Добавил:

Upload Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.

Вуз:

Национальный исследовательский университет «Высшая школа экономики»

Предмет:

[НЕСОРТИРОВАННОЕ]

Файл:

RPZ.doc

Скачиваний:

Добавлен:

24.09.2019

Размер:

5.23 Mб

Скачать

☆

<<< < Предыдущая 1 2 3 4 5 6 78 / 208 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 > Следующая >>>

1.8 Расчет объемов и энтальпий воздуха и продуктов сгорания, кпд котла и расхода топлива. Тепловой расчёт котла

Табл.3.1Объемы продуктов сгорания и объемные доли трехатомных газов:

Величина и расчетная формула

Газоход

ТК,Ш

КПП

ППП

РВП

Коэффициент избытка воздуха за поверхностью нагрева

1,05

1,08

1,11

1,13

1,33

Средний коэффициент избытка воздуха в поверхности нагрева

α_ср

1,05

1,07

1,10

1,12

1,23

Объем водяных паров

2,228

2,233

2,236

2,239

2,257

Полный объем газов

11,697

11,900

12,204

12,407

13,522

Объемная доля трехатомных газов

0,092

0,090

0,088

0,086

0,079

Объемная доля водяных паров

0,190

0,187

0,183

0,179

0,164

Доля трехатомных газов и водяных паров

0,281

0,277

0,271

0,265

0,243

ТК,Ш — топочная камера, ширмы;

КПП — конвективный пароперегреватель;

ППП — промежуточный пароперегреватель;

Э — экономайзер;

РВП — воздухоподогреватель.

Табл 3.2 Энтальпия продуктов сгорания:

Поверхность нагрева

Темпера-тура за поверх-ностью υ, ºС

Топочная камера

2300

2100

1900

1700

1400

1300

43623

39410

35221

31090

25012

23019

35579

32269

28927

25626

20733

19123

1778,95

1613,45

1446,35

1281,3

1036,65

956,15

45401,95

41023,45

36667,35

32371,3

26048,65

23975,15

Ширмовый п/п

1300

1100

1000

23019

19059

17091

19123

15927

14340

956,15

796,35

717

23975,15

19855,35

17808

КПП высокого давления

1000

900

800

17091

15253

13415

14340

12784

11288

1147,2

1022,72

903,04

18238,2

16275,72

14318,04

ППП

800

700

600

500

13415

11608

9801

8089

11288

9787

8286

6846

1241,68

1076,57

911,46

753,06

14656,68

12684,57

10712,46

8842,06

Экономайзер

500

400

300

200

8089

6376

4744

3111

6846

5405

4032

2659

889,98

702,65

524,16

345,67

8978,98

7078,65

5268,16

3456,67

РВП

200

150

100

3111

2323

15434

2659

1984

1317

877

655

4345

3988

2978

1979

Табл 3.3 Энтальпия воздуха и продуктов сгорания.

Энтальпия воздуха и продуктов сгорания. кдж/м³ (при 0,1 мпа)
энтальпия	Температура. ⁰с
энтальпия	200	400	600		800	1000	1200	1400	1600		1800	2000	2200
н_г⁰	3111	6376	9801	1341		17091	21026	25012		29040	33139	37304	41516
н_в⁰	2659	5405	8286	11288		14340	17513	20733		23995	27256	30597	33942

Таблица 3.4. Тепловосприятие поверхностей котла.

