Тепловой расчет котельного агрегата ДЕ-25-14
Содержание
1.
Описание прототипа
.
Тепловой расчет парогенератора
.1
Расчетное задание
.2
Топливо, воздух, продукты сгорания
.3
Энтальпия воздуха и продуктов сгорания
.4
Тепловой баланс парогенератора и расход топлива
.5
Основные конструктивные характеристики топки
.6
Расчет теплообмена в топки
.7
Расчет фестона
.8
Расчет перегревателя
.9
Расчет испарительного пучка
.10
Расчет хвостовых поверхностей
.10.1
Расчёт воздухоподогревателя
.10.2
Расчёт экономайзера
.11
Расчет невязки теплового баланса парогенератора
.
Выводы
1. Описание прототипа
Буквенное обозначение ДЕ по маркировке БиКЗ
расшифровывается как «Д-образный вид (в поперечном разрезе) с естественной
циркуляцией». Все котлы типа ДЕ являются модернизированным вариантом котлов
ДКВр.
Газомазутные вертикальные водотрубные котельные
агрегаты типа ДЕ паропроизводительностью 4; 6,5; 10; 16 и 25 т/ч с рабочим
давлением 14 и 24 кгс/см² предназначены
для выработки насыщенного или слабоперегретого пара, идущего на технологические
нужды промышленных предприятий, в системы отопления, вентиляции и горячего
водоснабжения. Топочная камера размещается сбоку от конвективного пучка,
образованного вертикальными трубами, развальцованными в верхнем и нижнем
барабанах.
Во всех типоразмерах котлов диаметр верхнего и
нижнего барабанов 1000 мм. Расстояние между барабанами 2750 мм (максимально
возможное по условиям транспортировки блока по железной дороге). Длина
цилиндрической части барабанов котла производительностью 25 т/ч - 7500 мм. Для
доступа внутрь барабанов в переднем и заднем днище каждого из них, имеются
лазовые затворы.
Ширина топочной камеры всех колов по осям
экранных труб 1790 мм. Глубина топочной камеры котла паропроизводительностью 25
т/ч - 6960 мм. Средняя высота топочной камеры 2400 мм. От конвективного пучка топочная
камера отделена газоплотной перегородкой из вплотную поставленных (S=55 мм) и
сваренных между собой труб диаметром 51 мм с обсаженными до диаметра 38 мм
концами, в задней части перегородки имеется окно для входа газов в конвективный
пучок.
Перегородка у барабанов в месте обсадки труб
уплотняется установкой чугунных гребенок, примыкающих к трубам и барабану.
Трубы диаметром 51 мм правого бокового экрана, покрывающего также под и потолок
топочной камеры, установлены с шагом 55 мм и вводятся непосредственно в верхний
и нижний барабаны (соединение на вальцовке). Трубы заднего экрана диаметром 51
мм не имеют обсадных концов и крепятся сваркой к верхнему и нижнему коллекторам
диаметром 159 мм, соединенным необогреваемой рециркуляционной трубой диаметром 76
мм. Коллекторы присоединяются к верхнему и нижнему барабанам.
Фронтовой экран котлов производительностью 16 и
25 т/ч образован четырьмя трубами, замкнутыми непосредственно на верхний и
нижний барабаны. Под топки закрыт слоем огнеупорного кирпича.
Конвективный пучок образован
коридорно-расположенными вертикальными трубами диаметром 51 мм,
развальцованными в верхнем и нижнем барабанах. Шаг труб вдоль барабана 90 мм,
поперечный -110 мм (за исключением среднего, равного 120 мм). Применение
барабанов тех же диаметров и того же расстояния между ними, что у котлов ДКВр,
позволяет использовать для конвективных пучков котлов ДЕ те же фасоны труб, что
и для конвективных пучков котлов ДКВр.
Котлы производительностью 16 и 25 т/ч
перегородок в пучке не имеют. Все типоразмеры котлов имеют одинаковую
циркуляционную схему с четырьмя экранами (фронтовым, задним и двумя боковыми) и
конвективным пучком.
Контуры боковых экранов и конвективного пучка
всех типоразмеров котлов (а также фронтового экрана котлов паропроизводительностью
16 и 25 т/ч) замкнуты непосредственно на барабаны. Концы промежуточных
коллекторов каждого контура с одной стороны подсоединены к барабанам, а с
другой объединены необогреваемой рециркуляционной трубой диаметром 76 мм.
Котлы производительностью 16 и 25 т/ч имеют
двухступенчатую схему испарения. Во вторую ступень испарения выделены первые по
ходу газов ряды труб конвективного пучка. Опускная система контура второй
ступени испарения образована необогреваемыми трубами диаметром 159 мм (тремя у
котла производительностью 25т/ч).
Общим элементом в опускной системе первой
ступени испарения являются последние по ходу газов ряды труб конвективного
пучка.
В качестве первичных сепарационных устройств
первой ступени испарения используются установленные в верхнем барабане
направляющие щиты и козырьки, обеспечивающие выдачу пароводяной смеси на
уровень воды.
В качестве вторичных сепарационных устройств
первой ступени котлов - горизонтальный жалюзийный сепаратор и дырчатый лист.
Сепарационными устройствами второй ступени
испарения являются продольные щиты, обеспечивающие движение пароводяной смеси
сначала на торец, а затем вдоль барабана к поперечной перегородке, разделяющей
отсеки. Отсеки ступенчатого испарения сообщаются между собой по пару через окно
над поперечной перегородкой, а по воде - через подпиточную трубу, расположенную
в водяном объеме.
Поставка котлов осуществляется блоком,
включающим верхний и нижний барабаны с внутрибарабанными устройствами, трубную
систему экранов и конвективного пучка (в случае необходимости
пароперегреватель), опорную раму и обвязочный каркас.
Натрубная обмуровка боковых стен котла выполнена
по типу обмуровки водогрейных котлов (шамотобетон по сетке толщиной 25 мм и
два-три слоя изоляционных плит общей толщиной 100 мм).
Обмуровка фронтовой и задней стен изготовлена по
типу облегченной обмуровки котлов ДКВр (шамотобетон - 65 мм и изоляционные
плиты общей толщиной 100 мм - для котлов ДЕ-16-14ГМ и ДЕ-25-14ГМ обмуровка
фронтовой стены выполнена из слоя шамотобетона толщиной 100 мм и нескольких
слоев изоляционных плит толщиной 200 мм, общая толщина обмуровки фронтовой
стены 300 мм; обмуровка задней стены состоит из слоя шамотобетона толщиной 65
мм и нескольких слоев изоляционных плит толщиной 200 мм; общая толщина
обмуровки составляет 265 мм).
Для уменьшения присосов в газовый тракт котла
снаружи натрубная обмуровка покрывается металлической листовой обшивкой,
которая приварена к обвязочному каркасу. Листы обшивки поставляются заводом.
Применение натрубной обмуровки при плотном шаге
труб позволяет улучшить динамические характеристики котлов и значительно
уменьшить потери тепла в окружающую среду и потери при пусках и остановах. В
качестве хвостовых поверхностей нагрева котлов применяются проверенные
длительным опытом эксплуатации стандартные чугунные экономайзеры.
Характеристики котла ДЕ приведена в табл.1-1.
Таблица 1-1.
Технические характеристики котла типа ДЕ-25-25
Характеристика
|
ДЕ-25-25ГМ
|
Паропроизводительность,
т/ч
|
24,5
|
Давление,
кгс/см2
|
13,6
|
Температура
пара, 0С: насыщенного слабоперегретого
|
194
225
|
Площадь
поверхностей нагрева, м2: радиационной конвективной
|
64,0
230,
|
КПД
при работе на работе на мазуте,%
|
91,31
|
Тип
горелочного устройства
|
ГМП-16
|
Габаритные
размеры,м: длина ширина
|
11,55
4,63
|
Высота
до оси верхнего барабана,м
|
4,72
|
Рис.1. общий вид котла ДЕ-25-14
2. Тепловой расчет парогенератора
.1 Расчетное задание
Произвести тепловой расчет котельного агрегата
производительностью 24,5 т/ч при следующих исходных данных:
Паропроизводительность агрегата Dп=24,5 т/ч;
Давление пара перед главной паровой задвижки
pп=1,37 МПа;
Температура перегретого пара tпп=248 0С;
Температура питательной воды tпв=95 0С;
Температура уходящих газов tух=160 0С;
Температура холодного воздуха tХВ=35 0С;
Топливо - попутный нефтяной УТНГП.
