- •Министерство образования и науки Российской Федерации
- •Аннотация.
- •Технические характеристики парогенератора е-75-40к.
- •1. Составление расчетно-технологической схемы трактов парового котла. Выбор коэффициентов избытка воздуха.
- •2. Топливо и продукты горения.
- •3. Определение расчетного расхода топлива.
- •4. Выбор схемы топливосжигания.
- •5. Поверочный расчет топки.
- •5.1. Определение конструктивных размеров и характеристик топки.
- •5.2. Расчет теплообмена в топке.
- •6. Поверочный расчет фестона.
- •7. Определение тепловосприятий пароперегревателя, экономайзера, воздухоподогревателя и сведение теплового баланса парового котла.
- •8. Поверочно-конструкторский расчет пароперегревателя.
- •9. Поверочно-конструкторский расчет хвостовых поверхностей нагрева.
- •9.1. Расчет водного экономайзера.
- •9.2. Расчет воздухоподогревателя.
- •10.Пуск и останов котла.
- •10.1. Пуск парового котла.
- •10.2. Останов парового котла.
- •Список литературы.
7. Определение тепловосприятий пароперегревателя, экономайзера, воздухоподогревателя и сведение теплового баланса парового котла.
При выполнении расчета в целях уменьшения ошибок и связанных с ними пересчетов до проведения поверочно-конструкторских расчетов пароперегревателя, экономайзера и воздухоподогревателя целесообразно определить тепловосприятия этих поверхностей по уравнениям теплового баланса и свести тепловой баланс по паровому котлу в целом.
Тепловосприятия пароперегревателя и воздухоподогревателя определяют по уравнениям теплового баланса рабочей среды (пара, воздуха), а тепловосприятие экономайзера – по уравнению его теплового баланса (продуктов сгорания).
Тепловосприятие пароперегревателя определяют по формуле:
где – паропроизводительность котла;
–энтальпия перегретого пара (при и°С);
–энтальпия сухого насыщенного пара (при и температуре насыщения°С);
–съем тепла в пароохладителе, служащий для регулирования температуры перегретого пара.
Примем .
Следовательно:
Тепло, воспринимаемое пароперегревателем за счет излучения факела топки, для упрощения расчетов принимаем равным нулю (), а угловой коэффициент фестона.
В этом случае полное тепловосприятие пароперегревателя (по балансу) численно совпадает с тепловосприятием конвекцией: .
Для газохода пароперегревателя уравнение теплового баланса теплоносителя (дымовых газов) имеет вид:
Это уравнение решают относительно искомой энтальпии газов за перегревателем:
где – окончательное значение энтальпии газов за фестоном.
Полученное значение энтальпии газов за пароперегревателем позволяет определить температуру дымовых газов за ними °С (по таблице 5 при).
Тепловосприятие воздухоподогревателя определяют по уравнению теплового баланса рабочего тела (воздуха), т.к. температура горячего воздуха (после воздухоподогревателя) задана. Тепловосприятие воздухоподогревателя зависит от схемы подогрева воздуха. Тепловосприятие воздухоподогревателя определяем оп формуле:
где – энтальпия теоретического объема горячего воздуха (по таблице 5 при°С);
–энтальпия теоретического объема воздуха перед воздухоподогревателем при °C;
–отношение объема воздуха за воздухоподогревателем к теоретически необходимому:
Тепловосприятие воздухоподогревателя по теплоносителю (продуктам сгорания) имеет вид:
Уравнение решаем относительно :
где – энтальпия уходящих газов (по таблице 5 при°С);
–энтальпия теоретического объема воздуха (по таблице 5 при °С).
Полученное значение энтальпии газов за экономайзером позволяет определить по таблице 5 температуру дымовых газов за ним °С.
Тепловосприятие водяного экономайзера определяем по уравнению теплового баланса теплоносителя (дымовых газов):
Определяем невязку теплового баланса парового котла:
Определение тепловосприятий поверхностей нагрева, граничных энтальпий и температур газов считают правильным, если:
Следовательно расчет выполнен верно.
8. Поверочно-конструкторский расчет пароперегревателя.
Целью поверочно-конструкторского расчета пароперегревателя является определение его расчетной поверхности нагрева при известных тепловосприятиях, конструктивных размерах и характеристиках. Тепловосприятие пароперегревателя определено ранее, конструктивные размеры и характеристики поверхности заданы чертежом. Из уравнения теплопередачи определяют требуемую (расчетную) величину поверхности нагрева пароперегревателя, сравнивают ее с заданной по чертежу и принимают решение о внесении конструктивных изменений в поверхность нагрева.
По чертежам парового котла составляем эскиз пароперегревателя в двух проекциях и схему движения пара.
Таблица 9. Конструктивные размеры и характеристики пароперегревателя.