№ п/п	Рассчитываемая величина	Обозначение	Единица измерения	Расчетная формула или обоснование	Решение и результат расчета
1	Располагаемая теплота топлива	Q_p^p	кДж/кг, кДж/м³	Q_p^p= Q_н^p· 10³+Q_внш (3.4)	37870
2	Теплота воздуха, поступающего в топку	Q_B	кДж/кг, кДж/м³	Q_в=(α_т – Δα_т – Δα_пл )Н_г.в^° (4.18)	1.05*4012 =4212,558
3	Полезное тепловыделение в топочной камере	Q_T	кДж/кг, кДж/м³	Q_т = Q_p^p (100 – q₃ – q₆ )/ 100 + Q_в– Q_внш (4.17)	37870 *(100-0.1)/100 +4212,558= 42044.688
4	Адиабатическая температура		ºС	(4.19); H_г--диаграмма или таблица энтальпий воздуха и продуктов сгораний	2147
5	Температура газов на выходе из топки		ºС	Принимается согласно рекомендациям табл. 4.7 или указания на стр. 39	1300
6	Энтальпия газов на выходе из топки	H^”_т	кДж/кг, кДж/м³	(2.18); H_г--диаграмма или таблица энтальпий воздуха и продуктов сгораний	23975
7	Тепловосприятие топки	Q_л	кДж/кг, кДж/м³	Q_л = φ(Q_т - H^"_т ) (4.23) принять φ = 0,998	0.998*(42045- 23975)= 18033
8	Температура газов перед ширмами		ºС	Принимают θ_ш^' = θ_т^"	1300
9	Энтальпия газов	H^’_ш	кДж/кг, кДж/м³	(2.18); H_г--диаграмма или таблица энтальпий воздуха и продуктов сгораний	23975.15
10	Температура газов на выходе из ширм		ºС	Таблица 4.7. Принимается предварительно. Уточняется расчетом ширм.	1000
11	Энтальпия газов на выходе из ширм	H^”_т	кДж/кг, кДж/м³	(2.18); H_г--диаграмма или таблица энтальпий воздуха и продуктов сгораний	17808
12	Тепловосприятие ширм	Q_б.ш	кДж/кг, кДж/м³	5.5); Q_б_._ш= φ(Н^'_ш–H^"_ш + Δα·Н_прс^°)	0.998(23975-17808) =6155
13	Температура газов перед конвективным пароперегревателем (КПП)		ºС	Принять _кпп^' = _ш^"	1000
14	Энтальпия газов перед конвективным пароперегревателем (КПП)	H^’_кпп	кДж/кг, кДж/м³	(2.18); H_г--диаграмма или таблица энтальпий воздуха и продуктов сгораний	18238
15	Тепловосприятие конвективного пароперегревателя	Q_кпп	кДж/кг, кДж/м³	Оценивается согласно данным таблиц 5.1-5.4 и расчета по (5.6), (5.7)	2951
16	Энтальпия газов на выходе из КПП	H^”_кпп	кДж/кг, кДж/м³	(5.5)	15282
17	Температура газов на выходе		ºС	Определяется по Н^″_кпп с помощью H_г--диаграммы или таблицы энтальпий воздуха и продуктов сгораний	850
18	Расчет тепловосприяий других теплообменных поверхностей проектируемого котла осуществляется методически так же, как и КПП	Q_ппп Q_эк	кДж/кг, кДж/м³	(5.5); таблицы 5.1-5.4 и пояснения к ним.	Qэк=2204 Qппл=2010
19	Расчет температур и энтальпий рабочей среды	t h	ºС кДж/кг	Термодинамические свойства воды и водяного пара.	h_п.п=3323 h_п.в=1182 h_вт^″=3551 h_вт^'=2952
20	Температура воздуха на входе в воздухоподогреватель	t^’_вп	ºС	Таблица 1.5	30
21	Энтальпия воздуха на входе в воздухоподогреватель	H^0’_вп	кДж/кг, кДж/м³	Таблица энтальпий воздуха и продуктов сгораний	301.329.98=395
22	Температура воздуха после воздухоподогревателя	t_г.в	ºС	Таблица 1.6	300
23	Энтальпия воздуха на выходе из воздухоподогревателя	H^0”_вп	кДж/кг, кДж/м³	Таблица энтальпий воздуха и продуктов сгораний	4032
24	Тепловосприятие воздухоподогревателя	Q_вп	кДж/кг, кДж/м³	(5.8) (β_вп+0.5Δα_вп+β_рц)(H^°″_вп –H^°'_вп)	(1.1+0.50.2)( 4032-395)= 4546
25	Энтальпия газов на входе в воздухоподогреватель	H^’_вп	кДж/кг, кДж/м³	(Q_вп = φ(Н^'_вп–Н^″_вп + Δα·Н_прс^°) = 0,998(Н_вп^'–2569 + 0,2·2572) => Н^'_вп	(1.15+0,50,20(4546-3950=4546
26	Температура газов на входе в воздухоподогреватель		ºС	H_г-θ-диаграммы, устанавливается по H^'_вп	321
27	Температура газов на выходе из воздухоподогревателя		ºС	Принимается _вп^"= _ух	120
28	Проверка правильности распределения тепловосприятий. Выполняется определение несходимости теплового баланса.	δQ	%	(5.27) и (5.28); при δQ>0,5% необходимо уточнить распределение тепловосприятий.	ΔQ = Q_p^p·η_к – (Q_л+ ΣQ_i) = 37870*0.943-(18033+6155+2951+2010+2204+ 4546)=-166.1 0.44 %