.2 Топливо, воздух, продукты сгорания
Из табл.II [3, с.169] выписываются расчетные
характеристики топлива.
Таблица 2.2-1
Обозначение
|
СН4
|
С2Н6
|
С3Н8
|
С4Н10
|
С5Н12
|
N2
|
СO2
|
O2
|
Qcн
|
Ρг.тл
|
Значение
|
53,6%
|
22,8%
|
6,1%
|
0,9%
|
0,2%
|
15,8%
|
0,2%
|
0,4%
|
9700
ккал/м³
|
1,046
кг/м³
|
Рассчитываем теоретический объем воздуха,
необходимый для сжигания 1 кг топлива [1, ф.2-10,с.13]:
Определяем теоретические объемы
продуктов сгорания топлива:
а) объем двухатомных газов (равен
теоретическому объему азота) [1,ф.2-12,с.13]:
б) объем трехатомных газов
[1,ф.2-11,с.13]:
в) объем водяных паров [1,ф.2-16,с13]:
По данным расчетных характеристик камерных топок
и нормативных значений присосов воздуха в газоходах (табл.2-2) выбираем
коэффициент избытка воздуха на выходе из топки αТ
и присосы воздуха по газоходам Δα и
находим расчетные коэффициенты избытка воздуха в газоходах α//.
Результаты
сводим в таблицу 2.2-2.
Таблица 2.2-2.
Присосы воздуха по газоходам Δα
и
расчетные коэффициенты избытка воздуха в газоходах α//.
Участки
газового тракта
|
Δα
|
α//
|
Топка
и фестон Перегреватель Конвективный пучок Экономайзер Воздухоподогреватель
|
0,1
0,05 0,05 0,06 0,01
|
1,15
1,2 1,25 1,31 1,41
|
По [1,ф.(2-18)-(2-24),с14] рассчитываем объемы
газов по газоходам, объемные доли газов r и полученные результаты сводим в
таблицу 2.2-3.
Таблица 2.2-3
Характеристика продуктов сгорания в газоходах
парогенератора
()
Величина
|
Единица
|
Участки
газового тракта
|
|
|
Топка
и фестон
|
Перегреватель
|
Котельный
пучок
|
Экономайзер
|
Воздухоподогреватель
|
Расчетный
коэффициент избытка воздуха в газоходе
|
-
|
1,15
|
1,2
|
1,25
|
1,31
|
1,41
|
м3/м31,2171,2171,2171,2171,217
|
|
|
|
|
|
|
м3/м3
м3/м3
м3/м3
,204
,254
,675
,0889
,1648
,253710,738
,263
,218
,0855
,159
,244611,273
,272
,762
,0824
,1539
,236312,235
,287
,739
,0773
,1453
,222611,7
,278
,196
,08
,149
.3 Энтальпия воздуха и продуктов сгорания
Удельные энтальпии теоретического объема воздуха
и продуктов сгорания топлива определяются по формулам [1,ф.(2-25)-(2-26),с.14],
используя данные [1,табл.2-4,с.14]:
.
Полученные результаты сводятся в
табл.2.3-1.
Таблица 2.3-1
Энтальпии теоретического объема
воздуха и продуктов сгорания топлива, кДж/м3 ()
ϑ,°C ,
кДж/м³ кДж/м³
кДж/м³
кДж/м³ кДж/м³
|
|
|
|
|
|
30
|
416,832
|
-
|
-
|
-
|
-
|
100
|
1410,816
|
205,673
|
1118,13
|
336,579
|
1660,382
|
200
|
2843,008
|
434,469
|
2236,26
|
677,616
|
3348,345
|
300
|
4307,264
|
680,303
|
3371,592
|
1032,027
|
5083,922
|
400
|
5792,896
|
939,524
|
4532,727
|
1395,354
|
6867,605
|
500
|
7310,592
|
1212,132
|
5711,064
|
1776,513
|
8699,709
|
600
|
8871,04
|
1487,174
|
6915,204
|
2155,443
|
10557,82
|
700
|
10463,55
|
1778,037
|
8136,546
|
2556,663
|
12471,25
|
800
|
12077,44
|
2073,768
|
9400,893
|
2975,715
|
14450,38
|
900
|
13691,33
|
2374,367
|
10691,04
|
3396,996
|
16462,41
|
1000
|
15347,97
|
2679,834
|
11989,79
|
3845,025
|
18514,65
|
1100
|
17047,36
|
2990,169
|
13288,55
|
4293,054
|
20571,77
|
1200
|
18746,75
|
3306,589
|
14578,7
|
4749,999
|
22635,28
|
1300
|
20638,53
|
3621,792
|
15911,85
|
5224,776
|
24758,42
|
1400
|
22188,29
|
3943,08
|
17279,41
|
5701,782
|
26924,27
|
1500
|
23930,43
|
4264,368
|
18612,56
|
6194,391
|
29071,32
|
1600
|
25683,26
|
4584,439
|
19980,12
|
6689,229
|
31253,79
|
1700
|
27425,41
|
4910,595
|
21347,68
|
7192,983
|
33451,26
|
1800
|
29167,55
|
5236,751
|
22723,84
|
7707,882
|
35668,48
|
1900
|
30963,14
|
5562,907
|
24125,81
|
8220,552
|
37909,26
|
2000
|
32748,03
|
5893,931
|
25493,36
|
8751,054
|
40138,35
|
2100
|
34618,43
|
6224,955
|
26895,33
|
9274,869
|
42395,15
|
2200
|
36328,51
|
6555,979
|
28297,29
|
9805,371
|
44658,64
|
Энтальпию продуктов сгорания топлива IГ при α>1
подсчитываем
по [1,ф.2-27,с.14]:
Полученные результаты сводим в табл.
