Тепловой расчет котлоагрегатов

Автор: Пользователь скрыл имя, 20 Октября 2011 в 22:10, курсовая работа

Описание работы

Расчёты приведены в таблицах

Скачать полностью (222.84 Кб) Сколько стоит заказать работу?
Работа содержит 1 файл

Тепловой расчет котлоагрегатов.doc

— 988.50 Кб (Скачать)
 
 
 
 
 
 
 
 

Расчет  энтальпий продуктов  сгорания и воздуха

I г= Vг ×Сг× θг =

,      кДж/м3 (для мазута в кДж/кг) 

Расчетная формула. Температура θ, °С
2000 1500 800 700 500 200 100
 5190 3745 1824 1565 1065 382 182
 23077 16861 8485 7343 5159 2020 1010
 8410 5949 2857 2461 1699 653 323
 36677 26555 13166 11369 7923 3055 1515
 29871 21795 10995 9535 6665 2598 1289
ТОПКА
 3734 2724 1374 1192 833 325 161
 40410 29280 14540 12561 8756 3380 1676
КИПЯТИЛЬНЫЙ ПУЧОК
 		5974 4359 2199 1907 1333 520 258
 42651 30914 15365 13276 9256 3574 1773
ЭКОНОМАЙЗЕР
 8961 6539 3298 2861 2000 779 387
 45638 33094 16465 14230 9923 3834 1902
 
 
 

Примечание: ниже приведены значения энтальпии 1 м3 газов и воздуха

в зависимости от температуры  при 760 мм рт.ст. (по справочным данным)

Наименование Температура θ,°C
2000 1500 800 700 500 200 100
 4850 3500 1705 1463 995 357 170
 2970 2170 1092 945 664 260 130
 3930 2780 1335 1150 794 305 151
 3070 2240 1130 980 685 267 132,5
 

Диаграмма I-θ

(Энтальпия-Температура)

 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

 

5.2. Расчет теплового баланса

Таблица 5.3

N п/п Наименование 

величины

 Обознач. Способ  определения Размерность Расчет Значение
 Теплоемкость  топлива
По прил. 7 ( в соответствии с составом топлива)

Принимаем равной 2 2
 Физическое  тепло

топлива

Принимаем t равное 10°С

20
 Физическая теплота воздуха подогретого

вне котлоагрегата

Qв.нфиз
  0
 Теплота форсуночного пара Qпфиз
  0
 Располагаемое тепло

топлива
Qрн + Qв.нфиз + Qтфиз + Qпфиз
36740
 Температура ух. газов
Рекомендуется принимать от 120 до 170°С °C Принимаем
равное 150°С		 150
 Энтальпия уходящих газов
По I-θ диаграмме
(в зависимости от
п.6)		 2600
 Температура холодного воздуха
По заданию °C   29
 Энтальпия холодного воздуха
,

где:

=1,31 (кДж/м3 °С)

369,6
 Потеря тепла  от химического недожога
По прил. 2-1 %   0,5
 Потеря тепла с уходящими газами
,

где:

- коэф. изб. воздуха за экономайзером
 
 
 2101
%  
 5.7
 Потеря тепла  в окружающую среду
По номограмме XIII %   1,4
 Сумма потерь тепла
% 5.7+0,5+1,4=8,2 7.9
 КПД к/а (брутто)
100-Sqi % 100-7.9=92.1 92.1
 Коэф. сохранения тепла j
-
0,985
 Энтальпия сухого насыщенного пара
Из таблиц термодинамических свойств воды и водяного пара (в зависимости от абсолютного давления пара в барабане котла, например: Ризбб=1,4 МПа, Рабсб= Ризбб +0,1МПа=1,5 МПа)
  2792
 Энтальпия котловой воды в барабане котла
То же
  844,5
 Энтальпия питательной  воды

=70°С(из задания),
=4,187 (кДж/м3 °С)
293,1
 Паропроизводительность к/а в перегретом паре
В зависимости от выбранного

 типоразмера  котлоагрегата

 кг/с  
Производство  перегретого пара отсутствует		 0
 Паропроизводительность к/а в насыщенном паре
В зависимости  от выбранного

 типоразмера  котлоагрегата

 кг/с Например: для  котла ДЕ-16-14ГМ

=16 (т/ч)=16000/3600=4,44 (кг/с)

 4,44
 Тепло, полезно  использованное в к/а
,

где:

, где

П- величина продувки, % (из задания)

 кВт

+

 11266
 Полный расход топлива B
м3/с
0,344
 Расчетный расход топлива
м3/с  
0,344		 0,344

5.3. Тепловой расчет  топки

     В данной работе выполняется поверочный тепловой расчет топки. Основой поверочного  расчёта является определение температуры  продуктов сгорания на выходе из топки . Кроме того, необходимо определить теоретическую температуру горения , количества тепла, переданного излучением в топке и приращение энтальпии воды в топке . 