Наименование величин |
Обозначение |
Размерность |
Номер ступени по газоходу |
Весь пароперегреватель | ||
1 |
2 | |||||
Наружный диаметр труб |
d |
м |
0,038 |
0,038 |
0,038 | |
Внутренний диаметр труб |
м |
0,032 |
0,032 |
0,032 | ||
Количество труб в ряду |
шт |
72 |
72 |
- | ||
Количество труб по ходу газов |
шт |
10 |
20 |
30 | ||
Шаг труб: поперечный |
м |
0,115 |
0,092 |
0,1035 | ||
Шаг труб: продольный |
м |
0,12 |
0,116 |
0,118 | ||
Относительный шаг: поперечный |
- |
3,02 |
2,421 |
2,7205 | ||
Относительный шаг: продольный |
- |
3,158 |
3,053 |
3,1055 | ||
Расположение труб змеевика |
- |
- |
Коридорное | |||
Характер взаимного течения |
- |
- |
Смешанный ток | |||
Длина трубы змеевика |
l |
м |
26,2 |
39,7 |
- | |
Поверхность, примыкающая к стене |
м2 |
13,72 |
- |
13,72 | ||
Поверхность нагрева |
H |
м2 |
239,3 |
341,07 |
580,37 | |
Высота газохода на входе |
a’ |
м |
4,6 |
2,4 |
- | |
Высота газохода на выходе |
a” |
м |
3,32 |
2,4 |
- | |
Ширина газохода |
b |
м |
6,7 |
6,7 |
6,7 | |
Площадь живого сечения на входе |
F’ |
м2 |
30,152 |
9,95136 |
- | |
Площадь живого сечения на выходе |
F” |
м2 |
15,568 |
9,95136 |
- | |
Средняя площадь живого сечения |
м2 |
22,86 |
9,95136 |
12,9715 | ||
Средняя эффективная толщина излучающего слоя |
S |
м |
- |
- |
0,3341 | |
Глубина газового объема до пучка |
м |
0,8 |
0,64 |
1,44 | ||
Глубина пучка |
м |
0,96 |
1,9 |
2,86 | ||
Количество змеевиков, включенных параллельно по пару |
m |
шт |
72 | |||
Живое сечение для прохода пара |
f |
м2 |
0,058 |
0,058 |
0,058 |
Рис. 7. Эскиз пароперегревателя и схема включения.
Целесообразность разделения пароперегревателя на ступени обычно определяют характером взаимного движения сред (газов и пара) и размещением между ступенями пароохладителей. Нумерация ступеней ведется по ходу газа. Поверхность нагрева для каждой ступени пароперегревателя определяют по наружному диаметру труб, полной длине змеевика (с учетом гибов) и числу труб в ряду (поперек газохода) . В поверхность ступени включается поверхность труб, примыкающих к обмуровке, называемая дополнительной, которую определяют как произведение площади стены (потолка), занятой этими трубами, на угловой коэффициент, определяемый по номограмме на основании соотношенийипричем:
Таким образом, с учетом особенностей конструкции пароперегревателей поверхность нагрева каждой ступени определяем по формуле:
Глубину газового объема до пучка каждой ступени и глубину пучка ступениопределяем по рекомендациям и чертежу.
Поперечный шаг в пределах каждой ступени не изменяется и поэтому совпадает со средним его значением. По средним значениям шагов для пароперегревателя и среднему диаметру находим эффективную толщину излучающего слоя:
Площадь живого сечения для прохода газов на входе и выходе определяем по формуле:
Площадь среднего живого сечения для прохода газов перегревателя в целом получают усреднение живых сечений ступеней:
Площадь среднего живого сечения для прохода пара для каждой ступени пароперегревателя:
Таблица 10. Исходные данные поверочно-конструкторского теплового расчета пароперегревателя:
Наименование величин |
Обозначение |
Размерность |
Величина |
Температура газов до пароперегревателя |
°С |
1020 | |
Температура газов за пароперегревателем |
°С |
637,21 | |
Температура в состоянии насыщения |
°С |
256,23 | |
Температура перегретого пара |
°С |
450 | |
Средний удельный объем пара |
м3/кг |
0,06327 | |
Конвективное восприятие |
ккал/кг |
926,35 | |
Объемы газов на выходе из топки |
м3/кг |
6,3992 | |
Объемная для водяных паров |
- |
0,08907 | |
Объемная доля трехатомных газов |
- |
0,14221 | |
Концентрация золы в газоходе |
кг/кг |
0,02842 |
Средний удельный объем пара находят по удельным объемам пара в состоянии насыщения и перегретого пара:
Все остальные величины были определены ранее.
Коэффициент теплоотдачи от газов к стенке для всех схем пароперегревателей определяем по формуле:
где – коэффициент теплоотдачи конвекцией;– коэффициент теплоотдачи излучением газового объема в трубном пучке;– коэффициент тепловой эффективности поверхности.
Для определения коэффициента теплоотдачи конвекцией от газов к стенке труб рассчитаем среднюю скорость газового потока:
При поперечном омывании коридорных пучков дымовыми газами коэффициент теплоотдачи конвекцией, отнесенный к полной расчетной поверхности труб, определяем по номограмме , также находим добавочные коэффициенты :.
Отсюда:
Для нахождения используем номограммы и степень черноты продуктов горения:
Для незапыленной поверхности , где.
По номограмме находим .
Следовательно:
Для пользования номограммой необходимо знать температуру загрязненной стенки рассчитываемой поверхности нагрева:
Примем °С.
По номограмме находим и добавочный коэффициент
При расчете пароперегревателя и экономайзера на величину необходимо ввести поправку, связанную с наличием газового объема, свободного от труб перед этими поверхностями и между отдельными пакетами поверхностей:
где и– соответственно суммарная глубина пучка и суммарная глубина газового объема до пучка;
–температура газов в объеме камеры:
Следовательно коэффициент теплоотдачи от газов к стенке будет равен:
Коэффициент теплоотдачи от стенки к пару в пароперегревателе определяют по номограмме, при среднем значении давлений, температур и скорости пара:
При этой скорости пара находим и добавочный коэффициент.
Коэффициент теплоотдачи находим по формуле:
Температурный напор:
Температурный напор с достаточной точностью можно найти как:
Поправочный коэффициент определяем по номограмме и по безразмерным параметрам:
По R и P находим .
Т.к. , тоищем как среднее арифметическое:
Следовательно температурный напор будет равен:
Определим расчетную поверхность пароперегревателя:
Невязка:
Невязка более двух процентов следовательно вносим конструктивные изменения.
Найдем число петель змеевика, которое надо добавить:
Следовательно, убираем 1 петлю.