2.3-2:
Таблица 2.3-2
ϑ,0C
|
Участки газового тракта
|
|
|
|
|
|
Топка
(
α=1,15)
|
Перегреватель
(α
=1,2)
|
Котельный
пучок (α
=1,25)
|
Экономайзер
(α
=1,31)
|
Воздухоподогреватель
(α
=1,41)
|
|
|
|
I
|
ΔI
|
I
|
ΔI
|
I
|
ΔI
|
I
|
ΔI
|
I
|
ΔI
|
100
|
1410,816
|
1660,382
|
-
|
-
|
-
|
-
|
-
|
-
|
-
|
-
|
2069,519
|
-
|
2843,008
|
3348,345
|
-
|
-
|
-
|
-
|
-
|
-
|
-
|
-
|
4172,817
|
2103,299
|
300
|
4307,264
|
5083,922
|
-
|
-
|
-
|
-
|
-
|
-
|
6548,392
|
-
|
6333,029
|
2160,211
|
400
|
5792,896
|
6867,605
|
-
|
-
|
-
|
-
|
-
|
-
|
8837,19
|
2288,798
|
8547,545
|
2214,516
|
500
|
7310,592
|
8699,709
|
-
|
-
|
-
|
-
|
10527,36
|
-
|
11185,31
|
2348,121
|
10819,78
|
2272,236
|
600
|
8871,04
|
10557,82
|
-
|
-
|
-
|
-
|
12775,58
|
2248,224
|
13573,97
|
2388,664
|
-
|
-
|
700
|
10463,55
|
12471,25
|
-
|
-
|
14563,96
|
-
|
15087,13
|
2311,553
|
16028,85
|
2454,878
|
-
|
-
|
800
|
12077,44
|
14450,38
|
16261,99
|
-
|
16865,86
|
2301,908
|
17469,74
|
2382,603
|
18556,71
|
2527,853
|
-
|
-
|
900
|
13691,33
|
16462,41
|
18516,11
|
2254,114
|
19200,67
|
2334,808
|
19885,24
|
2415,503
|
-
|
-
|
-
|
-
|
1000
|
15347,97
|
18514,65
|
20816,85
|
2300,743
|
21584,25
|
2383,575
|
22351,65
|
2466,407
|
-
|
-
|
-
|
-
|
1100
|
17047,36
|
20571,77
|
23128,87
|
2312,024
|
23981,24
|
2396,993
|
24833,61
|
2481,963
|
-
|
-
|
-
|
-
|
1200
|
18746,75
|
22635,28
|
25447,3
|
2318,424
|
26384,63
|
2403,393
|
-
|
-
|
-
|
-
|
-
|
-
|
1400
|
22188,29
|
26924,27
|
30252,51
|
4805,219
|
31361,93
|
4977,296
|
-
|
-
|
-
|
-
|
-
|
-
|
1600
|
25683,26
|
31253,79
|
35106,28
|
4853,766
|
-
|
-
|
-
|
-
|
-
|
-
|
-
|
-
|
1800
|
29167,55
|
35668,48
|
40043,61
|
4937,327
|
-
|
-
|
-
|
-
|
-
|
-
|
-
|
-
|
2000
|
32748,03
|
40138,35
|
45050,55
|
5006,946
|
-
|
-
|
-
|
-
|
-
|
-
|
-
|
-
|
2200
|
36328,51
|
44658,64
|
50107,92
|
5057,363
|
-
|
-
|
-
|
-
|
-
|
-
|
-
|
-
|
Энтальпия продуктов сгорания в газоходах, кДж/м³.
.4 Тепловой баланс парогенератора и расход
топлива
Тепловой баланс составляем в расчете
на 1 кг располагаемой теплоты топлива , определяемой по [1,ф.3-1,с.16].
Считая, что предварительный подогрев воздуха за счет внешнего источника теплоты
отсутствует, имеем:
Расчеты выполняем в соответствии с
табл. 2.4-1
Таблица 2.4-1.
Расчет теплового баланса
парогенератора и расхода топлива.
|
|
|
Единица
|
Расчет
|
Наименование
|
Обозначение
|
Расчетная
формула или способ определения
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Располагаемая
теплота топлива
[1,ф.3-2,с.16]кДж/м³40611,96
|
|
|
|
|
Потери
теплоты от химической неполноты сгорания топлива
|
[1,табл.4-5,с.24]%0,5
|
|
|
|
Потери
теплоты от механической неполноты сгорания топлива
|
[1,табл.4-5,с.24]%0
|
|
|
|
Температура
уходящих газов
|
по
заданию0С160
|
|
|
|
Энтальпия
уходящих газов
|
по таблице
2-4кДж/кг3121,168
|
|
|
|
Температура
воздуха в котельной
|
по
заданию0С30
|
|
|
|
Энтальпия
воздуха в котельной
|
по таблице
2-4кДж/кг416,832
|
|
|
|
Потери
теплоты с уходящими газами
[1,ф.3-9,с.17]
|
|
|
|
|
Потери
теплоты от наружного охлаждения
|
[1,рис.3-9,с.17]%1,21
|
|
|
|
Сумма
тепловых потерь
[1,ф.3-11,с.17]%
|
|
|
|
КПД
парогенератора
[1,ф.3-12,с.17]%
|
|
|
|
Коэффициент
сохранения теплоты
[1,ф.3-13,с.18]-
|
|
|
|
|
Паропроизводительность
|
по
заданиюкг/с6,81
|
|
|
|
Давление
пара в барабане
|
по
заданиюМПа1,36
|
|
|
|
Температура
перегретого пара
|
по
заданию0С248
|
|
|
|
Температура
питательной воды
|
по
заданию0С95
|
|
|
|
Удельная
энтальпия перегретого пара
|
[1,табл.VI-8,с.180]кДж/кг2928
|
|
|
|
Удельная
энтальпия питательной воды
|
[1,табл.VI-6,с.178]кДж/кг419,9
|
|
|
|
Значение
продувки
|
по
выбору%3
|
|
|
|
Полезно
используемая теплота в агрегате
|
кВт
|
|
|
|
Полный
расход топлива
[1,ф.3-14,с.18]кг/с
|
|
|
|
Расчетный
расход топлива
[1,ф.3-16,с.18]кг/с
|
|
|
|
2.5 Основные конструктивные характеристики топки
Парогенераторы типа ДЕ-25-14 имеют камерную
топку для сжигания газа и мазута. Определяем активный объем и тепловое
напряжение объема топки qv. Расчетное тепловое напряжение не должно превышать
допустимого, указанного в табл. 4-3. С учетом рекомендаций приложения III
выбираем количество и тип газомазутных горелок, установленных на боковых
стенах.
Расчеты выполняем в соответствии с табл. 2.5-1
Таблица 2.5-1.
Расчет конструктивных характеристик топки
|
|
|
Единица
|
Расчет
|
Наименование
|
Обоз
наче ние
|
Расчетная
формула или способ определения
|
|
|
Активный
объем камеры
|
по
конструктивным размерамм329
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Тепловое напряжение объема топки:
расчетное допустимое
[1,табл.4-5,с.24]кВт/м3
кВт/м3
|
|
|
|
|
Количество
горелок
|
[1,табл.III-10,с.157]-1
|
|
|
|
Теплопроизводительность
горелок
|
[1,с.88]МВт
|
|
|
|
Тип
горелки
|
-
|
[2,табл.8.20,с.248]
|
-
|
ГМП-16
|
2.6 Расчет теплообмена в топке
Топка парогенератора ДЕ-25-14 полностью
экранирована трубами. Трубы диаметром 51 мм правого бокового экрана,
покрывающего также под и потолок топочной камеры, установлены с шагом 55 мм и
вводятся непосредственно в верхний и нижний барабаны соединение на вальцовке).
Трубы заднего экрана диаметром 51 мм не имеют обсадных концов и крепятся
сваркой к верхнему и нижнему коллекторам диаметром 159 мм, соединенным
необогреваемой рециркуляционной трубой диаметром 76 мм. По конструктивным
размерам топки рассчитываем полную площадь её стен и площадь лучевоспринимающей
поверхности топки. Результаты расчета сводим в таблицу 2.6-1.
Таблица 2.6-1.
Расчет полной площади поверхности стен топки Fст
и площади лучевоспринимающей поверхности топки Hл
Величина
|
Единица
|
Стены
топки
|
Выходное
окно топки
|
Суммарная
площадь
|
наименование
|
обозначение
|
|
фронтовая
и свод1
|
боковые
|
задняя
|
|
|
Общая
площадь стены и выходного окна
|
м229,1678,59216,70410,4464,898
|
|
|
|
|
|
|
Расстояние
между осями крайних труб
|
м2,41,79х22,42,4
|
|
|
|
|
|
|
Освещенная
длина труб
|
м6,614,013,51,79-
|
|
|
|
|
|
|
Площадь
занятая лучевоспринимающей поверхностью: полная
|
м215,868,168,434,0836,53
|
|
|
|
|
|
|
Наружный
диаметр экранных труб
|
мм51515151-
|
|
|
|
|
|
|
Шаг
экранных труб
|
мм
55555555-
|
|
|
|
|
|
|
Расстояние от оси экранных труб до
кладки (стены) отношение отношение
мм
100
,03
,69100
,03
,69100
,03
,69-
-
-
|
|
|
|
|
|
|
|
Угловой
коэффициент экрана
|
-0,950,950,951-
|
|
|
|
|
|
|
Площадь
лучевоспринимающей поверхности открытых экранов
|
м215,067,758,014,0834,9
|
|
|
|
|
|
|
По конструктивным размерам и характеристикам
топки выполняем поверочный расчет теплообмена в топке. Расчеты проводим в
соответствии с таблицей 2.6-2.
