Тепловой расчёт топки.

1. Определение площади ограждающих поверхностей топки. В соответствии с типовой обмуровкой топки котла ДКВР-10, которая показана на рис.3.3, подсчитываем площади ограждающих её поверхностей, включая поворотную камеру. Внутренняя ширина котла равна 2810 мм.

Боковых стен

передней стены

задней стены

двух стен поворотной камеры

потолка (включая поворотную камеру)

пода топки и поворотной камеры

таким образом, общая площадь ограждающих поверхностей

2. Определение лучевоспринимающей поверхности нагрева топки.Все необходимые данные для получения отдельных лучевоспринимающих поверхностей нагрева (уравнение 2.6.18) располагаем в таблице 3. 7.

(3.11)

где - поверхность, воспринимающая лучистое тепло;

- площадь стены, занятая экраном, в м²;

- величина углового коэффициента экрана.

Рис.3.3. Схема топки котла ДКВР-10 и ее основные размеры

Таблица 3. 6

Основные данные по определению лучевоспринимающей поверхности нагрева

Экраны	Освещённая длина труб экрана	Расстояние между осями крайних труб экрана	Площадь стены покрытия экраном	Диаметр экранных труб d, мм	Шаг экранных труб S,мм	Расстояние оси трубы до стены l,мм	Относительный шаг экранных труб S|d	Относи-тельное расстояние от оси трубы до стены	Угловой коэффициент экрана (см рис.2.6.3)		Лучевоспринимающая поверхность нагрева
									кривая	значение
Боковые	4800	2600*2	25	51	130	40	2,55	0,79	2	0,78	19,5
Передние	2400	2470	5,95	51	130	40	2,55	0,79	2	0,78	4,65
Задние	4600	2470	11,3	51	130	40	2,55	0,79	2	0,78	8,8
Первый ряд котельного пучка	2400	1900	4,55	51	110	30	2,17	0,59	3	0,79	3,6

Общую лучевоспринимающую поверхность нагрева топки определяют как сумму отдельных составляющих

3. Расчёт теплообмена в топке. Полезное тепловыделение в топке подсчитывают по уравнению (2.5.1):

где тепло с вносимым в топку воздухом определено при значении коэффициента избытка воздуха .

На -диаграмме по прямой, построенной при значении коэффициента избытка воздуха, при найденном теплосодержании, находим температуру горения=1860°C.

Для определения температуры на выходе из топки составляем таблицу 3.7. , в которую и помещаем все необходимые величины, включая конструктивные характеристики топки.

Таблица 3.7

Расчёт температур газов на выходе из топки.

Наименование величин	Условные обозначения	Расчётные формулы или основания	Расчётные данные	Результаты
Площадь боковых ограждающих поверхностей топки с одной её стороны,м^2		Рис.3.3		15,21
Объём топочного пространства, м ^3			15,21*2,81	43
Общая площадь ограждающих поверхностей ,м^2		Рис. 3.3	-	89
Эффективная толщина излучающего слоя	S			1,75
Лучевоспринимающая поверхность нагрева, м^2		Табл.3.6	-	37
Степень экранирования топки				0,415
Положение максимума температур		Рис.3.3		0,21
Значение коэффициента		Табл.2.6.1	-	0

Продолжение табл.3.7

Наименование величин	Условные обозначения	Расчётные формулы или основания	Расчётные данные	Результаты
Суммарная поглощательная способность трёхатомных газов, м-аmа		Табл.3.1;	0,273*1,75	0,48
Температура газов на выходе из топки, °С		Принимается с последующим уточнением-1050	-	-
Значение коэффициента ослабления лучей трёхатомными газами		Рис.2.5.1	-	0,8
То же, топочной средой			0,8*0,273	0,385
Сила поглощения запылённым потоком газов			0,8*0,273*1,75	0,385
Степень черноты несветящейся части пламени		номограмма рис.2.6.2	-	0,32
Степень черноты факела			0,32*(1-0)	0,32
Значение условного коэффициента загрязнения лучевоспринимающей поверхности нагрева		-	-	0,8
Произведение			0,415*0,8	0,33

Продолжение табл. 3.7.

