- •1. Компоновка и тепловой баланс парового котла
- •1.1. Расчётно-технологическая схема парового котла.
- •1.2. Топливо и продукты горения
- •1.2.1. Элементарный состав рабочей массы, теплота
- •1.2.2. Теоретические объёмы воздуха vо, продуктов горения vro2,
- •1.2.3. Расчёт объёмной доли трехатомных газов rRo2, водяных
- •2. Тепловой баланс парового котла. Определение расчётного расхода топлива
- •2.1. Тепловой баланс котла при использовании природного газа
- •2.2. Тепловой баланс котла при использовании мазута
- •3. Условия сгорания топлива. Расчёт топки
- •3.1. Выбор системы топливоприготовления и сжигания
- •3.2. Поверочный расчёт топки
- •3.2.1. Определение конструктивных размеров и характеристик
- •3.2.3. Расчёт теплообмена в топке для природного газа
- •3.2.3.1. Определение полезного тепловыделения в топке
- •3.2.3.2. Определение параметра м
- •3.2.3.3. Определение средней суммарной теплоёмкости продуктов сгорания
- •3.2.3.4. Определение степени черноты топки
- •3.2.3.5. Определение температуры газов на выходе из топки
- •3.2.2. Расчёт теплообмена в топке для мазута
- •3.2.2.1. Определение полезного тепловыделения в топке
- •3.2.2.2. Определение параметра м
- •3.2.2.3. Определение средней суммарной теплоёмкости
- •3.2.2.4. Определение степени черноты топки
- •3.2.2.5. Определение температуры газов на выходе из топки
- •3.3. Тепловые нагрузки топочной камеры
- •4. Поверочный расчёт фестона
- •5. Поверочно-конструкторский расчёт конвективных поверхностей нагрева
- •6. Поверочно-конструкторский расчёт пароперегревателя
- •7.Поверочно-конструкторский расчёт экономайзера и воздухоподогревателя
- •7.1. Расчёт экономайзера
- •7.2. Расчёт воздухоподогревателя
- •8. Расчёт схемы производственно-отопительной паровой котельной. Исходные данные Система теплоснабжения - открытая
- •Результаты расчета
- •9.Выбор сетевых, питательных, подпиточных и конденсатных насосов при расчете паровой котельной
- •10.Расчёт дутьевого вентилятора
- •11.Расчёт дымососа
- •12. Расчёт дымовой трубы
3.2.2.2. Определение параметра м
Параметр М определяем по формуле:
.
При камерном сжигании мазута и газа А = 0,54; В = 0,2.
Относительное положение максимума температур факела в топке определяем по формуле:
ХТ = ХГ + Х = 0,24 + 0,15 = 0,39,
где ХГ = hг/ Нг = 2045/ 8590=0,24 – относительный уровень расположения
горелок;
Х – поправка на отклонение максимума температурного
уровня, Х=0,15.
Подставляя найденные величины получим:
М = 0,54 – 0,2 . 0,39 = 0,462.
3.2.2.3. Определение средней суммарной теплоёмкости
продуктов сгорания
Ориентировочно принимаем температуру газов на выходе из топки = 1050ОС. Этой температуре соответствует энтальпия =20421,72 кДж/кг.
Средняя суммарная теплоёмкость продуктов сгорания определяем по формуле:
кДж/(кг . К).
3.2.2.4. Определение степени черноты топки
Степень черноты факела, при заполнении всей топки светящимся пламенем определяем по формуле:
,
где е – основание натуральных логарифмов;
SТ – эффективная толщина излучающего слоя;
р – давление в топке (принимаем р = 0,1 МПа, котел работает без наддува)
КГ – коэффициент ослабления лучей, КГ = 10 (по номограмме);
КС – коэффициент ослабления лучей частицами сажи, определяемый по формуле:
=0,329
Подставляя найденные величины получим:
Определяем степень черноты факела при заполнении топки не светящимися трехатомными газами по формуле:
= 0,53
Степень черноты факела определяем по формуле:
,
где m = 0,55 – коэффициент усреднения.
Степень черноты топки определяем по формуле:
.
3.2.2.5. Определение температуры газов на выходе из топки
Температуру газов на выходе из топки определяем по формуле:
1130 ОС
3.3. Тепловые нагрузки топочной камеры
Удельное тепловое напряжение объёма топки определяем по формуле:
.
