераторы / Часть 3 / Ushakov_S_G__Muromkin_Yu_N__Shelygin_B_L_Teplovoy_poverochno-konstruktorskiy_raschet_kotlov_s_estestvennoy_tsirkulyatsiey

их перетекание, вводят в формулу расчета коэффициент теплопередачи (фор-

мула 10.7).

10.2.5. Для определения коэффициента теплоотдачи конвекцией от газов к стенке труб к рассчитывают среднюю скорость газового потока в каждой по-

где Vг – объем газов на 1кг (1м3) сожженного топлива при среднем коэффициенте избытка воздуха в рассчитываемой поверхности (табл. 2.1), м3/кг (м3/м3);

Bр – расчетный расход топлива, кг/ч (м3/ч);

– средняя температура газов для рассчитываемой поверхности, С;

F – площадь живого сечения для прохода газов, м2, которую определяют по указаниям соответствующих разделов (п.п. 6, 8, 9).

Коэффициент теплоотдачи от стенки к воздуху в воздухоподогревателе определяют по той же методике, что и для газов (т.е. 2 = к), но по расчетной скорости воздуха, которую находят по рекомендациям п.9.

При поперечном омывании коридорных пучков дымовыми газами или воздухом коэффициент теплоотдачи конвекцией, отнесенный к полной расчетной поверхности труб, определяют по номограмме 5, где:

н – коэффициент теплоотдачи конвекцией, определяемый только диаметром труб и скоростью потока (газа или воздуха);

Сz – поправка на число рядов труб по ходу газов или воздуха;

Сs – поправка на компоновку трубного пучка, которую определяют в зависимости от относительных шагов труб – продольного 2 = s2 / d и поперечного

1 = s1 / d (d – наружный диаметр труб);

CФ – поправка на изменение физических свойств среды (газа или воздуха)

взависимости от средней температуры потока и объѐмной доли водяных паров

вдымовых газах rH2O (табл. 2.1).

Определив по номограмме 5 величины н, Сz, Сs и Cф, находят коэффициент теплоотдачи, ккал/(м2 ч С):

к = н Сz Cs Cф.

При поперечном омывании шахматных пучков дымовыми газами или воздухом коэффициент теплоотдачи конвекцией к находят по номограмме 6 с внесением поправок, определяемых по тем же параметрам, что и в предыдущем случае.

При продольном омывании трубной поверхности дымовыми газами коэффициент теплоотдачи конвекцией к определяют по номограмме 7, из которой находят:

н – коэффициент теплоотдачи конвекцией в зависимости от скорости газов и эквивалентного диаметра (при движении газов внутри труб dэкв = dвн);

Cф – поправку на изменение физического состояния газового потока средней температуре и rH2O (табл. 2.1);

деляется по номограмме 9 в зависимости от температур потока и стенки труб ( н), а также от степени черноты продуктов горения a, определяемой по номограмме 2.

Для запыленного потока по номограммам 2 и 9 величина л = н a.

При расчете коэффициента теплоотдачи излучением незапыленного потока газов значение л, найденное по номограммам 2 и 19, умножают на коэффициент Cг, определяемый по вспомогательному полю этого графика, ккал/(м2 ч С):

rп, зл – определяют для рассчитываемого газохода по табл. 2.1; kr – по номограмме 4;

kзл – по номограмме 3 (физический смысл указанных величин был рассмотрен в пунктах 5.2.6 и 5.2.7; как и прежде Р = 1 кгс/см2); температуру газов принимают равной еѐ среднему значению в газоходе.

Толщину излучающего слоя для гладкотрубных пучков определяют по формуле, м:

где d, s1, s2 – соответственно усредненные по рассчитываемой поверхности нагрева наружный диаметр труб, поперечный и продольный шаги труб, м.

