4 Тепловой расчет котла-утилизатора
4.1 Выбор типа котла-утилизатора
4.1.1 Расход газов через котел – утилизатор, м3/ч:
,
где
- объем газов;
- часовой расход
топлива без воздухоподогревателя;
м3/ч
По расходу газов через котел – утилизатор выбираем по каталогу его тип. Выбираем котел-утилизатор КУ-16 с конструктивными характеристиками:
мм;
мм;
;
где
- наружный диаметр дымогарных труб[1, с.
228];
- внутренний диаметр
дымогарных труб[1, с. 228];
- число дымогарных
труб[1, с. 228];
4.1.2 Определяем среднюю температуру продуктов сгорания в котле – утилизаторе, оС:
,
оС
4.1.3 Выписываем
теплофизические свойства продуктов
сгорания при
[7, прилож.4]
Вт/(кг·оС);
м2/с;
;
4.1.4 Вычисляем площадь поперечного («живого») сечения дымогарных труб, м2:
,
м2
4.1.5 Определяем скорость газов в дымогарных трубах, м/ с:
,
м/
с
Рекомендуемая
скорость газов от
до
.
4.2 Расчет поверхности теплообмена котла-утилизатора
4.2.1 Коэффициент теплоотдачи газов к стенкам дымогарных труб, Вт/(м2·К):
,
где
и
- поправочные коэффициенты;
- при охлаждении;
Вт/(м2·К)
4.2.2 Коэффициент теплопередачи от газов к воде через дымогарные трубы испарительной части котла – утилизатора, Вт/(м2·К):
,
где
- коэффициент загрязнения поверхности
нагрева;
=0,005;
Вт/(м2·К)
4. 2. 3 Теплота, отданная газами в котле – утилизаторе, кДж/с:
,
кДж/с
4.2.4 Выписываем из технической характеристики котла – утилизатора параметры получаемого пара (перегретого), питательной воды и давление в котле утилизаторе[7, прилож.5]:
оС;
оС;
МПа;
где - температура перегретого пара;
- температура питательной воды;
- давление в
котле-утилизаторе;
4.2.5 Из таблиц термодинамических свойств воды и водяного пара определяем параметры пара при и ; и питательной воды при и ;
кДж/кг[1,
с. 337]
кДж/(кг·К)[1,
с. 337]
кДж/кг[1,
с. 333]
кДж/(кг·К)[1,
с. 333]
кДж/кг[1,
с 325]
кДж/(кг·К)[1,
с. 329]
оС[1,
с. 329]
4.2.6 Паропроизводительность котла – утилизатора при 5% потерях теплоты в окружающую среду в случае получения перегретого пара, кг/с:
,
кг/с
4.2.7 Температура
газов на входе в нагревательный участок
определяется из теплового баланса
последнего
,
Отсюда
,
где
- КПД котла – утилизатора,
;
- теплоемкость
воды, равная
кДж/(кг·К);
оС
4.2.8 Температура
газов на выходе из участка перегрева
определяется по
уравнению теплового баланса участка (при получении перегретого пара)
,
Отсюда
,
оС
4.2.9 Средний температурный напор, оС:
а) нагревательного участка
,
оС
б) испарительного участка
,
оС
в) участка перегрева
,
оС
4.2.10 Поверхность нагрева котла – утилизатора, м2:
а) нагревательного участка
,
м2
б) испарительного участка
,
где
- теплота парообразования, определяется
по таблицам
термодинамических свойств воды и водяного пара в состоянии
насыщения пара при ;
=2015кДж/кг;
м2
в) участка перегрева
,
м2
4.2.11 Общая поверхность нагрева котла – утилизатора, м2:
,
м2
4.2.12 Длина труб, м:
,
где
- число котлов – утилизаторов;
=1;
м
Рис. 7 График изменения температур вдоль поверхности нагрева котла-утилизатора