- •Учебное пособие по выполнению курсового и дипломного проектов
- •Содержание
- •1. Общие сведения о тепловом расчёте котельного агрегата
- •2. Описание конструкции парового котла тп-230-2
- •2.1. Общая характеристика котла
- •2.2. Парообразующие поверхности нагрева
- •2.3. Устройство пароперегревателя
- •2.4. Конвективная шахта котла
- •3. Тепловой расчет конвективных поверхностей нагрева котла тп-230-2
- •3.1. Рекомендации по проведению теплового расчета
- •3.2. Тепловой расчет
- •3.2.1. Расчет пароперегревателя I ступени по ходу движения газов
- •Объёмы продуктов сгорания, объёмные доли трехатомных газов и концентрация золовых частиц
- •Энтальпия продуктов сгорания
- •3.2.2. Расчет пароперегревателя II ступени по ходу движения газов
- •3.2.3. Расчет воздухоподогревателя I ступени
- •Второе приближение расчёта I ступени воздухоподогревателя
- •3.2.4. Расчет водяного экономайзера I ступени
- •3.2.5. Расчет воздухоподогревателя II ступени
- •3.2.6. Расчет водяного экономайзера II ступени
- •Сводная таблица расчётных данных по конвективным поверхностям котла
- •3.2.7. Расчет невязки теплового баланса котла
- •Заключение
- •Список литературы
- •Приложение
- •Коэффициент эффективности пароперегревателя
- •Коэффициент эффективности воздухоподогревателя
Второе приближение расчёта I ступени воздухоподогревателя
Задаёмся температурой горячего воздуха на выходе из I ступени воздухоподогревателя =180°С; по таблице 2 находим энтальпию воздуха ( =1219,2 кДж/кг).
Теплота, воспринятая воздухом в воздухоподогревателе
, (3.143)
где – отношение количества воздуха за воздухоподогревателем к теоретически необходимому, рассчитывается по соотношению
. (3.144)
Теплота, воспринятая воздухом в воздухоподогревателе
=1185,5 кДж/кг. (3.145)
Теплота, отданная газами
, (3.146)
где – энтальпия присасываемого воздуха. Определяется по таблице 2 по средней температуре присасываемого воздуха
; (3.147)
°С; (3.148)
= 690 кДж/кг. (3.149)
Из равенства уравнений (3.143) и (3.146) определяется энтальпия продуктов сгорания
кДж/кг. (3.150)
По найденной энтальпии продуктов сгорания по таблице 2 находится температура газов на входе в воздухоподогреватель, ( =259,2 °С).
Средние температурные напоры для всей поверхности воздухоподогревателя при движении сред по прямотоку и противотоку
=99,5°С; (3.151)
=99,5°С. (3.152)
При выполнении условия
= = 1 > 0,92, (3.153)
температурный напор определяется по соотношению:
°С. (3.154)
Уточнение коэффициента теплопередачи не проводится, так как вновь принятая температура отличается от предыдущего значения менее чем на 50 °С.
Тепло, воспринятое воздухоподогревателем I ступени по условию теплопередачи
; (3.155)
=1175,8 кДж/кг. (3.156)
Проверка правильности выполненного расчета осуществляется по соотношению
; (3.157)
. (3.158)
Расчёт закончен.
3.2.4. Расчет водяного экономайзера I ступени
Исходные данные:
– поверхность нагрева – =940м2;
– продольный и поперечный шаги – =105мм; =75 мм;
– наружный диаметр труб – =38 мм;
– проходное сечение для продуктов сгорания – =17 м2;
– шахматное расположение труб;
– температура питательной воды = =210°С;
– энтальпия питательной воды =901,21 кДж/кг;
– давление питательной воды = 11,5 МПа;
– величина непрерывной продувки =3%;
– температура дымовых газов на выходе из водяного экономайзера = =259,2 °С;
– энтальпия дымовых газов =2722,2 кДж/кг;
– расход продувочной воды = 1,917 кг/с (стр. 11[3]).
Температурой питательной воды ( ) на выходе из водяного экономайзера I ступени задаёмся равной 250°С. Энтальпия воды =1086,89 кДж/кг (таблица XXIII [1]).
Количество теплоты, воспринятое водой в водяном экономайзере
; (3.159)
=1353,44 кДж/кг. (3.160)
Теплота, отданная газами воде
, (3.161)
где - энтальпия, определяемая по температуре присасываемого воздуха.
Для =30 °С по таблице 2 находится =201,6 кДж/кг.
Н а рисунке 3.4 приведена схема водяного экономайзера I ступени.
Из равенства уравнений (3.159) и (3.161) рассчитывается энтальпия продуктов сгорания
кДж/кг. (3.162)
По энтальпии продуктов сгорания по таблице 2 находится температуру продуктов сгорания на входе в водяной экономайзер, ( = 390 °С).