Для пользования номограммой 9 необходимо знать температуру загрязненной стенки рассчитываемой поверхности нагрева. В курсовом проекте температуру загрязненной (наружными отложениями – шлаком и золой) стенки tз определяют по приближенным формулам, С:

При сжигании твердых и жидких топлив она составляет: - для фестона:

tн – температура состояния насыщения рабочего тела при давлении в барабане, С;

tпеср – средняя температура пара в пароперегревателе, С;

tэк , tэк – соответственно температуры воды на входе и выходе из экономайзера, С (для кипящего экономайзера tэк = tусл);

t – средняя температура рабочего тела в рассчитываемой поверхности нагрева, С.

При расчете фестона полученное значение л по номограмме 9 используют для определения 1 по формуле (10.8), т.к. перед фестоном отсутствуют какиелибо газовые объемы кроме топки. При расчете пароперегревателя и экономайзера на величину л необходимо ввести поправку, связанную с наличием газового объема, свободного от труб перед этими поверхностями и между отдельными пакетами поверхностей, которые увеличивают передачу тепла излучением, а следовательно, и л. В этих случаях 1 определяют по формуле (10.19), а корректированное значение коэффициента теплоотдачи излучением рассчиты-

где Tк – температура газов в объеме камеры, К;

об и п – соответственно суммарная глубина пучка и суммарная глубина газового объема до пучка, измеряемая посередине высоты проекции пучка на входное сечение газохода, м;

А– коэффициент:

А= 0,3 при сжигании газа и мазута;

А= 0,4 при сжигании каменных углей;

А= 0,5 при сжигании бурых углей.

Следует отметить, что указанная поправка значительна.

Тепло, переданное трубному пучку излучением газового объема, расположенного за пучком, незначительно, и потому его не учитывают. Методика расчета поправки поясняется на рис. 10.1, для которого в области пароперегревателя (при расчете его в целом) л= л (1,3…1,5):

В области водяного экономайзера:

Рис. 10.1 Пример учѐта излучения газовых объѐмов

10.2.7. Коэффициент теплоотдачи от стенки к обогреваемой среде для фестона (к пароводяной смеси) и водяного экономайзера (к воде) достигает больших величин ( 2 = 5000...50000 ккал/(м2 ч С)), поэтому термическим сопротивлением 1/ 2 пренебрегают, а 2 не определяют. Коэффициент теплоотдачи от стенки к потоку пара в пароперегревателе определяют по номограмме 8. По основному полю рисунка определяют значение н ккал/(м2 ч С), в зависимости от средних значений давления, температуры и скорости пара в пароперегревателе, которые рассчитывают по указаниям п. 8. По вспомогательному полю этой номограммы определяют поправку Сd на внутренний диаметр труб пароперегревателя. Тогда

2 = н Сd .

10.2.8. Коэффициенты загрязнения, тепловой эффективности и использования поверхностей нагрева.

Теплообмен в шахматных пучках труб при сжигании твердых топлив рассчитывают по коэффициентам загрязнения , величина которых зависит от средних значений скорости газов, диаметра и шагов труб в поверхности нагрева, а также от фракционного состава золы, содержащейся в продуктах горения.

где о – исходный коэффициент загрязнения (по экспериментальным данным), зависящий от скорости газов и относительного продольного шага труб (рис. 10.10); Сd – поправка на диаметр (рис. 10.10); Сфp = 1 – поправка на фракционный состав зоны; – поправка на эксплуатационные условия, по табл. 10.1.

Рис. 10.2 Коэффициент загрязнения при сжигании твердых топлив (гладкотрубный шахматный пучок)

Таблица 10.1

Поправка к коэффициенту загрязнения на эксплуатационные условия

Конвективные перегреватели и экономайзеры с коридорным расположением труб при сжигании твердого топлива рассчитывают по коэффициенту тепловой эффективности, определяемому по табл. 10.2.

Таблица 10.2

Коэффициент тепловой эффективности при сжигании твердого топлива

При сжигании мазута все поверхности нагрева рассчитывают по коэффициентам тепловой эффективности, которые принимают по табл. 10.3, если коэффициент избытка воздуха на выходе из топки > 1,03 (это имеет место для паровых котлов, предлагаемых для курсового проектирования).