Наименование величин	Условные обозначения	Расчётные формулы или основания	Расчётные данные	Результаты
Тепловыделение в топке на 1 м^2 ограждающих её поверхностей, ккал/м^2ч	-			104000
Постоянные величины расчётного коэффициента М	А, Б	-	А=0,52 Б=0,3	-
Значение расчётного коэффициента М	М	М=А - БХ	0,52-0,3*0,21	0,46
Температура дымовых газов на выходе из топки,^оС		Номограмма рис.2.6.4		1050
Теплосодержание дымовых газов на выходе из топки, ккал/м^3		Диаграмма рис.3.1	-	4500
Тепло, переданное излучением в топке, ккал/м^3			0,985(8400-4500)	3850
Тепловое напряжение топочного объёма, ккал/м^3ч				218000

Как видим, температура газов на выходе из топки оказалась равной предварительно принятой; не превышает допустимых норм и тепловое напряжение объёма топочного пространства, следовательно, расчёт теплообмена в топке произведён правильно. Переходим к расчёту первого газохода.

4. Расчёт первого газохода. Определяем конструктивные характеристики газохода и помещаем их в таблицу 3.8. Для данной конструкции котла ширина газоходаa=1,6м, а высотаb=2,1м.

Таблица 3. 8.

Основные конструктивные характеристики первого газохода

Наименование величин	Условное обозначение	Расчётные формулы			Результаты
		общий вид	числовые значения
Поверхность нагрева, м^2		По чертежам			134
Число рядов труб:
вдоль оси котла		-	-		16
поперёк оси котла		-	-		22
Диаметр труб, мм		-	-		51*2,5
Расчётные шаги труб, мм
продольный		-		-	100
поперечный		-		-	110
Сечение для прохода газов, м^2					1,71
Эффективная толщина излучающего слоя, м					0,184

Задаёмся двумя значениями температуры дымовых газов на выходе из первого газохода и проводим для этих значений температур два параллельных расчёта. Все необходимые расчётные операции располагаем в таблице 3.9. Расчёт первого газохода производим приПриращением значения коэффициента избытка воздуха пренебрегаем, т.е.

Таблица 3.9

Тепловой расчёт первого газохода

Наименования величин	Условные обозначения	Расчётные формулы		Результаты при
		общий вид	числовые значения	500°С	300°С
Температура дымовых газов перед первым газоходом, °С		Из расчёта топки	Табл.3.7	1050	1050
Теплосодержание дымовых газов перед первым газоходом, ккал/м^3		-диаграмма	Рис.3.1	4500	4500
Температура дымовых газов за первым газоходом, °С		Задаёмся	-	500	300
Теплосодержание дымовых газов за первым газоходом, °C		Используем диаграмму и табл. 3.2	Рис.3.1	2000	1180

Продолжение табл.3.9

Наименования величин	Условные обозначения	Расчётные формулы		Результаты при
		общий вид	числовые значения	500°С	300°С
Тепловосприятие первого газохода по уравнению теплового баланса, ккал/ч	Qб			2,7* 10^6	-
				-	3,6* 10^6
Средний температурный напор, °C				530	362
Средняя температура дымовых газов в °C				775	675
Средняя скорость дымовых газов, °C				8,1	7,25

Продолжение табл.3.9

Наименования величин	Условные обозначения	Расчётные формулы		Результаты при
		общий вид	числовые значения	500°С	300°С
Значение коэффициента теплоотдачи конвекцией,		Номограмма рис.2.7.3	1*1,04*48; 1*1,04*44	50	47
Суммарная поглощательная способность трёхатомных газов, м-ата		(табл. 3.1 и 3.9)	0,273*0,184	0,05	0,05
Значение коэффициента ослабления лучей трёхатомными газами		Номограмма рис.2.6.1	-	2,9	3,1
Суммарная сила поглощения газовым потоком, м-ата			2,9*0,05; 3,1*0,05	0,145	0,155
Степень черноты газового потока		Рис.2.6.2	-	0,135	0,145
Значение коэффициента загрязнения поверхности нагрева,		Табл.2.6.3	-	0,005	0,005

