- •Минобрнауки россии
- •Введение
- •Общие сведения о тепловом расчёте котельного агрегата
- •Основные сведения котла тп–230
- •Тепловой расчет конвективных поверхностей нагрева котла тп-230-2 рекомендации по проведению теплового расчета
- •Тепловой расчет
- •Расчет пароперегревателя I ступени по ходу движения газов
- •Объёмы продуктов сгорания, объёмные доли трехатомных газов и концентрация золовых частиц
- •Расчет воздухоподогревателя I ступени
- •Расчет водяного экономайзера I ступени
- •Расчет воздухоподогревателя II ступени
- •Сводная таблица расчётных данных по конвективным поверхностям котла
- •Расчет невязки теплового баланса котла
- •Заключение
- •Список литературы
- •Приложение
- •Присосы воздуха по газовому тракту
- •Коэффициент эффективности пароперегревателя
- •Коэффициент эффективности воздухоподогревателя
Объёмы продуктов сгорания, объёмные доли трехатомных газов и концентрация золовых частиц
Величина и расчетная формула
|
Газоход | |||||||||||||
топка, фес- тон |
п/п I ст. |
п/п II ст. |
эк. II ст. |
вп. II ст. |
эк. I ст. |
вп. I ст. | ||||||||
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
6 |
7 |
8 | |||||||
1. Коэффициент избытка воздуха за поверхностью нагрева =т+ ΣΔi |
1,2 |
1,215 |
1,23 |
1,25 |
1,28 |
1,3 |
1,33 | |||||||
2. Средний коэффициент избытка воздуха в поверхности нагрева ср=(+)/2 |
1,2 |
1,2075 |
1,2225 |
1,24 |
1,265 |
1,29 |
1,315 | |||||||
3. Объём водяных паров, м3/кг =+ +0,0161(ср-1)∙ |
0,735 |
0,736 |
0,737 |
0,738 |
0,740 |
0,741 |
0,743 | |||||||
4. Полный объём газов, м3/кг VГ= + +1,0161(ср-1)∙ |
5,773 |
5,806 |
5,871 |
5,947 |
6,055 |
6,164 |
6,272 | |||||||
Продолжение таблицы 1 | ||||||||||||||
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
6 |
7 |
8 | |||||||
5. Объёмная доля водяных паров =/VГ |
0,127 |
0,126 |
0,125 |
0,124 |
0,122 |
0,120 |
0,118 | |||||||
6. Доля трёхатомных газов и доля водяных паров rП=+ |
0,265 |
0,263 |
0,261 |
0,258 |
0,254 |
0,249 |
0,245 | |||||||
7. Масса дымовых газов при сжигании твёрдого и жидкого топлива Gг=1-0,01AP + +1,306∙ср∙ , кг/кг При сжигании газа: Gг=+(dГ/1000)+ +1,306 ∙ср ∙, кг/м3 |
7,533 |
7,575 |
7,658 |
7,756 |
7,896 |
8,035 |
8,175 | |||||||
8. Безразмерная концентрация золовых частиц, кг/кг µ зл= APун /(100∙Gг), где ун – доля уноса золы из топки (см. табл. 4.6 [2]), ун = 0,95. |
0,0208 |
0,0206 |
0,0204 |
0,0202 |
0,0198 |
0,0195 |
0,0191 |
Теплота, отданная дымовыми газами в пароперегревателе, определяется по соотношению:
, (2)
где – коэффициент сохранения теплоты, рассчитывается по формуле
,
–присосы воздуха в поверхности. Принимаются по таблице П1, (=0,03);
–энтальпия присасываемого воздуха. Определяется по таблице 1 по температуре холодного воздуха = 30 °С, энтальпия холодного воздуха=169,5 кДж/кг.
=2185 кДж/кг. (3)
Теплота, воспринятая паром
, (4)
где– расход пара,=57 кг/с;
–энтальпия перегретого пара на выходе из пароперегревателя.
При = 9,5 МПа и= 475 °С по таблице ХХV [1] определяется =2875,45 кДж/кг;
–энтальпия перегретого пара на входе в пароперегреватель;
–теплота, полученная поверхностью за счёт излучения из топки. Определяется по результатам расчёта фестона (см. стр. 25 [2]).
= 530– 392,2 = 137,8 кДж/кг. (5)
Энтальпия перегретого пара на входе в пароперегреватель
= =
=2513,65 кДж/кг. (6)
При давлении пара =9,5 МПа по энтальпии находится температура пара на входе в первую ступень. Температура пара определяется по таблицеXXV [1] (=312,82 °С).
Температурный напор в пароперегревателе определяется по формуле
, (7)
где - большая разность температур сред;
- меньшая разность температур сред.
=1095-312,82=782,18 °С; (8)
=900-475=425 °С; (9)
=585,5 °С. (10)
Средняя температура газов
; (11)
=997,5 °С. (12)
Скорость газов определяется по формуле
, (13)
где – объем газов на 1 кг топлива. Определяется по таблице 1 (= 5,806 м3/кг).
=6,83 м/с. (14)
Коэффициент теплоотдачи конвекцией от дымовых газов к стенке для коридорных гладкотрубных пучков определяется по рисунку П1.
, (15)
где – коэффициент теплоотдачи конвекцией.
При =42 мм и=6,83 м/с
=61 Вт/(м2ּК).
Таблица 2
Энтальпия продуктов сгорания
Поверхность нагрева |
",С |
НГВ=(− − 1) |
НГ=+ +(−1)+ +Нзл |
Нзл | ||
Топочная камера, фестон =1,2 |
2200 2000 1800 1600 1400 1200 1000 800 |
18578 16709 14857 13020 11214 9463 7729 6035 |
14485 13055 11633 10232 8839 7468 6123 4807 |
2897 2611 2326,6 2046,4 1767,8 1493,6 1224,6 961,4 |
21475 19710 17527,8 15363,6 13223,2 11148,4 9108 7116,8 |
390 344,2 297,2 241,4 191,8 154,4 120,4 |
Пароперегреватель I ст. =1,215 |
1000 800 |
7729 6035 |
6123 4807 |
1316,4 1033,5 |
9199,8 7188,9 |
154,4 120,4 |
Пароперегреватель II ст. =1,23 |
1000 800 600 400 |
7729 6035 4409 2857 |
6123 4807 3534 2308 |
1408,2 1105,6 812,8 530,8 |
9291,6 7261 5309,7 3444,2 |
154,4 120,4 87,9 56,4 |
Экономайзер II ст. =1,25 |
800 600 400 200 |
6035 4409 2857 1388 |
4807 3534 2308 1137 |
1201,7 883,5 577 284,2 |
7357,1 5380,4 3490,4 1698,7 |
120,4 87,9 56,4 26,5 |
Воздухоподогреватель II ст. =1,28 |
600 400 200 |
4409 2857 1388 |
3534 2308 1137 |
989,5 646,2 318,3 |
5486,4 3559,6 1732,8 |
87,9 56,4 26,5 |
Экономайзер I ст. =1,3 |
600 400 200 100 |
4409 2857 1388 685 |
3534 2308 1137 565 |
1060,2 692,4 341,1 169,5 |
5557,1 3605,8 1755,6 867,2 |
87,9 56,4 26,5 12,7 |
Воздухоподогреватель I ст. =1,33 |
400 200 100 |
2857 1388 685 |
2308 1137 565 |
761,6 375,2 186,4 |
3675 1789,7 759,2 |
56,4 26,5 12,7 |
Относительные продольные и поперечные шаги
, ; (16)
, . (17)
По их значениям определяются следующие поправки:
CZ – поправка на число поперечных рядов труб по ходу газов (=1);
–поправка на компоновку пучка (=1).
Поправка на влияние физических параметров среды () определяется по доли водяных паров () и средней температуре газов, (=0,94);
Вт/ (м2ּК). (18)
Эффективная толщина излучающего слоя
; (19)
0,51 м. (20)
Коэффициент ослабления лучей трехатомными газами [1].
Для нахождения этого коэффициента рассчитывается величина
, (21)
где - доля трехатомных газов и водяных паров. Определяется по таблице 2;
- давление продуктов сгорания, принимается равным 0,1 МПа для котлов, работающих под разряжением.
0,2630,10,51=0,0134. (22)
По рисунку П2 определяется коэффициент ослабления лучей трехатомными газами (=12 (м МПа)-1)).
Коэффициент ослабления лучей золовыми частицами принимается равным нулю (п. 7-36 [1]).
Суммарная оптическая толщина продуктов сгорания
; (23)
0,16.
Коэффициент теплового излучения газовой среды
; (24)
=0,147. (25)
Средняя температура пара
; (26)
=394 °С. (27)
Скорость пара
, (28)
где – удельный объем пара.
При =394 °С и=9,5 МПа,=0,0252 м3/кг.
Скорость пара
м/с. (29)
Коэффициент теплоотдачи конвекцией от поверхности к пару определяется по рисунку П3
, (30)
где – поправка на форму канала (=0,92);
При =394 °С и= 20,02 м/с,
=2520 Вт/(м2ּК).
Вт/(м2ּК). (31)
Температура стенки труб пароперегревателя
, (32)
где – коэффициент загрязнения поверхности нагрева. При сжигании твёрдого топлива и коридорном расположении труб=0,0043 (м2 К)/Вт (стр.142 [4]);
–средняя температура среды, протекающей в рассчитываемой поверхности (=394°С).
=551,37 °С. (33)
Коэффициент теплоотдачи излучением продуктов сгорания
, (34)
где – коэффициент теплоотдачи излучением. Находится по рисунку П4;
= 0,147 ( формула 25).
Для температуры стенки =551,37 °С коэффициент теплоотдачи равен 250 Вт/(м2ּК).
Вт/(м2ּК). (35)
Коэффициент теплоотдачи от газов к стенке
, (36)
где – коэффициент использования поверхности. Определяется по таблице 6.1 [4], для пароперегревателя=1,0.
95,92 Вт/(м2ּК). (37)
Коэффициент теплопередачи
, (38)
где – коэффициент тепловой эффективности. Определяется по таблице П2, (=0,65).
59,87 Вт/(м2ּК). (39)
Тепло, воспринятое пароперегревателем, по условию теплопередачи
; (40)
=2132,81 кДж/кг. (41)
Проверка правильности выполненного расчета осуществляется по соотношению
; (42)
< 2%. (43)
Расчёт I ступени пароперегревателя закончен.
РАСЧЕТ ПАРОПЕРЕГРЕВАТЕЛЯ II СТУПЕНИ ПО ХОДУ ДВИЖЕНИЯ ГАЗОВ
На рисунке 2 приведена схема пароперегревателя второй ступени.
Исходными данными для расчёта II ступени пароперегревателя являются следующие данные:
– теплосъём в поверхностном пароохладителе, принятый ранее – 150 кДж/кг;
наружный диаметр труб dн =38 мм;
поперечный шаг S1=95 мм;
продольный шаг S2=75 мм;
расположение труб – коридорное;
живое сечение для прохода газов fг =23,3 м2;
живое сечение для прохода пара fп =0,098 м2;
температура пара на выходе из пароперегревателя II ступени по ходу газов =312,82 °С;
энтальпия пара =3013,65 кДж/кг;
температура пара на входе в поверхностный пароохладитель равна температуре насыщения, =318 °С;
теплосодержание пара по таблице XXIII [1]; =2705,4 кДж/кг.
Так как на стороне насыщенного пара расположен поверхност ный пароохладитель, то энтальпия пара на входе в пароперегреватель определяется по соотношению 8.08 [1]
; (44)
= 2705,4 – 150 = 2555,4 кДж/кг. (45)
Теплота, воспринятая паром
; (46)
кДж/кг. (47)
Температура газов на входе в пароперегреватель принимается равной температуре газов на выходе из пароперегревателя I ступени ==900 °С.
Энтальпия дымовых газов определяется по таблице 2 (==9482,9 кДж/кг).
Энтальпия дымовых газов на выходе из пароперегревателя
; (48)
=7277,1 кДж/кг. (49)
По найденной энтальпии (по табл. 2) находится температура дымовых газов на выходе из пароперегревателя (=794 °С).
Температурный напор в пароперегревателе определяется по формуле
, (50)
где - большая разность температур сред;
- меньшая разность температур сред.
=900-318 = 582 °С; (51)
=794-312= 482 °С; (52)
=505 °С. (53)
Средняя температура газов
; (54)
=847 °С. (55)
Скорость газов определяется по формуле
; (56)
=10,41 м/с. (57)
Коэффициент теплоотдачи конвекцией от дымовых газов к стенке для коридорных гладкотрубных пучков
, (58)
где – коэффициент теплоотдачи конвекцией. Определяется по рисунку П1.
При =38 мм и=10,41 м/с,
=78 Вт/(м2ּК);
, ; (59)
, . (60)
CZ – поправка на число поперечных рядов труб по ходу газов (=1);
CS – поправка на компоновку пучка, для
=1
–поправка на влияние физических параметров среды (=0,98).
Вт/(м2ּК).
Эффективная толщина излучающего слоя
; (61)
0,18 м. (62)
Коэффициент ослабления лучей трехатомными газами (). Для нахождения этого коэффициента необходимо найти
0,2610,10,18=0,0047 (63)
По рисунку П2 определяется =30 (м МПа)-1.
Коэффициент ослабления лучей золовыми частицами принимается равным нулю (п. 7-36) [1].
Суммарная оптическая толщина продуктов сгорания
; (64)
0,14. (65)
Коэффициент теплового излучения газовой среды
; (66)
=0,13 (67)
Средняя температура пара
; (68)
=315 °С. (69)
Скорость пара
, (70)
где – удельный объем пара.
При =315 °С и=9,5 МПа,
=0,0178 м3/кг.
10,35 м/с. (71)
Коэффициент теплоотдачи конвекцией от поверхности к пару. Находится по рисунку П3,
, (72)
где – поправка на форму канала (=0,95).
Для =315 °С и= 10,35 м/с,
=2950 Вт/(м2ּК).
Вт/(м2ּК). (73)
Температура стенки труб пароперегревателя
, (74)
где – коэффициент загрязнения. При сжигании твёрдого топлива и коридорном расположении труб=0,0043 (м2 К)/Вт (стр.142 [4]);
–средняя температура среды, протекающей в рассчитываемой поверхности; =315 °С;
–площадь поверхности нагрева.
Величина поверхности нагрева принимается равной =1500 м2.
Температура стенки труб пароперегревателя
=396 °С. (75)
Коэффициент теплоотдачи излучением продуктов сгорания
, (76)
где – коэффициент теплоотдачи излучением, находится по рисунку П4. Для температуры стенки=396 °С
=155 Вт/(м2ּК);
Вт/(м2ּК). (77)
Коэффициент теплоотдачи от газов к стенке
, (78)
где – коэффициент использования поверхности. Определяется по таблице 6.1 [4], для пароперегревателя=1,0.
96,59 Вт/(м2ּК). (79)
Коэффициент теплопередачи
, (80)
где – коэффициент тепловой эффективности. Определяется по таблице П2,=0,6.
70,37 Вт/(м2ּК). (81)
Необходимый размер поверхности нагрева пароперегревателя II ступени
; (82)
=1527 м2. (83)
Поскольку размер поверхность отличается от принятого раннее (1500 м2) менее, чем на 7 %, то расчёт считается законченным.