Таблица 10.3

Коэффициент тепловой эффективности при сжигании мазута

ПРИМЕЧАНИЕ. Большее значение соответствует меньшей скорости газов.

При сжигании газового топлива все поверхности нагрева рассчитывают по коэффициентам тепловой эффективности, принимаемым по табл. 10.4.

Таблица 10.4

Коэффициент тепловой эффективности при сжигании газового топлива

Теплообмен в трубчатых воздухоподогревателях при сжигании всех топлив рассчитывают по коэффициенту использования поверхности нагрева, который определяют по табл. 10.5.

Таблица 10.5

Коэффициент использования для воздухоподогревателей

ПРИМЕЧАНИЕ. В том случае, если в одноступенчатом воздухоподогревателе один или несколько ходов по воздуху отделены от остальных ходов свободным газоходом, т.е. выполнены с самостоятельными опорными конструкциями и имеют дополнительные промежуточные трубные доски, коэффициент использования уменьшают против указанного в таблице: на 0,1 при одной дополнительной трубной доске (в двух- и трехходовых ступенях) и на 0,15 при двух дополнительных трубных досках (в трех-, четырех- и пятиходовых ступенях).

10.3. Определение температурного напора.

10.3.1.Усреднение температурного напора, т.е. разности температур греющей и обогреваемой сред, по всей теплообменной поверхности предполагает постоянство численных значений коэффициента теплопередачи k и удель-

ной теплоемкости рабочего тела cр в границах рассматриваемой поверхности. В большинстве рассматриваемых здесь задач наложенное условие вполне допустимо. Однако в ряде случаев, например для кипящего экономайзера, величины

k и cр существенно различаются для подогревающей и кипящей частей водяного экономайзера. В этом случае средний температурный напор определяют по тем же, приведенным ниже, формулам с учетом дополнительных рекомендаций, содержащихся в указаниях п. 9.

Средний температурный напор зависит от взаимного направления движения греющей среды (газов) и тепловоспринимающей среды (пара, воды, воздуха), для которых возможен параллельный ток (прямоток), противоток и перекрестный ток сред.

10.3.2.Температурный напор для прямотока и противотока определяют как

средне-логарифмическую разность температур по формуле, С:

где tб – разность температур между греющей и обогреваемой средами в том

Большее или меньшее из значений tили tможно установить только в процессе расчета.

10.3.3. В тех случаях, когда tб / tм 1,7, температурный напор с достаточной точностью определяют как среднеарифметическую разность темпера-

Если температура одной из сред остается постоянной, например температура пароводяной смеси в фестоне, то температурный напор рассчитывается по формулам (10.22) или (10.23).

10.3.4. Наибольший возможный температурный напор получают при противотоке, наименьший – при прямотоке. При всех прочих схемах включения получаем промежуточные значения. Поэтому если выполняется условие:

tпрм 0,92 tпрт, (10.24)

где tпрт и tпрм – средние температурные напоры для случаев прямотока и противотока в данной поверхности нагрева, то температурный напор для любой сложной схемы включения отдельных ступеней поверхности может быть определен по формуле, С:

Если условие (10.24) не выполняется, то средний температурный напор для сложных схем включения ступеней поверхности нагрева определятся по формуле, С:

t = tпрт, (10.26)

где – коэффициент пересчета от противоточной схемы к более сложной, определяемый по соответствующим номограммам настоящего пособия с учетом рекомендаций п. 9. Следует иметь в виду, что 1; tпрт – средний температурный напор для рассчитываемой поверхности нагрева, который определяют исходя из предположения, что в ней осуществлен чистый противоток, С.

11.ОФОРМЛЕНИЕ ПОЯСНИТЕЛЬНОЙ ЗАПИСКИ И ЧЕРТЕЖЕЙ

11.1.Пояснительную записку оформляют с соблюдением всех требований соответствующих ГОСТ [6]. Содержание отдельных глав должно соответствовать последовательности выполнения расчетов, включать все эскизы, иллюстрирующие конструкцию проектируемого котла. Должны быть приведены также использованные при расчетах формулы и обоснование принятых решений Внесенные на основании расчетов изменения конструкций котла, учитываются при выполнении чертежей.