Для природного газа:
=194,58 кВт/м3.
Для мазута:
= 200,25 кВт/м3.
Определяем удельное тепловое напряжение сечения топки в области горелок:
,
где = 4,2 . 4,02 = 16,884 м2 - сечение топки.
Для природного газа:
= 1758,51 кВт/м2.
Для мазута:
= 1809,73 кВт/м2.
4. Поверочный расчёт фестона
Таблица7.- Конструктивные размеры и характеристики фестона
-
Наименование величин
Обозначение
Ряды фестонов
Для всего фестона
1
2
3
Наружный диаметр труб
d
м
0,06
0,06
0,06
0,06
Количество труб в ряду
-
16
16
16
-
Длина труб в ряду
м
4,3
4,3
4,3
-
Шаг труб:
поперечный (поперек движения газов)
продольный (вдоль движения газов)
м
0,24
0,24
0,24
0,24
м
-
0,22
0,22
0,22
Угловой коэффициент фестона
-
-
-
-
1
Расположение труб (шахматное, коридорное)
-
-
шахматное
Расчетная поверхность нагрева
Fф
13
13
13
39
Размеры газохода:
высота
ширина
в
м
м
3,9
4,2
3,9
4,2
4
4,2
-
-
Площадь живого сечения для прохода газов
F
12,25
12,25
12,67
12,39
Относительный шаг труб:
поперечный
продольный
-
-
4
3,7
4
3,7
4
3,7
Эффективная толщина излучающего слоя
м
-
-
-
0,954
4.1. На правой и левой стенах газохода фестона расположена часть боковых экранов, поверхность которых не превышает 5% от поверхности фестона, и поэтому при тепловом расчете фестона дополнительную поверхность экрана в области фестона суммируют с поверхностью фестона, :
где - поверхность стен боковых экранов, расположенная выше 1-го ряда фестона, ;
- угловой коэффициент бокового экрана, =0,6
м
м
Таблица 8.- Исходные данные для расчета фестона.
Наименование величин |
Обозначение |
Единица |
Величина |
Температура газов перед фестоном |
|
|
1052 |
Энтальпия газов перед фестоном |
|
|
19583 |
Объем газов на выходе из топки при |
|
|
12,2136 |
Объемная доля водяных паров |
|
- |
0,1765 |
Суммарная объемная доля трехатомных газов |
|
- |
0,2603 |
Концентрация золы в газоходе |
|
|
|
Температура состояния насыщения при давлении в барабане |
|
К |
527,7 |
4.2 Ориентировочно принимаем температуру газов за фестоном на 50 ниже, чем перед ним
Находим энтальпию газов за фестоном =18516 кДж/м ,
4.3. По уравнению теплового баланса теплоносителя (продуктов горения) определяем тепловосприятие фестона (балансовое), :
кДж/м
4.4. Рассчитываем скорость газов в фестоне
,
где -средняя температура газов за фестоном
м/с
4.5. Коэффициент теплоотдачи конвекцией от газов к стенке труб :
, .
где =41 Вт/(м К) - коэффициент теплоотдачи конвекцией,
Cz= 0,88– поправка на число рядов труб по ходу газов или воздуха;
Cs =0,95– поправка на компоновку трубного пучка;
Сф =1,01– поправка на изменение физических свойств среды
Коэффициент теплоотдачи излучением продуктов горения
а
где а- степень черноты потока
а =0,22
Коэффициент теплоотдачи от газов к стенке для всех конвективных пучков труб:
- коэффициент использования поверхности нагрева,
Коэффициент теплопередачи
Вт/(м К)
где - коэффициент тепловой эффективности поверхности,
Определяем тепловосприятие фестона по уравнению теплопередачи
кДж/м
где - тепло воспринятое рассчитываемой поверхностью;
- коэффициент теплопередачи, отнесенной к расчетной поверхности нагрева и учитывающий перенос тепла от газового потока не только конвекцией, но и излучением межтрубного слоя газов, ; =36,27 10
- средний температурный напор, ° С; =594°С
- расчетный расход топлива, (м3/с); =0,822 м3/с
F – расчетная поверхность нагрева, м2, F=39 м2
4.6. Проводим проверку отличия тепловосприятия фестона по уравнениям теплового баланса и теплопередачи
Принимаем температуру газов за фестоном =1002 С.