Таблица 2.6-2.
Поверочный расчет теплообмена в топке
Величина
|
Расчетная
формула или способ определения
|
Расчет
|
Суммарная
площадь луче воспринимающей поверхности, Нл,м2
|
По
конструктивным размерам
|
34,9
|
Площадь
лучевоспринимающей поверхности открытых экранов, Нл.откр, м2
|
По
конструктивным размерам
|
34,9
|
Полная
площадь стен топочной камеры, Fст, м2
|
По
конструктивным размерам
|
64,89
|
Коэффициент
тепловой эффективности лучевоспринимающей поверхности, ψср
[1,ф.5-10,с.28]=0.35
|
|
Эффективная
толщина излучающего слоя пламени, s, м
[1,ф.5-23,с.31]
|
|
|
Полная
высота топки, Нт
|
По
конструктивным размерам
|
Высота
расположения горелок, hг, м
|
То
же
|
0,774
|
Относительный
уровень расположения горелок, хг
|
hг/Нт
[1,ф.5-15,с.29]
|
0,774/3,6=0,215
|
Параметр,
учитывающий распределение температуры в топке, М
|
0.59-0.2хг
[1,ф.5-12,с.28]
|
0.59-0.2·0,215=0,547
|
Коэффициент
избытка воздуха на выходе из топки, αт
|
[1,табл.4-5,с.24]
|
1,15
|
Присосы
воздуха в топке, Δαт
|
По
табл. 2-2
|
0,1
|
Температура
горячего воздуха, tг.в,0С
|
По
предварит. выбору
|
300
|
Энтальпия
горячего воздуха, Iг.в0, кДж/м3
|
По
Iϑ- таблице 2-4
|
4307,26
|
Энтальпия
присосов воздуха, Iпрс0, кДж/м3
|
∆αV(ct)в
[1,табл.2-4,с.14]
|
0,1·10,688·39=416,832
|
Количество
теплоты, вносимое в топку воздухом, QВ, кДж/м3
|
(αТ-ΔαТ)· Iг.в0+ΔαТIпрс0
[1,ф.5-17,с.29]
|
(1.15-0.1)·4307,26
+0.1·416,832 = 4526,791
|
Полезное
тепловыделение в топке, QТ, кДж/ м3
[1,ф.5-16,с.29]
|
|
|
Адиабатическая
температура горения, 0СПо Iϑ-
таблице 2-41994
|
|
|
Температура
газов на выходе из топки 0СПо предварительному выбору1000
|
|
|
Энтальпия
газов на выходе из топки, ,кДж/м3По Iϑ- таблице
2-420816,85
|
|
|
Средняя
суммарная теплоёмкость продуктов сгорания, Vср, кДж/(м3 *К)
[1,ф.5-18,с.30]
|
|
|
Объемная
доля: водяных паров, rН2О трехатомных газов, rRO2
|
По
табл.2-2 тоже
|
0,1648
0,0889
|
Суммарная
объемная доля трехотомных газов, rn
|
rН2О+
rRO2 [табл.2-2]
|
0,1648+0,0889=0,2537
|
Произведение
prns, м*МПа
|
prns
|
0,1·0,2537·1,608=0,04
|
Коэффициент
ослабления лучей трехатомными газами, kг,1/(м*МПа)
|
[1,ф.5-26,с.31]
|
8,633
|
Коэффициент
ослабления лучей, несветящейся частью среды, kнс, 1/(м*МПа)
|
rnkг
[1,ф.5-25,с.31]
|
0,2537·8,633=2,15
|
Коэффициент
ослабления лучей сажистыми частицами, кСЖ, 1/(м*МПа)
|
[1,ф.5-25,с.33]
|
2,847
|
Коэффициент
ослабления лучей, светящейся частью среды, kСВ, 1/(м*МПа)
|
kСВ=
kнс+ кСЖ [1,ф.5-31,с.33]
|
2,15+0,798=2,948
|
Степень
черноты: светящейся части, аСВ несветящейся части, аГ
|
[1,ф.5.29-5.30,с.29]
1-е-КсвPS 1-e-KнсPS
|
0.3775
0.2922
|
Степень
черноты факела,аФ
|
m*aСВ+(1-m)aг
[1,ф.5-28,с.32]
|
0,1·0,377+(1-0,1)·0,292=0,3887
|
Степень
черноты топки, аТ
[1,ф.5-20,с.30]
|
|
Тепловая
нагрузка стен топки, qF, кВт/м2
[1,ф.33]
|
|
|
Температура
газов на выходе из топки, 0С[1,ф.5-3,с.30]13644,57
|
|
|
Энтальпия
газов на выходе из топки, , кДж/м3По Iϑ- таблице
2-429685,49
|
|
|
Общее
тепловосприятие топки, QТЛ, кДж/м3
[1,ф.5-34,с.36]0,986·(44935,69-29685,49)=15036,69
|
|
|
Средняя
удельная тепловая нагрузка лучевоспринимающих поверхностей топки, qЛср
|
|
|
Полученная в результате расчета
температура газов на выходе из топки, отличается от предварительно принятой
менее чем на 0С;
следовательно, пересчета теплообмена не требуется. Полученная температура
удовлетворяет требованиям эксплуатации.
.7 Расчет фестона
При тепловом расчете парогенератора
фестон, как правило, не изменяют, а проверяют поверочным расчетом (таблица
2.7-1).
Таблица 2.7-1
Поверочный расчет фестона
Наименование
|
Формула
или способ определения
|
Расчет
|
Полная
площадь поверхности нагрева, Н, м2
|
По
конструктивным размерам
|
17
|
Площадь
поверхности труб боковых экранов, находящихся в зоне фестона Ндоп, м2
|
То
же
|
1
|
Диаметр
труб, d, мм
|
То
же
|
60×3
|
Относительный
шаг труб, мм
|
То
же
|
1,5
|
Количество
рядов труб, z2,шт
|
То
же
|
1
|
Длина
трубы, м
|
То
же
|
42
|
Площадь
живого сечения для прохода газов, F, м2
|
АВ-z1dl
|
1,2·6,96-42·0,06·1,2=5,328
|
Эффективная
толщина излучающего слоя, s, м
[1,ф.6-20,с.46]
|
|
|
Температура
газов перед фестоном, ,0СИз
расчета топки1364,57
|
|
|
Энтальпия
газов перед фестоном, , кДж/м3Из
расчета топки29685,49
|
|
|
Температура
газов за фестоном, , 0СПо
предварительному выбору1250
|
|
|
Энтальпия
газов за фестоном, `,
кДж/кгПо I- таблице 2-429683,85
|
|
|
Количество
теплоты, отданное фестону, Qг, кДж/кг
[1,ф.6-1,с.38]0,986·(29685,49-27849,9)=1776,84
|
|
|
Температура
кипения при давлении в барабане(pБ=13,3 МПа), tкип, 0С
|
[1,табл.VI-7,с.179]
|
195
|
Средняя
температура газов, ϑср,0С
|
0,5(1364,57+1250)=1307,2
|
|
Средний
температурный напор, Δt,0C
|
ср-tкип
[1,ф.6-34,с.48]
|
1307,2-195=1112,2
|
Средняя
скорость газов, w, м/с
[1,ф.6-16,с.44]
|
|
|
Коэффициент
теплоотдачи конвекцией, αК, кВт/(м2К)
|
[1,рис.6-5,с.43]
|
57·0,96·0,6·1,01=33,16
|
Суммарная
поглощательная способность трехатомных газов, prns, м*Мпа
|
prns
[1,с.31]
|
0,1·0,2537·1,6=0,0405
|
Коэффициент
ослабления лучей трехатомными газами,кг,1/(м*МПа)
|
[1,ф.5-26,с.31]
|
8,346
|
Коэффициент
ослабления лучей, несветящейся частью среды, kнс, 1/(м*МПа)
|
rnkг
[1,ф.5-25,с.31]
|
0,2537·8,346=2,11
|
Коэффициент
ослабления лучей сажистыми частицами, кСЖ, 1/(м*МПа)
|
[1,ф.5-32,с.33]
|
0,856
|
Коэффициент
ослабления лучей, светящейся частью среды, kСВ, 1/(м*МПа)
|
kСВ=
kнс+ кСЖ
|
2,11+0,856=2,96
|
Степень
черноты: светящейся части, аСВ несветящейся части, аГ
|
[1,ф.5-31][5-32,с.29]
1-е-КсвPS 1-e-KнсPS
|
0,377
0,286
|
Степень
черноты излучающей среды, а
|
m·aСВ+(1-m)aг
[1,ф.5-28,с.32]
|
0,1·0,377+(1-00,1)·0,286=0,2951
|
Температура
загрязнённой стенки трубы, tст, 0С
|
tКИП+Δt
|
195+80=275
|
Коэффициент
теплоотдачи излучением, αЛ, Вт/(м2К)
|
[1,ф.6-13,с.41]
|
200·0,2951·0,98=57,839
|
Коэффициент
использования поверхности нагрева, ξ
|
[1,с.41]
|
0,9
|
Коэффициент
теплоотдачи от газов к стенке, a1, Вт/(м2К)
|
ξ(αл+αк)
|
0,9(57,839+2,96)=54,719
|
Коэффициент
загрязнения, ɛ м2К/Вт
|
[1,рис.6-1,с.40]
|
0,0036·1,7+0,005=0,011
|
Коэффициент
теплопередачи k, Вт/м2К
[1,ф.6-5,с.39]
|
|
Тепловосприятие
фестона по уравнению теплопередачи, Qф, кДж/м3
[1,ф.7-3,с.53]
|
|
Тепловосприятие
настенных труб, QДОП, кДж/кг
[1,с.53]
|
|
|
Суммарное
тепловосприятие газохода фестона, QT, кДж/кг
|
Qф+
QДОП
|
1750,85+102,99=1853,84
|
Расхождение
расчетных тепловосприятий, DQ, %
|
|
|
.8 Расчет перегревателя
Перегреватель одноступенчатый, с
пароохладителем, установленным на стороне насыщенного пара. Перегреватель имеет
шахматное расположение труб.
Коэффициент теплопередачи гладкотрубных
коридорных пучков перегревателя рассчитывается с учетом коэффициента тепловой
эффективности ϕ, используя формулу (6-7). Влияние излучения газового
объема, расположенного перед перегревателем, на коэффициент теплопередачи
учитываем путем увеличения расчетного значения коэффициента теплопередачи
излучением по формуле (6-34).
Конструктивные размеры и характеристики
перегревателя, взятые из чертежей и паспортных данных парогенераторов, сводим в
таблицу 2.8-1.
Поверочный расчет перегревателя сводим в таблицу
2.8-2.
Таблица 2.8-1
Конструктивные размеры и характеристики
перегревателя
Наименование
|
Расчетная
формула или способ определения
|
Расчет
|
Диаметр
труб, d/dВН, мм
|
По
конструктивным размерам
|
28/22
|
Количество
труб в ряду (поперек газохода) z1, шт
|
То
же
|
40
|
Количество
рядов труб ,z2, шт
|
То
же
|
2
|
Средний
шаг труб, s1, мм
|
То
же
|
42
|
S2,
мм
|
То
же
|
70
|
Расположение
труб в пучке
|
То
же
|
шахматное
|
Характер
омывания
|
То
же
|
поперечное
|
Средняя
длина змеевика, l, м
|
То
же
|
1,2
|
Cуммарная
длина труб,∑l,м²
|
То
же
|
282
|
Полная
площадь поверхности нагрева, H, м2
|
То
же
|
24,8
|
Площадь
живого сечения для газов, F’, м2
|
a’b’
- l’z1d [1,ф.6-20,с.46]
|
1,2·6,963-1,2·40·0,028=7,008
|
То
же на выходе, F’’,м²
|
a’’b’’
- l’’z1d [1,ф.6-20,с.46]
|
1,02·6,96-1,02·40·0,028=5,84
|
Средняя
площадь живого сечения газохода, FCP, м²
|
2·F’
·F’’/ F’ +F’’ [1,ф.6-24,с.47]
|
6,37
|
Количество
параллельно включенных змеевиков ( по пару), m, шт
|
По
конструктивным размерам
|
117
|
Площадь
живого сечения для прохода пара, f, м2
|
π·d2ст·m/4
[1,с.93]
|
3,14·0.0222·177/4=0.044
|
Таблица 2.8-2
Поверочный расчет перегревателя
Наименование
|
Расчетная
формула или способ определения
|
Расчет
|
Диаметр
труб, d/dВН, мм
|
По
конструктивным размерам
|
28/22
|
Площадь
поверхности нагрева, Н, м2
|
То
же
|
24,8
|
Температура
пара на выходе из перегревателя, t``, 0С
|
По
заданию
|
248
|
То
же на входе в перегреватель, t`, 0С
|
По
выбору
|
200,4
|
Давление
пара: на выходе, р``, МПа на входе, р`, МПа
|
По
заданию По выбору
|
1,36
1,57
|
Удельная
энтальпия пара : на выходе , i``П, кДж/ м3 на входе, i`П, кДж/м3
|
[1,табл.VI-8,с.180]
То же
|
2929,05
2806,8
|
Суммарное
тепловосприятие ступени, Q, кДж/м3
[1,ф.8-1,с.56]
|
|
|
Средняя
удельная тепловая нагрузка лучевоспринимающих поверхностей топки, qЛСР,
кВт/м2
|
Из
расчета топки
|
198,2
|
Коэффициент
распределения тепловой нагрузки: по высоте, В между стенами, СТ
|
[1,рис.5-9,с.36] [1,табл.5-7,с.36]
|
1,3 1
|
Удельное
лучистое тепловосприятие выходного окна топки, qЛ, кВт/м2
|
ВСТ
qЛСР [1,ф.5-36,.с37]
|
1·1,3·198,2=257,66
|
Угловой
коэффициент фестона, хФ
|
[1,рис.5-1,с.26]
|
0,95
|
Площадь
поперечного сечения газохода перед ступенью, FГ`, м2
|
a`b`
[1,с.94]
|
1,2·6,96=8,352
|
Лучистое
тепловосприятие ступени ,Qл, кДж/ м3
[1,ф.8-7,с.57]
|
|
|
Конвективное
тепловосприятие ступени, QK, кДж/ м3
|
Q-QЛ
[1,ф.8-5,с.57]
|
1809-233,89=1575,11
|
Температура
газов перед перегревателем, ϑ`, 0С
|
Из
расчета фестона
|
1250
|
Энтальпия
газов на входе в перегреватель, I`, кДж/м3
|
То
же
|
27849,9
|
То
же на выходе из ступени, I``, кДж/ м3
[1,ф.8-12,с.57]
|
|
|
Температура
газов на выходе из ступени, `, 0С
|
По
I-таблице 2-4
|
1100
|
Средняя
температура газов, ср, 0С
|
0,5(1100+125)=1175