Водяной экономайзер представляет собой теплообменник, выполненный по противоточной схеме движения греющей и обогреваемой сред.
Для нахождения температурного напора определяется разность температур сред на концах поверхностей нагрева
=390-250=140°С; (3.163)
=259,2-210= 49,2 °С. (3.164)
Находится отношение разностей температур:
. (3.165)
При таком условии температурный напор в водяном экономайзере I ступени рассчитывается по формуле
; (3.166)
=87,1 °С. (3.167)
Средняя температура стенки трубы водяного экономайзера
+ 25 = (250 + 210)/2 + 25 = 255 °С. (3.168)
Коэффициент теплоотдачи продуктов сгорания
, (3.169)
где – коэффициент теплоотдачи. Определяется по рисунку П5, получается =38 Вт/(м2К);
– степень черноты газового потока, который определяется по суммарной оптической толщине продуктов сгорания (рисунок П7).
Эффективная толщина излучающего слоя.
Для = 38 мм, = 105 мм и = 75 мм получается
; (3.170)
0,2 м, (3.171)
Коэффициент ослабления лучей трехатомными газами:
– коэффициент ослабления лучей золовыми частицами принимается равным нулю (п. 7-36 [1]);
0,2360,10,2=0,0047. (3.172)
По рисунку П2 =43 1/(м МПа)-1.
Суммарная оптическая толщина продуктов сгорания
; (3.173)
0,203. (3.174)
Коэффициент теплового излучения газовой среды определяется по рисунку П7.
=0,19. (3.175)
Коэффициент теплоотдачи излучением продуктов сгорания
Вт/м2К. (3.176)
Скорость газов в водяном экономайзере
; (3.177)
; (3.178)
=324,5 °С; (3.179)
=8,3 м/с. (3.180)
Коэффициент теплоотдачи конвекцией от газов к поверхности
, (3.181)
где – коэффициент теплоотдачи конвекцией. Определяется по рисунку П6.
Для =38 мм и =8,3 м/с, получается
=81 Вт/(м2К); (3.182)
Относительные продольные и поперечные шаги труб
, . (3.183)
При
, , (3.184)
получаем:
– поправка на влияние физических параметров среды, ( =1);
– поправка на число поперечных рядов по ходу газов ( =1);
– поправка на компоновку пучка ( =99).
Коэффициент теплоотдачи конвекцией
Вт/(м2К). (3.185)
Коэффициент теплоотдачи от газов к стенке
, (3.190)
=1 по пункту 7-08 [1].
80,19+7,22=87,41 Вт/(м2К). (3.191)
Коэффициент теплопередачи через стенку
; (3.192)
- определяем по таблице П2 ( =0,76);
= 0,76 87,41 = 66,43 Вт/(м2К). (3.193)
Тепло, воспринятое воздухоподогревателем I ступени по условию теплопередачи
; (3.194)
=601 кДж/кг. (3.195)
Проверка правильности выполненного расчета осуществляется по соотношению
; (3.196)
> 2. (3.197)
Необходимо провести уточнение расчёта, приняв новое значение температуры питательной воды на выходе из I ступени водяного экономайзера.
ВТОРОЕ ПРИБЛИЖЕНИЕ РАСЧЕТА I СТУПЕНИ ВОДЯНОГО ЭКОНОМАЙЗЕРА
Зададимся температурой питательной воды на выходе из водяного экономайзера I ступени =224 °С. Энтальпия воды определяется по таблице XXIV [1] ( =962,45 кДж/кг).
Теплота, воспринятая водой в водяном экономайзере
; (3.198)
=444,26 кДж/кг. (3.199)
Температура и энтальпия газов на входе в водяной экономайзер I ступени.
Теплота, отданная газами воде
, (3.200)
где – энтальпия, определяется по таблице 2 по температуре присасываемого воздуха =30 °С ( =201,6 кДж/кг).
Из равенства уравнений (3.199) и (3.200) следует
кДж/кг. (3.201)
По энтальпии по таблице 2 находится температура продуктов сгорания ( = 305,5°С).
Температурный напор в водяном экономайзере I ступени
=305,5-224=81,5 °С; (3.202) =259,2-210=49,2 °С; (3.203)
= 64,6 °С. (3.204)
Пересчёт коэффициента теплопередачи не проводится, так как новое значение температуры отличается, от раннее принятого, менее, чем на 50°С.
Тепло, воспринятое водяным экономайзером I ступени по условию теплопередачи
; (3.205)
=446,4 кДж/кг (3.206)
Проверка правильности выполненного расчета осуществляется по соотношению
; (3.207)
< 2; (3.208)
Расчёт окончен.