Продолжение табл.3.9

Наименования величин	Условные обозначения	Расчётные формулы		Результаты при
		общий вид	числовые значения	500°С	300°С
Температура наружной поверхности загрязнённой стенки, град.				294	331
Значение коэффициента теплоотдачи излучением незапылённого потока,		Номограмма рис.2.7.1;	104*0,135*0,97; 87,5*0,145*0,97	13,5	12,3
Значение коэффициента омывания газохода дымовыми газами		Рис.2.7.3	-	0,9	0,9
Значение коэффициента теплопередачи в первом газоходе,			-	45	33
Тепловосприятие первого газохода по уравнению теплопередачи,				3,2*10^6	1,6* 10^6

По значениям Q_б иQ_т строим вспомогательный график (рис.3. 4), и определяем температуру газов на выходе из первого газохода. Эта температура, равная, является и температурой дымовых газов при входе во второй газоход, т.е..

Рис.3.4 Вспомогательные графики по определению температур газов

а) - после первого газохода; б)- после второго газохода;

При построении графика (рис.3.4) по полученным значениям Q_биQ_ттемпература дымовых газов за вторым газоходом определяется равнойС.

Таблица 3.10

Основные конструктивные характеристики второго газохода

Наименование величин	Условные обозначения	Расчётные формулы			Результат
		общий вид	числовые значения
Поверхность нагрева,		По чертежам			93
Число рядов труб:
вдоль оси котла		-		-	11
поперёк оси котла		-		-	22
Диаметр труб, мм		-		-	51*2,5
Расчётные шаги труб,:
продольный		-		-	100
поперечный		-		-	110
Сечение для прохода газов,					1,08

продолжение табл.3.10

Наименование величин	Условные обозначения	Расчётные формулы		Результат
		общий вид	числовые значения
Эффективная толщина излучающего слоя,	,м			0,184

При построении графика (рис.3.4) по полученным значениям , температура дымовых газов за вторым газоходом принимается равной

Таблица 3.11

Тепловой расчёт второго газохода

Наименования величин	Условные обозначения	Расчётные формулы		Результаты при
		общий вид	числовые значения	500°С	300°С
Температура дымовых газов перед вторым газоходом, °С		Из расчёта первого газохода	-	460	460
Теплосодержание дымовых газов перед вторым газоходом, ккал/м^3		Рис.3.1	-	2000	2000
Температура дымовых газов за вторым газоходом, °С		Задаёмся	-	400	200
Теплосодержание дымовых газов за вторым газоходом, °C		Рис.3.1	-	1700	800
Тепловосприятие второго газохода по уравнению теплового баланса, ккал/ч	Qб			335000	13105000

Продолжение табл.3.11

Наименования величин	Условные обозначения	Расчётные формулы		Результаты при
		общий вид	числовые значения	500°С	300°С
Средний температурный напор, °C				238	68,5
Средняя температура дымовых газов, °C				430	330
Средняя скорость дымовых газов, °C				9,25	8
Значение коэффициента теплоотдачи конвекцией,		Номограмма рис.2.7.3.		52,5	48,5

продолжение табл.3.11

Наименования величин	Условные обозначения	Расчётные формулы		Результаты при
		общий вид	числовые значения	500°С	300°С
Суммарная поглощательная способность трёхатомных газов,		(табл.3.1 и 3.10)		0,047	0,047
Значение коэффициента ослабления лучей трёхатомными газами		Номограмма рис.2.6.1	-	3,6	3,75
Суммарная сила поглощения газовым потоком,			;	0,170	0,176
Степень черноты газового потока		Рис.2.6.2	-	0,155	0,165
Значение коэффициента загрязнения поверхности нагрева,		Рис.2.6.3	-	0,005	0,005

продолжение табл.3.11

Наименования величин	Условные обозначения	Расчётные формулы		Результаты при
		общий вид	числовые значения	500°С	300°С
Температура наружной поверхности загрязнённой стенки, град.			;	212	264
Значение коэффициента теплоотдачи излучением незапылённого потока,		Номограмма рис.2.7.1;		5,9 -	- 5,35
Значение коэффициента омывания газохода дымовыми газами		Рис.2.7.3	-	0,9	0,9
Значение коэффициента теплопередачи во втором газоходе ,				42 -	- 39

продолжение табл.3.11

Наименования величин	Условные обозначения	Расчётные формулы		Результаты при
		общий вид	числовые значения	500°С	300°С
Тепловосприятие второго газохода по уравнению теплопередачи ,				930000 -	^- 248000

