- •Министерство образования и науки Российской Федерации
- •Федеральное агентство по образованию
- •Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования
- •«Игэу имени в. И. Ленина»
- •Ивановский государственный энергетический университет
- •Задание
- •Содержание
- •1.Описание котла бг-35.
- •1. Составление расчетно-технологической схемы трактов парового котла. Выбор коэффицентов избытка воздуха.
- •1.1) Расчетно-технологическая схема трактов парового котла (см. Рис.2)
- •Для заданного парового котла находим значения присосов воздуха в газоходы
- •3.Топливо и продукты сгорания. Выбор схемы топливосжигания
- •Энтальпии воздуха и продуктов горения по газоходам парового котла
- •По результатам расчетов строим диаграмму Jг - υг (рис. 5)
- •4.Тепловой баланс парового котла. Определение расчетного расхода топлива.
- •5. Поверочный расчет топки.
- •1) Определение конструктивных размеров и характеристик топки.
- •Конструктивные размеры и характеристики топочной камеры.
- •2) Расчёт теплообмена в топке.
- •6. Поверочный расчет фестона.
- •7.Определение тепловосприятий пароперегревателя, экономайзера, воздухоподогревателя и сведение теплового баланса парового котла.
- •2) Тепловосприятие воздухоподогревателя
- •Ккал/м3.
- •3) Тепловосприятие водяного экономайзера
- •4) Определение невязки теплового баланса
- •8. Поверочно-конструкторский расчет пароперегревателя.
- •9. Поверочно-конструкторский расчёт хвостовых поверхностей нагрева.
- •9.1. Расчёт водного экономайзера.
- •Конструктивные размеры экономайзера
- •9.2. Расчёт воздушного подогревателя.
- •Конструктивные размеры и характеристики воздухоподогревателя
- •10. Пуск и останов котла.
- •10. Список литературы:
5. Поверочный расчет топки.
Задачей поверочного расчёта является определение температуры газов на выходе из топки т’’ при заданных конструктивных размерах топки, которые определяют по чертежам и эскизу топочной камеры (рис.6) парового котла.
1) Определение конструктивных размеров и характеристик топки.
Примечания к таблице 5.1:
ок принимают по таблице 2.1.[2]: для открытых гладкотрубных экранов, для газового топлива ок=0,65
Площадь стены топки:
Fстт= Fстф + 2Fстб + Fстз + Fок = 50,93+234,52+25,63+12,5=158,1 (м2)
Угловой коэффициент экрана x определяем по номограмме 1а [13] в зависимости от S/d и l/d для этого экрана.
xф=0,965; xз=0,965; xбок=0,88; xок=1
Реальные условия работы экранов с учетом загрязнения их отложениями шлака и золы оценивают коэффициентом тепловой эффективности экранов: x,
где - коэффициент загрязнения экранных труб или нанесения на них слоя огнеупорного материала, для неэкранированных стен топки принимают =0
ф=0,650,965=0,627; з=0,650,965=0,627; бок=0,650,88=0,572; ок=0,651=0,65
Среднее значение коэффициента тепловой эффективности для топки в целом определяют по формуле:
5.1.1) Активный объём топочной камеры определяют по формуле:
м3,
где bт =bтф.
Эффективная толщина излучающего слоя:м
Конструктивные размеры и характеристики топочной камеры.
Таблица 5.1.
№ п/п |
Наименование Величины |
Обозначение |
Единица |
Источник Или Формула |
Топочные экраны |
Выходное окно | |||||
Фронтовой |
Боковой |
Задний | |||||||||
Основная часть |
Под или хол. вор. |
Основная часть |
Под или хол. вор. | ||||||||
1 |
Расчетная ширина экранированной стены |
bст |
м |
Чертеж и эскиз |
4,4 |
4,4 |
3,92 |
4,4 |
4,4 |
4,4 | |
2 |
Освещенная длина стены |
lст |
м |
Чертеж и эскиз |
11,575 |
2,575 |
- |
5,825 |
3,175 |
3,125 | |
3 |
Площадь стены |
Fст |
м2 |
bст lст |
50,93 |
11,33 |
34,52 |
25,63 |
13,97 |
12,5 | |
4 |
Площадь участка не закрытого экранами |
Fстi |
м2 |
Чертеж и эскиз |
7,093 |
11,33 |
2,548 |
3,029 |
13,97 |
- | |
5 |
Наружный диаметр труб |
D |
м |
Чертеж и эскиз |
0,06 |
- | |||||
6 |
Число труб в экране |
Z |
шт. |
Чертеж и эскиз |
48 |
0 |
34 |
48 |
0 |
- | |
7 |
Шаг экранных труб |
S |
м |
Чертеж и эскиз |
0,08 |
- |
0,11 |
0,08 |
- |
- | |
8 |
Отн-ый диаметр труб |
S/d |
— |
— |
1,333 |
- |
1,8333 |
1,333 |
- |
- | |
9 |
Расстояние от оси трубы до обмуровки |
E |
м |
Чертеж и эскиз |
0,06 |
- |
0,06 |
0,06 |
- |
- | |
10 |
Отн-ое расстояние до обмуровки |
e/d |
— |
— |
1 |
- |
1 |
1 |
- |
- | |
11 |
Угловой коэф. экрана |
X |
— |
Номограмма 1а |
0,965 |
- |
0,88 |
0,965 |
- |
1 | |
12 |
Коэф., учитывающий загрязнения |
|
— |
Таблица 2.2.[2] |
0,65 |
- |
0,65 |
0,65 |
- |
0,65 | |
13 |
Коэф. Тепловой эффективности экрана |
|
— |
x |
0,627 |
- |
0,572 |
0,627 |
- |
0,65 |
2) Расчёт теплообмена в топке.
