Конструктивный расчет прямоточного котла.

Вопрос этот рассматривается применительно к схеме котла, по­казанного на рис. 21.10. В прямоточном котле нет стро­го фиксированных зон агрегатного состояния рабочего тела. Эту отличительную особенность прямоточного кот­ла учитывают при определении зон фазового перехода рабочего тела.

Рис. 21.10. Расчетная схема прямоточного котла.

/-НРЧ; 2 —ВРЧ; J-ШПП; 4 - КПП; 5 - ВКП; 6 - эконо­майзер; 7 — воздухоподогреватель.

По условиям надежности работы парообразующих труб конвективный экономайзер выполняют некипящим , в связи с чем появляется поверхность ра­диационного экономайзера в нижней части топки (вход­ной участок НРЧ). В данной конструкции (рис. 21.10) остальной участок НРЧ выполняет функции парообра­зующих труб (при ДКД). Перегрев пара происходит в радиационном перегревателе верхней части топки (ВРЧ), ширмах и конвективном пароперегревателе. Фик­сированные значения энтальпий в указанных опорных точках тракта позволяют определить тепловосприятия поверхностей экономайзера, НРЧ, ВРЧ, и далее распре­деляется оставшаяся теплота между ШПП и КПП.

По мере движения рабочей среды по водопаровому тракту давление снижается и на выходе из него состав­ляет расчетное значение. Полная потеря давления всего тракта котла оценивается , где — давление перегретого пара, и при необходимости уточ­няется гидравлическим расчетом.

Начальную часть теплового расчета, включающую определение тепловых потерь и расхода топлива и соб­ственно расчет теплообмена в топке, выполняют в той же последовательности, что и для барабанного котла.

Правильность распределения теплоты между поверх­ностями нагрева проверяют по уравнению баланса

невязка которого допускается в пределах располагаемой теплоты. Далее выполняют конструкторский тепловой расчет поверхностей нагрева в соответствии с методикой.

Поверочный расчет парового котла.

Отличительной особенностью поверочного расчета является отсутствие данных о температуре уходящих газов (следовательно, и ). Нет возможности в связи с этим в начале расче­та определить КПД котла и расход топлива. Дальней­шие расчеты топочной камеры и конвективных поверх­ностей нагрева без этих данных невозможны. Поэтому приходится предварительно задаваться температурой уходящих газов а также температурой перегретого пара . На основании этих значений выполняют теп­ловой расчет и уточняют расчетные значения и по которым уже определяются и '. Таким образом, поверочный расчет выполняется методом последователь­ных приближений. Располагая данными о и и задавшись можно приступить к расчету топки всех поверхностей нагрева. Задачей расчета топки является определение действительной температуры продуктов сго­рания на выход из нее Расчет выполняется на основании предварительно принятой которая уточ­няется в результате расчета по формуле (20.31). При существенном расхождении повторяют расчет, приняв новое значение . Конвективные поверхности нагрева рассчитываются в соответствии с полученной темпера­турой |(и энтальпией) продуктов сгорания на входе в поверхность и одной из известных энтальпий рабочей среды (на входе или выходе из поверхности). Таким образом, известными обычно являются две из четырех искомых величин. Поэтому расчет каждой из конвектив­ных поверхностей производят методом последовательных приближений, задаваясь предварительно по газовой или рабочей среде и сравнивая затем с расчетным тепловосприятием (см. § 20.5). Для последней в га­зовом тракте поверхности нагрева, которой является воздухоподогреватель, уже известна температура газов на входе в него , Известна также ранее при­нятая Полученное в результате поверочного расче­та значение позволяет по известному опреде­лить которое сопоставляется с принятым его зна­чением в начале расчета. Расчет считается завершенным, если принятое и полученное в результате расчета зна­чения отличаются не более чем на а значе­ния — не более чем на В противном случае расчет повторяют для нового " . Неудобство повероч­ного расчета методом последовательных приближений заключается в том, что приходится повторять расчеты каждой поверхности не один раз до достижения согласований результатов по _С применением ЭВМ выполнение такого расчета значительно облегчается.

Поверочный расчет значительно легче перевести на ЭВМ, чем конструкторский, так как при его выполнении используется меньшее число взаимосвязанных уравнений за счет заданной компоновки поверхностей нагрева кот­ла (вдоль газового тракта и по рабочей среде), извест­ной конструкции поверхностей нагрева (диаметр и чис­ло труб, число петель, длина змеевика, шаги труб и т. п.).

Применение ЭВМ для расчета котлов связано с вы­полнением большой и кропотливой работы по специаль­ному математическому обеспечению расчета, созданию расчетной модели, алгоритма и программы теплового расчета.

Разработанная математическая модель парового кот­ла представляет собой трехуровневую взаимно связан­ную систему. Нижний уровень образует блоки расчета отдельных поверхностей нагрева |(топки, ширм, конвек­тивных поверхностей, воздухоподогревателя). Средний уровень образует подсистема, определяющая последова­тельность расчета отдельных поверхностей и их взаимо­связь (по газам, рабочей среде, линиям впрыска, рецир­куляции и т. п.). На третьем уровне находится подси­стема стабилизации и оптимизации расчета.

Выполнение поверочного расчета с большой точно­стью и с учетом всех факторов, которые изложены в нормах теплового расчета, возможно только на боль­ших ЭВМ с высоким быстродействием и большой емко­стью оперативного запоминающего устройства и внеш­них запоминающих устройств. При указанной техниче­ской характеристике ЭВМ машинное время теплового расчета составляет около 10 мин.