6. Расчёт водяного экономайзера.К установке приняты водяные индивидуальные экономайзеры системы ВТИ, конструктивные характеристики которых приведены в таблице 3.12. Число труб в горизонтальном ряду для индивидуальных экономайзеров, устанавливаемых под котлами ДКВР-10, берём по рис.3.5 равным 10; тогда живое сечение для прохода дымовых газов будет равно:

Остальные расчётные данные помещаем в таблице 3.13. К установке принимаем экономайзер состоящий из 16 горизонтальных рядов общей поверхностью нагрева

Таблица 3.12

Основные данные ребристых труб экономайзера системы ВТИ.

Длина трубы в мм	Число рёбер на трубе	Масса одной трубы в кг	Поверхность нагрева с газовой стороны в м^2,h	Живое сечение для прохода газа в м^2
1500	55	52,2	2,18	0,088
2000	75	67,9	2,95	0,12
2500	95	83,6	3,72	0,152
3000	115	99,3	4,49	0,184

Рис.3.5 Одноколонковый экономайзер ВТИ в блочной облицовке

Таблица 3.13

Тепловой расчет экономайзера.

Наименование величин	Условные обозначения	Расчётные формулы или обоснования	Расчетные данные	Оконча­тельные резуль­таты
Температура дымовых газов перед экономайзером, °С				305
Энтальпия дымовых газов перед экономайзером, кДж/м^3		Рис. 3.1	–	1400
Температура дымовых газов после экономайзера, °С		Была принята	–	140
Энтальпия дымовых газов после экономайзера кДж/м^3		Рис. 3.1	–	700
Тепловосприятие в водяном экономайзере, кДж/ ч	Qэ			765000

продолжение табл.3.13

Наименование величин	Условные обозначения	Расчётные формулы или обоснования	Расчетные данные	Оконча­тельные резуль­таты
Количество питательной воды, проходящей через экономайзер, л/ч	Dэ	По заданию	–	19500
Температура питательной воды перед экономайзером, °С		По заданию	–	100
Температура воды на выходе из экономайзера, °С				151
Перепад температур между температурой насыщения и температурой воды на выходе из экономайзера, °С	–	tн –20	194-151	43
Средний температурный напор, °С				97

Продолжение табл.3.13

Наименование величин	Условные обозначения	Расчётные формулы или обоснования	Расчетные данные	Оконча­тельные резуль­таты
Средняя температура дымовых газов, °С				225,5
Средняя скорость дымовых газов в экономайзере, м/с				6,5
Коэффициент теплоотдачи	kэ			16,3
Расчётная поверхность нагрева экономайзера м^2	Нэ			485
Число труб в ряду шт	m	Было принято	–	10
Число горизонтальных рядов шт	n			16,5

Библиографический список

1. Делягин Г.Н. и др. Теплогенерирующие установки. М.: Стройиздат, 1986. 559 с.

2. Гусев Ю.Л. Основы проектирования котельных установок. М.: Стройиздат, 1973. 248с.

Содержание:

1. Низкотемпературные поверхности нагрева…………… 3

   0. 1.1. Основные положения. Классификация………………………… 3

   1. 1.2. Экономайзер…………………………………………………………4

   2. 1.3. Воздухоподогреватель……………………………………………10

   3. 1.4. Компоновка низкотемпературных поверхностей……………..14

   4. 1.5. Процессы, протекающие в пароперегревателях……………..15

2. Тепловой расчет котла………………………………………..20

0. 2.1. Тепловой баланс котельного агрегата………………………….20

1. 2.2. Расчет продуктов сгорания……………………………………….23

2. 2.3. Выбор значений температур уходящих газов…………………26

3. 2.4. Определение часового расхода топлива………………………31

4. 2.5. Определение тепловыделения в топке………………………..32

5. 2.6. Определение температуры дымовых газов

6. на выходе из топки…………………………………………………33

7. 2.7. Расчет газоходов паровых котлов………………………………44

8. 2.8. Расчет пароперегревателя……………………………………….57

3. Пример расчета котельного агрегата……………………...59

Библиографический список…………………………………………….97

41