5.2.1)Расчёт основан на приложении теории подобия к топочным процессам. Расчётная формула связывает температуру газов на выходе из топки т’’с критерием Больцмана Bo, степенью черноты топки ати параметром М, учитывающим характер распределения температур по высоте топки и зависящим от относительного местоположения максимума температур пламени, который определяется схемой размещения и типом горелок.
При расчёте теплообмена используют в качестве исходной формулу:
где Tm’’=m’’+273 — абсолютная температура газов на выходе из топки, [K];
Ta=a+273 — температура газов, которая была бы при адиабатическом
сгорании топлива, [K];
Bо— критерий Больцмана, определяемый по формуле:
Из этих формул выводятся расчётные.
5.2.2) Определяем полезное тепловыделение в топке Qти соответствующую ей адиабатическую температуру горения Та:
Где количество тепла, вносимое в топку с воздухом Qв, определяют по формуле:
Энтальпия теоретического объема горячего воздуха, поступающего в топку, определяется по таблице 2.2. по заданной tГВ=190˚С
IГВ0=582,2 ккал/ м3; JХВ0=91,58 ккал/м3.
Qв=(1,1-0,05-0)·582,2+(0,05+0)·91,58=615,889 ккал/ м3
ккал/ м3
Полезное тепловыделение в топке Qтсоответствует энтальпии газовJа, которой располагали бы при адиабатическом сгорании топлива,
т.е Qт= Jа=9232,589 ккал/ м3;а=1982оС
5.2.3)_Параметр М, характеризующий температурное поле по высоте топки, определяют по формуле:
М=А-BХт
где А и В опытные коэффициенты, значения которых принимают:
А=0,54; В=0,2; (при сжигании природного газа).
Относительное положение максимума температур факела в топке определяют по формуле:
Хт= Хг+Х
где Хг– относительный уровень расположения горелок, представляющий собой отношение высоты расположения осей горелок hг=(12,575+21,5)/3=1,858 (от пода топки или середины холодной воронки) к общей высоте топки Нт (от пода топки или середины холодной воронки до середины выходного окна из топки, т.е. Хг = hг/ Нт);Х – поправка на отклонение максимума температур от уровня горелок, принимаемая по таблице 2.4.[2]: для газомазутных топок производительностью≤35 т/ч принимаютХ=0,15.
хт=хг+х=0,323313+0,15=0,473
М=А-В·хт=0,54-0,2·0,473=0,4454
5.2.4) Степень черноты топки ати критерий Больцмана В0зависят от искомой температуры газов на выходет’’.
По таблице 2.5.[2]: в камерных топках для сжигания природного газа принимаем ориентировочное значение температуры газов на выходе из топки
т’’=11000С, этой температуре соответствует энтальпия Jт’’=4781,3 ккал/ м3
Среднюю суммарную теплоемкость продуктов сгорания определяют по формуле:
5.2.5) Степень черноты топки определяют по формуле:
Где аф– эффективная степень черноты факела.
При сжигании жидкого и газового топлива основными излучающими компонентами пламени являются трехатомные газы (СО2и Н2О) и взвешенные в них частицы сажи. В этом случае степень черноты факела определяется по формуле:
Где aсвиaг– степень черноты, которой обладал бы факел при заполнении всей топки только светящимся пламенем или только несветящимися трёхатомными газами;m– коэффициент усреднения, зависящий от теплового напряжения топочного объёма. Для газового топлива принимаемm=0,1.
Величины aсвиaг определяют по следующим формулам:
где е – основание натуральных логарифмов; Sт– эффективная толщина излучающего слоя в топке;P– давлении в топке; для паровых котлов, работающих без наддува Р= 1 кгс/см2.
Коэффициент ослабления лучей kг=0,5 топочной средой определяют по номограмме 3 (рис 2.5) [5] с использованием величин: температуры топочных газов на выходе из топки νт’’; суммарного парциального давления трёхатомных газов Pп=Р∙rп=1∙ rп= rп=0,2714288; объёмной доли водяных паров rH2O (rп и rH2O по [3, табл. 2.1]) и произведения Pп∙Sт =0,2714288∙3,458=0,9386. Коэффициент ослабления лучей сажистыми частицами определяется по формуле
где ТТ’’ – температура газов на выходе из топки, К; - соотношение содержания углерода и водорода в рабочей массе топлива; для газового топлива.
Температура газов на выходе из топки:
при т’’=1091,404С тогда, Jт’’=4740,25 ккал/ м3
При этом выполняется условие т’’=1091,404 – расчетная отличается от принятойт’’=1100 – принятой менее, чем на 100С
5.2.6)Определяем количество тепла, переданное излучением в топке:
ккал/ м3
5.2.7)Определим тепловые нагрузки топочной камеры:
Удельное тепловое напряжение объёма топки:
Допуск 600 Мкал/м3ч;
Удельное тепловое напряжение сечения топки в области горелок: