∆t 300 = 666,5 – 194,1 = 472,4

Рассчитываем среднюю скорость ωг, м/с, продуктов сгорания в поверхности нагрева

             (43)

где Вр – расчетный расход топлива, м3/с;

F – площадь живого сечения для прохода продуктов сгорания, м2;

Vг – объем продуктов сгорания на 1 м3 газообразного топлива, м3/м3;

υ – средняя расчетная температура продуктов сгорания, 0С.  

Определяем коэффициент теплоотдачи конвекцией αк, Вт/(м2·К), от продуктов сгорания к поверхности нагрева; при поперечном омывании коридорных пучков

αк = αн сzсsсф                              (44)

где αн – коэффициент теплоотдачи, определяемый по номограмме рис.6.1 [2] при поперечном омывании коридорных пучков, Вт/(м2·К); αн400=95, αн300= 91;

сz – поправка на число рядов труб по ходу продуктов сгорания; сz400=1, сz300=1;

сs – поправка на компоновку пучка; сs400=1, сs300=1;

сф – коэффициент, учитывающий влияние измерения физических параметров потока; сф400=1,09, сф300=1,11.

α500к=95*1*1*1,09=103,5

α400к=91*1*1*1,11=101

Вычисляем степень черноты газового потока. При этом вычисляем суммарную оптическую толщину

kрs = ( kг rп) ps                                (45)

где kг – коэффициент ослабления лучей трехатомными газами;

р – давление в газоходе, МПа; для котлов без наддува принимаем равным 0,1.

Определяем толщину излучающего слоя s,м, для гладкотрубных пучков

s =                (46)

s =

kрs 400 =34,69*0,253* 0,1*0,177=0,155

kрs 300 =35,59*0,253*0,1*0,177=0,159

Определяем коэффициент теплоотдачи αл, Вт/(м2·К), учитывающий передачу теплоты излучением в конвективных поверхностях нагрева для незапыленного потока при сжигании газообразного топлива

αл =αн а сг                                  (47)

где αн – коэффициент теплоотдачи, Вт/(м2·К), определяем по номограмме на рис.6.4 [2];

а – степень черноты;

сг – коэффициент, определяем по рис.6.4 [2].

Для определения αн и коэффициент сг определяем температуру tз, 0С, загрязненной стенки

tз = t + ∆t                                          (48)

где t – средняя температура окружающей среды, 0С; для паровых котлов принимаем равной температуре насыщения при давлении в котле;

∆t – при сжигании газообразного топлива принимаем равной 250С.

tз = 194,1 + 25 = 219,1

α400н =45; α300н =33

а400 = 0,14; а300 = 0,15

сг400 = 0,98; сг300 = 0,93

αл400 =45*0,14*0,98 = 6,4

αл 300 =33*0,15*0,93 = 4,7

Подсчитываем суммарный коэффициент теплоотдачи α1, Вт/(м2·К), от продуктов сгорания к поверхности нагрева

α1 = ξ (αк+ αл)                                   (49)

где    ξ – коэффициент использования, учитывающий уменьшение тепловосприятия поверхности нагрева вследствие неравномерного омывания ее продуктами сгорания, частичного протекания продуктов сгорания мимо нее и образования застойных зон; для поперечно омываемых пучков принимаем равным 1.

α1400 =1(103,5+6,4)=109,9

α1300 =1(101+4,7)=105,7

Вычисляем коэффициент теплопередачи К, Вт/(м2·К)

К = α1 ψ                                            (50)

где    ψ – коэффициент тепловой эффективности, определяемый из табл.6.2 [2]; принимаем равным 0,85.

К400 = 0,85*109,9 = 93,5

К300 = 0,85*105,7 = 89,8

Определяем количество теплоты Qт, кДж/м3, воспринятое поверхностью нагрева

             (51)

где    Δt – температурный напор, 0С, определяемый для испарительной конвективной поверхности нагрева

               (52)

По принятым двум значениям температуры υ′ и υ″ полученным двум значениям Qб и Qт производим графическую интерполяцию для определения температуры продуктов сгорания после поверхности нагрева. Температура υ″ на выходе из первого конвективного пучка равна 3700С.

Расчет второго конвективного пучка производим по формулам в соответствии с источником [2] аналогично первому конвективному пучку.

Предварительно принимаем два значения температур после рассчитанного газохода υ″ =3000С и υ″ =2000С. Далее весь расчет ведем для двух принятых температур.