Расчет тепловосприятий поверхностей закончен, так как относительная несходимость 1%

Таблица 3.4. Расчёт КПД. Расход топлива

№	Рассчитываемая величина	Обозначение	Размерность	Формула или обоснование		Расчет
1	Коэффициент избытка воздуха	α_ух	-		_ух₌1.05+2*0.03+0.02+0.2=1.33
2	Энтальпия цходящих из котла газов	Hух	КДж/м3	Hух=Hг0+(α-1)*Hв0+Hзл	Hух=1852+(1,33-1)*1583=2374
3	Потери теплоты с химическим недожогом	q₃	%	табл.4.6	0.1
4	Потери теплоты с механическим недожогом	q₄	%	табл.4.6	0
5	Потери теплоты с уходящими газами	q₂	%		q₂=(2374-1.33*263)/37870= 5,345
6	Потери теплоты от наружного охлаждения	q₅	%		При D_ном250 кг/с, q₅=0.2 % _К=100-5.3-0.1-0.2=94.3
7	Потери с физической теплотой удаляемых шлаков	q₆	%	задание	0
8	КПД котла	η_к	%		_К=100-5.3-0.1-0.2=94.3
9	Расход топлива	В	кг/с		B= (277.7(3323-1197)+222.2(3554-2951.97)/( 37870*0.943)= 20,394
10	Расчетный расход топлива	Вр	кг/с		20,394

Таблица 4.1. Тепловой расчёт топочной камеры.