|
|
Средняя
скорость газов в ступени, wГ, м/с
[1,ф.6-16
и 6-17,с.44]
|
|
|
Коэффициент
теплоотдачи конвекцией,К,Вт/(м2К)
|
[1,табл.VI-8,с.178]
|
74·0,7·1,01·1=52,318
|
Средняя
температура пара, tСР, 0С
|
0.5(t`+t``)
|
0.5(248+200,4)=224,2
|
Объем
пара при средней температуре, vП, м3/кг
|
[1,табл.VI-8,с.178]
|
0,154
|
Средняя
скорость пара, wП, м/с
[1,ф.6-16
и ф.6-19,с.44]
|
|
|
Коэффициент
теплоотдачи от стенки к пару, 2, Вт/(м2К)
|
[1,рис.6-8,с.46]
|
1,05·860=903
|
Толщина
излучающего слоя, s, м
[1,ф.6-33,с.48]
|
|
|
Суммарная
поглощательная способность трехатомных газов, prns, м*МПа
|
prns
[1,с.31]
|
0,1·0,2446·0.1=0,00246
|
Коэффициент
ослабления лучей трехатомными газами, кГ,1/(м*МПа)
|
[1,рис.5-5,с.32]
|
29
|
Коэффициент
ослабления лучей, несветящейся частью среды, kнс, 1/(м*МПа)
|
rnkг
[1,ф.5-25,с.32]
|
0,2446·29=7,093
|
Коэффициент
ослабления лучей сажистыми частицами, кСЖ, 1/(м*МПа)
|
[1,ф.5-32,с.33]
|
0,97
|
Коэффициент
ослабления лучей, светящейся частью среды, kСВ, 1/(м*МПа)
|
kСВ=
kнс+ кСЖ [1,ф.5-31,с.33]
|
7,093+0,97=6,88
|
Степень
черноты: светящейся части, аСВ несветящейся части, аГ
|
[1,ф.5-29
и 5-30,с.32] 1-е-КсвPS 1-e-KнсPS
|
0,0664
0,0684
|
Степень
черноты факела, аФ
|
m·aСВ+(1-m)aг
[1,ф.5-28,с.32]
|
0,1·0,0664+(1-0,1)·0,0684=0,0682
|
Коэффициент
загрязнения,ɛ,м²К/Вт
|
[1,ф.6-8,с.32]
(ɛ =ɛа·Cd +∆ɛ)
|
0,0042
|
Температура
загрязненной стенки трубы, tСТ ,°C
|
tcp
+(ɛ+1/ α2 )·
Bp /H·Q [1,ф.6-35,с.48]
|
224,2+(0,00871+1/903)·
0,46/24,8·1809=224,5
|
Коэффициент
теплоотдачи излучением, Л, Вт/(м2К)
|
[1,рис.6-12,с.47]
|
0,068·248·0,9=15,22
|
Коэффициент
теплоотдачи от газов к стенке, 1, Вт/(м2К)
|
Л+К)
[1,ф.6-13,с.41]
|
0,9·(15,22+42,318)=60,7896
|
Коэффициент
тепловой эффективности,
|
[1,табл.6-2,с.40]
|
0,8
|
Коэффициент
теплопередачи, к, Вт/(м2К)
[1,ф.6-6,с.39]
|
|
|
Разность
температур между газами и паром: наибольшая, tБ, 0С наименьшая, tм,
0С
|
-t``
`-t`
|
1250-248=1002
1175-200,4=974,6
|
Температурный
напор при противотоке, tПРТ, 0С
[1,ф.6-37,с.49]
|
|
|
Площадь
поверхности нагрева прямоточного участка,ПРМ , м²
|
По
конструктивным размерам
|
12,4
|
Полная
площадь поверхности нагрева, Н, м²
|
То
же
|
Параметр,А
|
ПРМ
/Н [1,c.50]
|
12,4/24,8=0,5
|
Полный
перепад температур газов,∆ϑ, 0С
|
[1,c.49]
|
1250-1100=150
|
То
же пара, ∆t, 0С
|
t``-t`
[1,c.49]
|
248-200,4=47,6
|
Параметр,
Р
|
[1,с.50]
|
|
Параметр
R
|
∆ϑ∆
[1,с.50]
|
150/47,6=3,15
|
Коэффициент
перехода к сложной схеме,ψ
|
[1,рис.6-14,с.49]
|
0,98
|
Температурный
перепад, ∆t’,°C
|
ψ·∆ПРМ
[1,ф.6-39,с.49]
|
0,98·988,35=968,58
|
Тепловосприятие
ступени по уравнению теплообмена, QТ, кДж/м3
[1,ф.6-2,с.38]
|
|
Расхождение
расчетных тепловосприятий, ΔQ
[1,ф.7-4,с.53]
|
|
.9 Расчет испарительного пучка
Испарительные пучки непосредственно связаны с
барабаном и определяет общую компоновку парогенератора. Поэтому их
реконструкция с изменением площади поверхностей нагрева или конструктивных
характеристик связана с большими трудностями и значительными капитальными
затратами. Поэтому испарительные пучки, как и фестон, только, как правило,
проверяют. Расчет ведем по таблице 2.9-1.
Таблица 2.9-1.
Поверочный расчет испарительного пучка
Наименование
|
Формула
или способ определения
|
Расчет
|
Полная
площадь поверхности нагрева, Н, м2
|
По
конструктивным размерам
|
165
|
Диаметр
труб, d, мм
|
То
же
|
603
|
Шаг
труб, продольный, мм поперечный, мм
|
То
же
|
2
1,5
|
Количество
рядов труб, z2,шт
|
То
же
|
14
|
Количество
труб в ряду,z1,шт
|
То
же
|
10
|
Расположение
труб в пучке
|
То
же
|
шахматное
|
Характер
омывания
|
То
же
|
поперечное
|
Средняя
длина труб,l ,м
|
То
же
|
2,75
|
Размеры
сечения газохода поперек движения газов, м
|
А
В
|
1,0
6,96
|
Площадь
живого сечения для прохода газов, F, м2
|
АВ-z1dl
[1,ф.6-33,с.48]
|
1·6,96-10·0,06·2,75=5,31
|
Эффективная
толщина излучающего слоя, s, м
[1,ф.6-33,с.48]0,152
|
|
|
Температура
газов перед пучком, `, 0С
|
Из
расчета перегревателя
|
1100
|
Энтальпия
газов перед пучком, I`, кДж/м3
|
То
же
|
26273,27
|
Температура
газов ϑ``, 0С
|
По
предварительному выбору
|
725
|
Энтальпия
газов за пучком, I``, кДж/ м3
|
По
I- таблице 2-4
|
16682,78
|
Количество
теплоты, отданное пучку, Qг, кДж/ м3
|
(I’-I’’+I0ПРС)
[1,ф.6-1,с.38]
|
0,986·(26273,27-16682,78+0,05·
·416,83) =9476,8
|
Температура
кипения при давлении в барабане(pБ=2.64 МПа)
|
[1,табл.VI-7,с.179]
|
195
|
Средняя
температура газов, ср,0С
|
0,5(``+`)
|
0.5·(1100+725)=912,5
|
Средний
температурный напор, Δt,0C
|
ср-tкип
|
912,5-195=717,5
|
Средняя
скорость газов, w, м/с
[1,ф.6-16
и 6-17,с.44]
|
|
|
Коэффициент
теплоотдачи конвекцией, К, кВт/(м2К)
|
[1,рис.6-5,с.43]
|
49·0,9·1,02·1=44,982
|
Суммарная
поглощательная способность трехатомных газов, prns, м*Мпа
|
prns
[1,с.31]
|
0,1·0,2363·0,152=0,00359
|
Коэффициент
ослабления лучей трехатомными газами,кг,1/(м*МПа)
|
[1,рис.5-26,с.31]
|
10,81
|
Коэффициент
ослабления лучей, несветящейся частью среды, kнс, 1/(м*МПа)
|
rnkг
[1,ф.5-25,с.31]
|
0,2363·10,81=2,55
|
Коэффициент
ослабления лучей сажистыми частицами, кСЖ, 1/(м*МПа)
|
[1,ф.5-32,с.33]
|
0,422
|
Коэффициент
ослабления лучей, светящейся частью среды, kСВ, 1/(м*МПа)
|
kСВ=
kнс+ кСЖ [1,ф.5-31,с.33]
|
2,55+0,422=2,972
|
Степень
черноты: светящейся части, аСВ несветящейся части, аГ
|
[1,ф.5-29
и 5-30,с.32] 1-е-КсвPS 1-e-KнсPS
|
0,0441
0,0392
|
Степень
черноты излучающей среды, а
|
m·aСВ+(1-m)aг
[1,ф.5-28,с.32]
|
0,1·0,0441+(1-0,1)·0,0392=0,03969
|
Температура
загрязнённой стенки трубы, tст, 0С
|
tКИП+t
|
195+80=275
|
Коэффициент
теплоотдачи излучением, Л, Вт/(м2К)
|
[1,рис.6.12,с.47]
|
7152·0,03969·0,99=5,97
|
Коэффициент
использования поверхности нагрева,
|
Конструктивно
|
0,9
|
Коэффициент
теплоотдачи от газов к стенке, 1, Вт/(м2К)
|
Л+К)
[1,ф.6-13,с.41]
|
0,9·(5,97+44,982)=46,456
|
Коэффициент
загрязнения, м2К/Вт
|
[1,ф.6-8,с.32]
|
0,001148
|
Коэффициент
теплопередачи k, Вт/м2К
[1,ф.6-5,с.39]
|
|
Тепловосприятие
по уравнению теплопередачи, QТ, кДж/кг
[1,ф.6-2,с.38]
|
|
Расхождение
расчетных тепловосприятий, Q, %
[1,ф.7-4,с.53]
|
|
.10 Расчет хвостовых поверхностей
Расчет воздухоподогревателя и экономайзера будем
вести в соответствии с методикой, описанной на стр. 109-111, [1] . Используя
чертежи и техническую документацию парогенератора БКЗ-210-140, составляем
таблицы конструктивных размеров и характеристик его экономайзера и
воздухоподогревателя.
После расчета хвостовых поверхностей определяем
невязку теплового баланса парогенератора.
.10.1 Расчёт воздухоподогревателя
Таблица 2.10.1-1.
Конструктивные размеры и характеристики
воздухоподогревателя
Наименование
|
Размер
|
Диаметр
труб и толщина стенки, d*d,
мм
|
40
|
Длина
труб, L, м
|
37
|
Расположение
труб
|
Продольные
|
Количество
ходов по воздуху, n, шт
|
1
|
Количество
труб в ряду поперек движения воздуха, z1, шт
|
84
|
Количество
рядов труб вдоль движения воздуха, z2, шт
|
27
|
Шаг
труб: поперечный, s1, мм продольный, s2, мм
|
55
50
|
Относительный
шаг: поперечный, s1/d продольный, s2/d
|
1,375
1,25
|
Количество
параллельно включенных труб (по газу), z0 , шт
|
1251
|
Площадь
живого сечения для прохода газов, FГ, м2
|
2,4
|
Ширина
сечения воздушного канала, В,м
|
2,374
|
Средняя
высота воздушного канала,h ,м
|
1,6
|
Площадь
живого сечения для прохода воздуха, FВ, м2
|
2,04
|
Площадь
поверхности нагрева, Н, м2
|
242
|
Таблица 2.10.1-2
Поверочный расчет воздухоподогревателя
Наименование
|
Расчетная
формула или способ определения
|
Расчет
|
Диаметр
труб, ,мм
|
По
конструктивным размерам
|
40х1,5
|
Относительный
шаг труб: поперечный, s1/d продольный, s2/d
|
То
же
|
1,375
1,25
|
Количество
рядов труб, z1 ,шт
|
То
же
|
27
|
Количество
труб в ряду, z2 ,шт
|
То
же
|
84
|
Площадь
живого сечения для прохода гвзов, FГ ,м²
|
То
же
|
2,4
|
То
же для прохода воздуха, FВ,м²
|
То
же
|
2,04
|
Площадь
поверхности нагрева, Н,м²
|
То
же
|
242
|
Температура
газов на выходе, ϑ``, °С
|
По
заданию
|
160
|
Энтальпия
газов на выходе, I``, кДж/кг
|
По
Iϑ- таблице 2-4
|
7692,791
|
Температура
воздуха на входе, t`, 0С
|
По
выбору
|
30
|
Энтальпия
теоретического количества холодного воздуха Iх.В0, кДж/кг
|
По
I- таблице 2-4
|
416,832
|
Температура
воздуха на выходе , t``, 0С
|
По
выбору
|
300
|
Энтальпия
теоретического количества воздуха на выходе, I0`, кДж/кг
|
По
I- таблице 2-4
|
4307,264
|
Отношение
расходов воздуха на выходе из горячей части к теоретическому, β’’1
|
αт-Δ αт
[1,ф.9-2,с.62]
|
1,15-0,05=1,1
|
Тепловосприятие
ступени, Q,кДж/кг
[1,ф.9-1,с.61]
|
|
|
Средняя
температура воздуха в ступени,t , С
|
0,5(t`+t``)
|
0,5·(30+300)=165
|
Температура
газов на выходе, ϑ``, °С
|
Из
расчета экономайзера
|
350
|
Энтальпия
газов на входе в ступень, I`, кДж/кг
|
По
I- таблице 2-4
|
16682,78
|
Средняя
температура газов, ϑСР, 0С
|
0,5(`)
|
0,5·(160+350)=255
|
Средняя
скорость газов, wГ, м/с
[1,ф.6-16
и 6-17,с.44]
|
|
Коэффициент
теплоотдачи от газов к стенке, α1, Вт/(м2·К)
[1,рис.6-7,с.45]48·1,05·0,94=47,37
|
|
Средняя
скорость воздуха, wВ, м/с
[1,ф.6-16
и 6-18,с.44]
Коэффициент
теплоотдачи с воздушной стороны, α2, Вт/(м2К)
[1,рис.6-7,с.45]
·1,05·0,98=65,85
|
|
|
Коэффициент
использования поверхности нагрева,
|
[1,табл.6-3,с.41]
|
0,85
|
Коэффициент
теплопередачи, к, Вт/(м²·К)
[1,ф.6-10,с.40]
|
|
Разность
температур между средами: наибольшая, ΔtБ, 0С наименьшая, ΔtМ, 0С
-300=425
350-30=320
|
|
|
Отношение,
ΔtБ / ΔtМ
|
ΔtБ / ΔtМ [1,c.49]
|
1,32<1,7
|
Температурный
напор при противотоке, ∆tПРТ, 0С
|
0,5·(
ΔtБ
+ΔtМ )
[1,ф.6-38,с.50]
|
0,5·(425+320)=372,5
|
Перепад
температур: наибольший, τБ, 0С
наименьший, τМ, 0С [1,c.49]
``-t`
-350=375
Параметр
Р
[1,с.50]
270/(725-30)=0,388
|
|
|
Параметр
R
|
τБ/τМ [1,с.50]
|
375/270=1,38
|
Коэффициент
ψ
|
[1,рис.6-16,с.51]
|
0,98
|
Температурный
перепад,∆t, °C
|
ψ·∆
tПРТ
[1,рис.5-39,c.50]
|
0,98·372,5=331,5
|
Тепловосприятие
ступени, QТ, кДж/кг
[1,ф.6-2,с.38]
|
|
Расхождение
расчетных тепловосприятий, Q,%
[1,ф.7-4,с.53]
|
|
2.10.2 Расчёт экономайзера
Таблица 2.10.2-1
Конструктивные размеры и характеристики
экономайзера
Наименование
|
Размер
|
Характеристика
одной трубы: длина, L, м
|
3
|
Площадь
поверхности нагрева с газовой стороны, Н’, м2
|
|
Площадь
живого сечения для прохода газов, F’, м2
|
|
Количество
труб в горизонтальном ряду, z1 ,шт
|
20
|
Количество
горизонтальных рядов, z2 ,шт
|
10
|
Площадь
поверхности нагрева с газовой стороны, Н, м2
|
590
|
Площадь
живого сечения для прохода газов, F, м2
|
2,4
|
Площадь
живого сечения для прохода воды, f, м2
|
1,84
|
Таблица 2.10.2-2
Поверочный расчет экономайзера
Наименование
|
Расчетная
формула или способ определения
|
Расчет
|
Диаметр
труб,d ,мм
|
По
конструктивным размерам
|
76х8
|
Площадь
поверхности нагрева,Н,м²
|
То
же
|
531
|
Площадь
живого сечения для прохода газов, FГ ,м²
|
То
же
|
2,4
|
Расположение
труб со стороны газа
|
То
же
|
Коридорное
|
Температура
газов на входе ϑ`, 0С
|
Из
расчета испарительного пучка
|
725
|
Температура
газов на выходе ϑ``, 0С
|
По
выбору
|
350
|
Энтальпия
газов на входе, I`, кДж/м3
|
По
Iϑ- таблице 2-4
|
7692,79