Определяем теплоту Qб ,кДж/м3, отданную продуктами сгорания по формуле

Qб = φ (H′– H″+ Δαк * H0прс)

Q300б = 0,975 (7422–3945+0,1*399,2) =3897

Q200б = 0,975 (7422–5980+0,1*399,2) =1912

Определяем расчётную температуру потока υ, 0С, продуктов сгорания в конвективной поверхности по формуле

υ 300=(370+ 300) / 2=335

υ 200=(370+200) / 2=285

Определяем температурный напор ∆t, 0С, по формуле (42)

∆t = υ – tк

∆t 300 = 335 – 194,1 = 140,9

∆t 200 = 285 – 194,1 = 90,9

Рассчитываем среднюю скорость ωг, м/с, продуктов сгорания в поверхности нагрева по формуле

Определяем коэффициент теплоотдачи конвекцией αк, Вт/(м2·К), от продуктов сгорания к поверхности нагрева; при поперечном омывании коридорных пучков по формуле

αк = αн сzсsсф

αн300=73, αн200= 68

сz300=1, сz200=1

сs300=1, сs200=1

сф300=1,11, сф200=1,15

α300к=73*1*1*1,11=81

α300к=68*1*1*1,15=78,2

Вычисляем степень черноты газового потока. При этом вычисляем суммарную оптическую толщину по формуле

kрs = ( kг rп) ps

Определяем толщину излучающего слоя s, м, для гладкотрубных пучков по формуле

s = 

s =

kрs 300 =40,6*0,236* 0,1*0,177=0,17

kрs 200 =42,5*0,236*0,1*0,177=0,18

Определяем коэффициент теплоотдачи αл, Вт/(м2·К), учитывающий передачу теплоты излучением в конвективных поверхностях нагрева для

незапыленного потока при сжигании газообразного топлива по формуле (47)

αл =αн а сг

Для определения αн и коэффициент сг определяем температуру tз, 0С, загрязненной стенки по формуле

tз = t + ∆t

tз = 194,1 + 25 = 219,1

α300н =33; α200н =26

а300 = 0,14; а200 = 0,15

сг300 = 0,94; сг200 = 0,9

αл400 =67*0, 14*0,94 = 4,5

αл 200 =59*0,15*0,9 =3,6

Подсчитываем суммарный коэффициент теплоотдачи α1, Вт/(м2·К), от продуктов сгорания к поверхности нагрева по формуле

α1 = ξ (αк+ αл)

α1300 =1(81+4,5)=85,5

α1200 =1(78,2+3,6)=81,7

Вычисляем коэффициент теплопередачи К, Вт/(м2·К), по формуле

К = α1 ψ

К300 = 0,85*85,5 = 72,7

К300 = 0,85*81,7 = 69,5

Определяем количество теплоты Qт, кДж/м3, воспринятое поверхностью нагрева по формуле

где    Δt – температурный напор, 0С, определяемый для испарительной конвективной поверхности нагрева, определяемый по формуле

По принятым двум значениям температуры υ′ и υ″ полученным двум значениям Qб и Qт производим графическую интерполяцию для определения температуры продуктов сгорания после поверхности нагрева. Температура υ″ на выходе из второго конвективного пучка равна 274.

7 Расчет экономайзера

Расчёт водяного экономайзера производим по формулам в соответствии с источником [2] .

Определяем теплоту отданную продуктами сгорания Qб, кДж/м3 при приятой температуре уходящих газов

Qб = φ (H′ – H″+ Δα эк * H0прс)            (53)

где    H′ – энтальпия продуктов сгорания на входе в экономайзер, кДж/м3

H″ – энтальпия уходящих газов, кДж/м3;

Δαэк – присос воздуха в экономайзер;

H0прс – энтальпия теоретического количества воздуха, Дж/м3;

φ – коэффициент сохранения теплоты.

Qб =0,975 (5450–3150+0,1*399,2) =2339,9

Приравнивая теплоту, отданную продуктами сгорания, теплоте, воспринятой водой в водяном экономайзере, определяем энтальпию воды h″эк, кДж/кг, после водяного экономайзера

             (54)

где    h′эк – энтальпия воды на входе в экономайзер, кДж/кг;

D – паропроизводительность котла, кг/с;

Dпр – расход продувочной воды, кг/с.

По энтальпии воды после экономайзера определяем температуру воды после экономайзера t″эк, 0С.

t″эк = h″эк/с                                (55)

t″эк = 575,2/4,19 = 137,3

В зависимости от направления движения воды и продуктов сгорания определяем температурный напор Δt, 0С

	Δt, ºС
				274
		Δtб
				137,3
								150

 

Δtм

	100

 

                                                                                                 Н, м

                                   (56)

где    Δtб и Δtм – большая и меньшая разности температуры продуктов сгорания и температуры нагреваемой жидкости, 0С

Выбираем к установке чугунный экономайзер ВТИ с длиной труб 1500мм; площадью поверхности нагрева с газовой стороны 2,18 м2; площадью живого сечения для прохода продуктов сгорания Fтр=0,088 м2.

Определяем действительную скорость ωг, м/с, продуктов сгорания в экономайзере

                         (57)

где    υэк – среднеарифметическая температура продуктов сгорания в экономайзере, 0С;

Fэк – площадь живого сечения для прохода продуктов сгорания, м2.

υэк =(274+150) / 2=212

Fэк = z1 Fтр                                 (58)

где    z1 – число труб в ряду.

Fэк =5*0,088 = 0,44

Определяем коэффициент теплопередачи К, Вт/(м2·К),

К = Кнсυ.                                   (59)

К = 20*1,02 = 20,4

Определяем площадь поверхности нагрева Нэк, м2, водяного экономайзера

                                (60)

Определяем общее число труб n, экономайзера

n =Нэк / Нтр                                  (61)

где Нтр – площадь поверхности нагрева одной трубы, м2.

n = 163,6/ 2,18 = 75

Определяем число рядов труб m

m = n / z1                                          (62)

где z1 – принятое число труб в ряду.

m=75 / 5=15

К установке принимаем 15 рядов труб.

8 Аэродинамический расчет котельного агрегата

Аэродинамический расчет котельной установки ведём по формулам в соответствии с источником [7]

Аэродинамическое сопротивление на пути прохождения газов в газоходах котельной установки складывается из местных сопротивлений, зависящих от изменения сечений газоходов и их поворотов и из сопротивления, возникающего вследствие трения и вследствие сопротивления пучков труб.

Аэродинамическое сопротивление котельной установки Δhк.у, Па, определяется по формуле:

Δhк.у = Δhт + Δhкп1 +Δh кп2+ Δhэк + Δhм.с+Δhна       (63)

где    Δhт – разряжение в топке, создаваемое дымососом, Па;

Δhкп1 и Δh кп2– сопротивление конвективных пучков, Па;

Δhэк – сопротивление экономайзера, Па;

Δhм.с – местные сопротивления, Па;

Δhна- сопротивление направляющего аппарата, Па.

Δhк.у =30+553+247+162+249+11=1252

Определяем разряжение в топке Δhт, Па, принимаем равным

Δhт = 30

Исходя из источника [7] стр.30.

Определяем сопротивление первого конвективного пучка Δhкп1, Па,

              (64)

где rг − плотность дымовых газов в газоходе, кг/м3.

                (65)

где rо − плотность дымовых газов при 0 ˚С, кг/м3

θг − средняя температура газов в первом конвективном пучке, ˚С.

               (66)

            (67)

ωк.2 – скорость продуктов сгорания в газоходе, м/с

             (68)

ξк – коэффициент сопротивления конвективного пучка.

ξк= ξ0* z2                (69)

где ξ0 – коэффициент сопротивления одного ряда труб; зависит от величины относительного продольного и поперечного шагов труб.

ξ0=Сσ*СRе* ξгр              (70)

где Сσ, СRе, ξгр – значения, определяемые по номограмме, рис VII-6 [7].

Сσ = 0,56. СRе = 1,3. ξгр = 0,48

ξ0=0,56*1,3*0,48=0,4

ξк=0,4*26=10,4

Определяем сопротивление второго конвективного пучка Δhкп, Па, по формуле

        (71)

где rг − плотность дымовых газов в газоходе, кг/м3, по формуле

            (72)

где rо − плотность дымовых газов при 0 ˚С, кг/м3;

θг − средняя температура газов в конвективном пучке, ˚С, по формуле

             (73)

ωк.2 – скорость продуктов сгорания в газоходе, м/с, по формуле

.              (74)

ξк – коэффициент сопротивления конвективного пучка, по формуле (69)

ξк= ξ0* z2

где ξ0 – коэффициент сопротивления одного ряда труб; зависит от величины относительного продольного и поперечного шагов труб по формуле (70)

ξ0=Сσ*СRе* ξгр

где  Сσ, СRе, ξгр – значения, определяемые по номограмме, рис VII-6 [7].

Сσ = 0,56. СRе = 0,9. ξгр = 0,46

ξ0=0,56*0,9*0,46=0,23

ξк=0,23*26=6,02

Определяем сопротивление экономайзера Δhэк, Па

          (75)

где n − число рядов труб по ходу газов; n=15;

rг − плотность дымовых газов в экономайзере, кг/м3.

               (76)

Страницы: 1, 2, 3, 4