#	Рассчитываемая величина		Обозначение	Размерность	Формула или обоснование	Расчёт
1		Диаметр и толщина экранных труб	dxδ	мм	По чертежу котла	32х6
2		Шаг труб	S₁	мм	------	36
3		Ширина топки	а	м	------	17.35
4		Глубина топки	b	м	------	8.5
5		Определяемая поверхность стен топочной камеры	F_ст.	м²		2080.5
6		Расход топлива	В			B= (277.7(3323-1197)+222.2(3554-2951.97)/( 37870*0.943)= 20,394
7		Расход перегретого пара		Кг/с	По заданию	222.2
8		Энтальпия рабочей среды	h	КДж/кг	По заданию	h_п.п=3323 h_п.в=1182 h_вт^″=3551 h_вт^'=2952
9		Расчётный расход топлива		Кг/с	В_р=В(1-0.001q₄)	20,394
10		Расход рабочей среды	Д	Кг/с	По заданию	277.8
11		Располагаемая теплота топлива	Q_p^p	кДж/кг		37870
12		КПД котла	η_к	%		_К=100-5.3-0.1-0.2=94.3
13		Потеря теплоты	q₂	%		q₂=(2374-1.33*263)/37870= 5,345
14		Энтальпия уходящих из котла газов	Н_ух	кДж/кг	Табл.12,диаграмма Hух=Hг0+(α-1)*Hв0+Hзл	Hух=1852+(1.33-1)1583=2374
15		Энтальпии теоретических объёмов газа и воздуха	Н_г0 Н_в0	КДж/кг	Табл.4.2	Hг⁰=1805 Hв⁰=1580
16		Коэффициент избытка воздуха	α_ух	-		_ух₌1.05+2*0.03+0.02+0.2=1.33
17		Температура уходящих газов	υ_ух	⁰С	задание	120
18		Потери теплоты с химическим недожогом	q₃	%	табл.4.6 [1]	q₃+q₄=0.1
19		Потери теплоты от наружного охлаждения	q₅	%	табл.4.7 [1]	При D_ном250 кг/с, q₅=0.2 %
20		Потери теплоты с физической теплотой шлаков	q₆	%	задание	0
21		Удельное тепловосприятие топки котла	Q_л	кДж/кг кДж/м³	Q_л= φ(Q_т - Н_т^”)	0.998*(42045- 23975)= 18033
22		Коэффициент сохранения теплоты	φ	-	ϕ=1-q5/(ήк+q5)=	0.998
23		Полезное тепловыделение в топочной камере	Q_т	кДж/кг кДж/м³		37870 *(100-0.1)/100 +4212,558= 42044.688
24		Теплота воздуха	Qв	кДж/кг кДж/м³	Q_в=(α_т-∆ α_т-∆ α_пл) Н_гв⁰+ + (∆ α_т+∆ α_пл) Н_хв⁰ ∆ α_т=∆ α_пл=0	1.05*4012 =4212,558
25		Температура холодного воздуха	tх.в.	⁰С	Табл.8	30
26		Температура горячего воздуха	tг.в.	⁰С	Табл.8	300
27		Температура газов на выходе из топки	υ_т^”	⁰С	табл.8	1300
28		Энтальпия газов на выходе из топки	Н_т^”	кДж/кг кДж/м³	H"т=Hг0+(α-1)*Hв0+Hзл	23975
29		Коэффициент положения ядра факела в топке	М	-	M=0,52-0,50X_т	Хт=hгор/hт’+Х=3.2/28+0.05=0.165 M=0.463
30		Коэффициент теплового излучения топки	ξ_т	-		св=1-e^-^kps=1-e^-2.5280.17=0.83 г=1-e^-0.790.17=0.425 т=ф/(ф+(1-ф)*ср)= 0.579
31		Коэффициент теплового излучения факела	ξ_ф	-	ф=mсв+(1-m) г	ф=0.10.83+(1-0.1) 0.425=0.4654
32		Коэффициент ослабления лучей топочной средой	k	1/МПа		k=2.81*0.281+0=0.7903
33		Давление газов в топке	р	МПа	Исх.задание	0,1
34		Эффективная толщина излучающего слоя в топке	S	м²		S=3.6*2522/1297=7
35		Коэффициент тепловой эффективности экранов	ψ	-		=0.975*0.65=0.634
36		Условный коэффициент загрязнения экранов	ξ	-	табл.4.8 [1]	=0.65
37		Угловой коэффициент экрана	х	-	х = 1 – 0,2(S/d – 1)	Х=1-0.2(1.125-1)= 0.975
38		Абсолютная температура газов на выходе из топки	Т_т^”	К	Т_т	1573.15
39		Абсолютная температура горения в топке	Т_а	К	Т_а	2420.15
40		Адиабатическая температура газов в топке	υ_а	⁰С	Принимаем Hг=Qт, определяем из графика Н=f()	2147
41		Поверхность части топки, расположенной над призматической частью	F_вч	м²	чертежи котла	744.3
42		Поверхность части топки, расположенной под призматической частью	F_нч	м²	------	148.2
43		Поверхность призма-тической части топки	F_пр	м²	F_пр= F_ст- F_вч –F_нч	Fпр=1897-744.3-148.2= 1004
44		Высота призматической части топки	h_пр	м		1004/ (217.36+28.535)= 19.4
45		Общая высота топки	h_т	м	hв.ч+hп.р+hн.ч	14.17+19.4+2.825=36.9
46		Объем топки	V_т	м³		Vт=(2081/7)^3/2=5124
47		Тепловое напряжение топочного объема	q_v	кВт/м²		qv= 150.7
48		Среднее тепловое напряжение поверхности нагрева топочных экранов	q_л	кВт/м²		qл=181.2977
49		Лучевоспринимающая поверхность нагрева экранов	Н_л	м²	=0.975	Hл=1897*0.975=1849.167
50		Комплекс, вычисленный по рис.4.4	В_рQ_т/F_ст	кВт/м²	рис. 4.4[1]	412
51		Поверхность стен топки, вычисленная по рис.4.4	F_ст	м²	рис. 4.4[1]	1965
52		Относительная несходимость значений поверхности стен топки	δF_ст	%		3.6