- •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
3.2. Тепловой расчет
Тепловой расчёт конвективных поверхностей нагрева начинается с поверхности нагрева, расположенной по ходу газов за фестоном – с конвективного пароперегревателя. Первой про ходу газов расположена выходная ступень конвективного пароперегревателя по ходу пара.
Исходные данные для теплового расчёта котла:
– тип парового котла – барабанный котел с естественной циркуляцией ТП-230-2 и с равновесной тягой;
– паровая производительность котла – 63,9 кг/с;
– давление перегретого пара – 10 МПа;
– температура перегретого пара – 510 °С;
– вид сжигаемого топлива – каменный уголь Аркагалинского месторождения, марки – Д, класс - Р;
– температура питательной воды на входе в котёл – 210 °С;
– давление питательной воды pпв = 11,5 МПа;
– теплосъём в пароохладителе – 150 кДж/кг;
– температура холодного воздуха – 30 °С;
– температура газов на выходе из фестона – 1090 °С;
– температура уходящих газов – 150 °С;
– тепло, воспринятое излучением из топки фестоном и конвективным пароперегревателем – 703,8 кДж/кг;
– тепло, воспринятое излучением из топки фестоном – 520,8 кДж/кг;
– температура горячего воздуха за воздухоподогревателем – 340 °С;
– расчетный расход топлива – 9,03 кг/с;
– коэффициент избытка воздуха в топке и присосы по газоходу (табл. 1);
– энтальпии продуктов сгорания и воздуха (табл.1);
– объёмы продуктов сгорания и воздуха (табл.2).
3.2.1. Расчет пароперегревателя I ступени по ходу движения газов
Данная ступень пароперегревателя является выходной ступенью по ходу пара. В ней пар перегревается до заданной температуры перегретого пара.
Н а рисунке 3.1 приведена расчётная схема пароперегревателя первой ступени.
Исходные данные для расчёта пароперегревателя I ступени:
– наружный диаметр труб =42 мм;
– поперечный шаг =133 мм;
– продольный шаг =150 мм;
– расположение труб – коридорное;
– размер поверхности нагрева =620 м2;
– живое сечение для прохода газов =40,3 м2;
– живое сечение для прохода пара =0,087 м2;
– температура газов на выходе из фестона = =1090 °С;
– энтальпия газов = =11 596 кДж/кг.
Принимаем температуру газов на выходе из пароперегревателя =900 °С.
По принятой температуре по таблице 2 находится энтальпия ( =9482,9 кДж/кг).
Таблица 1
Объёмы продуктов сгорания, объёмные доли трехатомных газов и концентрация золовых частиц
Величина и расчетная формула
|
Газоход |
||||||||
топка, фестон |
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
|
1,2 |
1,215 |
1,23 |
1,25 |
1,28 |
1,3 |
1,33 |
||
2. Средний коэффициент избытка воздуха в поверхности нагрева
|
1,2 |
(1,2+ +1,215)/2= 1,2075 |
(1,215+ +1,23)/2= =1,2225 |
(1,23+ +1,25)/2= =1,24 |
(1,25+ +1,28)/2= =1,265 |
(1,28+ +1,3)/2= =1,29 |
(1,3+ +1,33)/2=1,315 |
||
3. Объём водяных паров, м3/кг
|
0,736 |
0,737 |
0,738 |
0,740 |
0,742 |
0,744 |
0,746 |
||
4. Полный объём газов, м3/кг
|
6,744 |
6,783 |
6,822 |
6,951 |
7,081 |
7,210 |
7,339 |
||
5. Объёмная доля водяных паров |
0,109 |
0,108 |
0,108 |
0,106 |
0,105 |
0,103 |
0,102 |
||
6. Доля трёхатомных газов и доля водяных паров |
0,251 |
0,25 |
0,249 |
0,244 |
0,241 |
0,236 |
0,233 |
||
7. Масса дымовых газов при сжигании твёрдого и жидкого топлива
,кг/кг При сжигании газа: ,кг/м3 |
8,855 |
8,905 |
8,955 |
9,121 |
9,287 |
9,453 |
9,620 |
||
8. Безразмерная концентрация золовых частиц, кг/кг
, где – доля уноса золы из топ-ки (см. табл. 4.6 [2]), = 0,95 |
0,013 |
0,013 |
0,0129 |
0,0127 |
0,0125 |
0,0123 |
0,012 |
Теплота, отданная дымовыми газами в пароперегревателе, определяется по соотношению:
, (3.2)
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 =201,6 кДж/кг.
=2102 кДж/кг. (3.3)
Теплота, воспринятая паром
, (3.4)
где – расход пара, =63,9 кг/с;
– энтальпия перегретого пара на выходе из пароперегревателя.
При = 10 МПа и = 510 °С по таблице ХХV [1] определяется =3399,7 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]).
= 703,8 – 520,8 = 183 кДж/кг. (3.5)
Энтальпия перегретого пара на входе в пароперегреватель
= 3399,7 – 9,03/63,9 (2102 + 183) =
=3077 кДж/кг. (3.6)
При давлении пара =10,25 МПа по энтальпии находится температура пара на входе в первую ступень. Температура пара определяется по таблице XXV [1] ( =395 °С).
Температурный напор в пароперегревателе определяется по формуле
, (3.7)
где - большая разность температур сред;
- меньшая разность температур сред.
=1090-395=695 °С; (3.8)
=900-510=390 °С; (3.9)
=528,6°С. (3.10)
Средняя температура газов
; (3.11)
=995 °С. (3.12)
Скорость газов определяется по формуле
, (3.13)
где – объем газов на 1 кг топлива. Определяется по таблице 1 ( = 6,78 м3/кг).
=7,08 м/с. (3.14)
Коэффициент теплоотдачи конвекцией от дымовых газов к стенке для коридорных гладкотрубных пучков определяется по рисунку П1.
, (3.15)
где – коэффициент теплоотдачи конвекцией.
При =42 мм и =7,08 м/с
=58,5 Вт/(м2ּК).
Таблица 2