11.2.В гл. 1 записки компоновочный эскиз проектируемого котла сопровождают кратким, но исчерпывающим его описанием, указав паропроизводительность котла, параметры пара, питательной воды, горячего воздуха, темпе-

ратуру уходящих газов, вид топлива и КПД. В эту главу включают также схему циркуляции парового котла и еѐ описание.

Рекомендации к составлению схемы циркуляции (ступенчатого испарения)

Работа выполняется с использованием:

-описания парового котла;

-чертежей котла;

-конспекта лекций.

Предварительно с помощью учебника или конспекта лекций изучаются особенности и различия схем одно-, двух- и трѐхступенчатого испарения.

По описанию котла студент отчетливо должен представлять:

-сколько ступеней испарения имеет проектируемый котѐл (две или три);

-имеются ли выносные циклоны и делится ли барабан на чистый и солевые отсеки.

По расположению нижних (распределительных) коллекторов, определяется количество секций топочных экранов (контуров циркуляции) применительно к фронтовой, задней и боковым стенам топочной камеры.

Схема циркуляции выполняется в следующей последовательности:

1.В верхней части изображается продольный разрез барабана с разделением перегородками внутреннего объема (если это требуется) на чистый и солевые отсеки. Если котел имеет выносные циклоны, то они изображаются слева и справа от барабана.

2.В нижней части эскиза изображаются (в один ряд) секции топочных экранов в ранее установленном количестве.

3.С помощью опускных и пароотводящих труб следует включить каждую секцию экрана в самостоятельный замкнутый контур естественной циркуляции.

4.Показать продувку каждой ступени, которая является подпиткой следующей. Непрерывная продувка осуществляется из последней ступени испарения, то есть из водяных объемов выносного циклона или торцевой части барабана (солевого отсека).

5.Верхние части чистого, солевого отсеков барабана и выносных циклонов сообщаются между собой по пару. Отвод пара в пароперегреватель осуществляется из парового пространства центральной части барабана.

Пример изображения схемы циркуляции приведен на рис. 11.1. Описывают схему узла регулирования питания водой, нанесенного на

рис. 1.1, с перечнем основной арматуры (запорной, регулирующей и т.п.).

Вэту же главу включают краткое описание конструкции обмуровки и каркаса; основные вопросы эксплуатации парового котла (подготовка и порядок пуска; регулирование производительности и параметров пара; останов котла и отключение от паровой магистрали).

11.3. В последней главе помещают сводную таблицу теплового расчета котла (табл. 11.1) с указанием основных величин, полученных в результате расчетов в двух системах единиц.

Перечень использованной литературы указывают в конце пояснительной записки.

Рис. 11.1 Схема трехступенчатого испарения (схема циркуляции)

11.4.Пояснительная записка начинается с титульного листа, который оформляют по образцу, установленному для курсовых проектов. После титульного листа размещают бланк выданного задания и аннотацию к выполненной работе, содержащую краткую информацию об объеме выполненной в курсовом проекте работы: тип котла, вид и марка сжигаемого топлива, основные параметры и КПД котла, изменения поверхностей нагрева.

11.5.Чертежи парового котла выполняют в масштабах 1:25, 1:40 или 1:50 на двух листах в строгом соответствии с действующими ГОСТами.

На первом листе изображают продольный разрез спроектированного котла, на втором - поперечные разрезы по топке и конвективному газоходу, выполненные до половины ширины газохода и совмещенные (при изображении) между собой.

При выполнении чертежей трубы пароперегревателя, экономайзера и воздухоподогревателя изображают осевыми линиями; трубы фестона и экранов, расположенных около обмуровки, попавших в разрез вычерчивают полностью без искажения масштаба. Экранные трубы боковой стены в продольном разрезе

изадней (или фронтовой) стены в поперечном разрезе изображают осевыми линиями.