|
Энтальпия
газов на выходе, I``, кДж/м3
|
По
Iϑ- таблице 2-4
|
3120,67
|
Тепловосприятие
ступени (теплота, отданная газами), QГ,кДж/кг
|
ϕ(I’-I’’+∆α
IПРС
) [1ф.6-1,с38]
|
0,98·(7692,79-3120,7+0,1·416,83)=4549,2
|
Температура
воды на выходе, t``, 0С
|
По
выбору
|
144
|
Удельная
энтальпия воды на выходе,i’’ , кДж/ кг
|
[1,табл.VI-6,с.178]
|
611
|
Температура
воды на входе, t`, 0С
|
По
заданию
|
100
|
Удельная
энтальпия воды на входе,i’ , кДж/ кг
|
[1,табл.VI-6,с.178]
|
419,7
|
Средняя
температура воды , t, 0С
|
0,5(t`+t``)
|
0.5·(100+144)
=105
|
Расход
воды на продувку Dпр, кг/с
|
Dпр
=p·D/100 [1,ф.3-15,с.18]
|
3·6,8/100=0,204
|
Расход
воды через экономайзер кг/с
|
Dэк
= D + Dпр [1,ф.9-5,с.62]
|
6,8+0,208=7,004
|
Скорость
воды в трубах, w ,м/с
|
Dэк·
νср /ψ [1,ф.6-16
и 6-19,с.44]
|
|
0,5·(’’+’)
|
0,5·(350+725)=537,5
|
Средняя
скорость газов wГ, ,м/с
[1,ф.6-16
и 6-17,с.44]
|
|
|
Коэффициент
теплоотдачи конвекцией,αк,
Вт/(м2К)
|
[1,рис.6-6,с.44]
42·0,91·0,98·1,11=41,57
|
|
Эффективная
толщина излучающего слоя,s,м
[1,ф.6-33,с.48]
|
|
|
Суммарная
поглощательная способность трехатомных газов, prns ,м·МПа
|
[1,с.31]
0,1·0,2296·0,678=0,015
|
|
Коэффициент
ослабления лучей трехатомными газами, kГ,1/(м·МПа)
|
[1,рис.5-5,с.32]
|
22
|
Коэффициент
ослабления лучей, несветящейся частью среды, kНС ,1/(м·МПа)
|
rn
kГ [1,ф.5-25,с.31]
|
0,2296·22=5,051
|
Коэффициент
ослабления лучей сажистыми частицами, кСЖ,1/м·МПа
|
[1,ф.5-32,с.33]
|
0,047
|
Коэффициент
ослабления лучей светящейся частью среды, kСВ ,1/м·Мпа
|
kСВ
= kНС + кСЖ [1,ф.5-31,с.33]
|
0,051+0,047=5,09
|
Степень
черноты: светящейся части, aСВ несветящейся части,aГ [1,ф.(5-29)-(5-30),с.32]
,29
Степень
черноты факела,
αф
[1,ф.5-28,с.32]0,1·0,29+(1-0,1)·0,28=0,281
|
|
Температура
загрязненной стенки трубы, tсm ,°С
[1,ф.6-34,с.48]122+60=182
|
|
|
Коэффициент
теплоотдачи излучением,
αл
,Вт/(м²·К)
|
[1,рис.6-12,с.47]
32·0,281·0,98=8,812
|
|
Коэффициент
теплоотдачи от газов к стенке, α1,Вт/(м²·К)
[1,рис.6-13,с.41]
0,9·(41,57+8,812)=45,34
|
|
|
Коэффициент
загрязнения,ɛ,м²·К/Вт
|
[1,ф.6-8,с.39]
|
0,00637
|
Коэффициент
теплопередачи, к, Вт/м²·К
|
[1,ф.6-5,с.39]
|
|
Разность
температур между средами: наибольшая, ΔtБ, 0С наименьшая, ΔtМ, 0С [1,с.49]
[1,с.49]
-144=206
160-100=60
|
|
|
Отношение
ΔtБ / ΔtМ
|
ΔtБ / ΔtМ [1,с.49]
|
206/60=3,6
|
Температурный
напор, ∆t, 0С
[1,ф.6-37,с.49]
|
|
Тепловосприятие
ступени, QТ ,кДж/кг
[1,ф.6-2,с.38]
|
|
Расхождение
расчетных тепловосприятий, ΔQ, %
[1,ф.7-4,с.53]
|
|
2.11 Расчет невязки теплового баланса
парогенератора
Таблица 2.11-1
Расчет невязки теплового баланса парогенератора
Наименование
|
Расчетная
формула или способ определения
|
Расчет
|
Расчетная
температура горячего воздуха, tГ.В,0С
|
Из
расчета воздухоподогревателя
|
300
|
Энтальпия
горячего воздуха, I0Г.В, кДж/ м3
|
То
же
|
4307,264
|
Количество
теплоты, вносимое в топку воздухом, QB, кДж/ м3
|
ТТ)·I0B+Т·I0ПР
[1,ф.5-17,с.29]
|
(1,15-0,1)·4307,264+0,1·416,83=
4564,3
|
Полезное
тепловыделение в топке, QT, кДж/кг
[1,ф.5-24,с.36]
|
|
Лучистое
тепловосприятие топки, QТЛ, кДж/кг
[1,ф.5-34,с.36]
(44973,2-20816)·0,98=23819
|
|
Расчетная
невязка теплового баланса, Q, кДж/кг
[1,ф.9-13,с.66]40611,96·0,919-(23819+1776,84+1630,1+
+947,8+4396,18+4549,2)=203,27
|
|
Невязка,
%
[1,с.66]
|
|
3. Выводы
В результате расчета были получены следующие
расхождения величин: для фестона расхождение составило 4,33%, для перегревателя
2,7%, для котельного пучка - 16,5%, для экономайзера - 3,5%, для
воздухоподогревателя - 4,4%, невязка теплового баланса составила 0,5005%, что
на 0,005% больше нормативной невязкости 0,5%
Значения столь больших расхождений расчетных
величин можно объяснить тем, что практически все коэффициенты для расчетных
формул были взяты из различных рисунков и номограмм, что соответственно не
позволяет определить их точно. Кроме того, в настоящее время не существует
универсальных формул, которые бы учитывали все условия протекания теплооблема,
что дополнительную погрешность в расчете.
В результате теплового расчета котельного
агрегата типа ДЕ-25-14 по имеющимся конструктивным характеристикам при заданной
нагрузке и топливе были определены температуры воды, пара, воздуха и продуктов
сгорания на границах между поверхностями нагрева, КПД агрегата, расход топлива.
В результате были получены данные необходимые для выбора вспомогательного
оборудования и выполнения гидравлических, аэродинамических и прочностных
расчетов.
Кроме того, проведение расчета позволило
ознакомится с особенностями расчета составных частей парогенератора и углубить
знания о конструкции и компоновке котельного агрегата.