№

п/п

 Наименование 

величины

 Обозн. Способ  определения Размерность Расчет Значение
1 Объем топочной камеры Vт По прил.1 м3 (в зависимости  от типа котла) 22.5
2 Полная лучевосприни-мающая поверхность нагрева Нл По прил.1 м2 (в зависимости  от типа котла) 48.13
3 Поверхность стен Fст По прил.1 м2 (в зависимости  от типа котла) 51.84
4 Коэффициент загрязнения экрана
По прил. 9 ---- (в зависимости  от вида топлива,

для газа = 0,65; для мазута =0,55)

 0.65
5 Коэффициент тепловой эффективности экрана
Для камерных топок

----
0.60
6 Эффективная толщина излучающего слоя S
м
1.56
7 Абсолютное  давление газа в топке Р В соответствии с заданиемприняты котлы с уравновешанной тяго, т.едавление в топке .P=0,1 МПа ата P=0,1 МПа=1 ата 1
8 Температура газов  на выходе из топки
Принимается предварительно по прил. 1-1
(от 1030 до 1190°С  в зависимости от типа котла)  и в последствии уточняется (см. п.36 настоящей табл.) 1180
9 Объемная доля водяных паров Принимае7тся из табл. 5.1 ----   0.175
10 Объемная доля трехатомных газов и паров
Принимается из табл. 5.1 ----   0.263
11 Суммарная поглоща-тельная  способность 3-х атом. газов и вод. паров
м·ата
0.410
12 Коэффициент ослабления лучей 3-х атомными газами Кг По номограмме III, или

по  формуле:
0.755
13 Коэффициент ослабления лучей для несветящихся

3-х атом. газов

 k
 
k=0.755 0.263=0.199		 0.199
14 Сила поглощения потока kps
м·ата kps=0.199 1 1.56=0.31 0.31
15 Степень черноты  топочной среды для несветящихся 3-х атомных газов.
По номограмме V, или

по формуле:

----
0.27
16 Отношение содержания углерода и водорода в природной массе топлива
----
2.83
17 Коэффициент ослабления лучей сажистыми частицами Кс

,

где: αт -  коэф. изб. возд. на выходе из топке (разд.5.1)
 
 0.10
18 Коэффициент ослабления лучей для светящегося пламени К
 
K=0.755 0.263 + 0.10=0.30		 0.30
19 Сила поглощения потока для светящегося пламени kps
м·ата  
kps = 0.3 1 1.56=0.468		 0.468
20 Степень черноты  топочной среды для светящегося пламени
По номограмме V или

по формуле:

----  
 0.37
21 Видимое напряжение топочного объема
562
22 Коэффициент заполнения пламенем топочного объема m По прил.10 (в зависимости от qv , и вида топлива) ----
    qv , кВт/м3 |   <400    |   >1160 |

    газ              |      0,1     |    0,6      |

    мазут         |       0,5    |   1,0       |

    в остальных  случаях интерполируется)

 0.1
23 Эффективная степень  черноты факела
----  
 0.280
24 Степень черноты топки
 
----
0.39
25 Присос холодного  воздуха в топку
Из табл. 5.1 ----   0.05
26 Коэффициент избытка  воздуха, организованно поданного  в топку
Из табл. 5.1 (равен αг) ----   1.1
27 Энтальпия холодного воздуха
,   

 1,31 (кДж/м3 °С)

 
 369.6
28 Физическое  тепло вносимое дутьевым воздухом и с присосами

в топку
 
 425
29 Тепловыделение  в топке на 1 м³ топлива Qт  

 
 36980
30 Теоретическая (адиабатическая) температура

горения
По I-θ диаграмме  °С (в зависимости от Qт п.29) 1810
31 Энтальпия газов 

на выходе из топки
По I-θ диаграмме 
(в зависимости от
п.8)		 22500
32 Средняя суммарная

 теплоемкость продуктов сгорания

 (VС)ср
,

где:

- принимается по п.8
 
 23.0
33 Относительное положение максимума

температуры
---- (для ДКВр  и ДЕ,
= 0,15)		 0.15
34 Характер распределения  максимальных температур по высоте топки M По прил. 2 или

 по  формуле: 

 ---- M=0.54-0.2 0.15=0.51 0.51
35 Тепловыделение  на 1 м2 поверхности нагрева -
кВт/м2 

ккал/

м2час
264.3 

227 103

36 Температура газов

 на  выходе из топки

(или по номограмме-1Т)

 °С  
 1168
37 Разница между  предварительно принятой и уточненной температурой газов на выходе из топки
|Значения п.36 - Значение п.8|, если разница менее 50ºС, то расчет продолжается, если более 50ºС, то задаемся новой
в п.8

 и расчет повторяется с п.8

 ºС  
 
 12
38 Энтальпия газов  на выходе из топки
По I-θ диаграмме 
(в зависимости от расчитанной
п.35)		 22130
39 Коэф. сохранения тепла в топке φ
, где 
 -
0.992
40 Тепло, переданное излучением в топке
14730
41 Тепловая нагрузка лучевоспринимающей

поверхности нагрева
105.3
42 Приращение  энтальпии

воды  в топке
, где  
- паропроизводительность котлоагрегата (пп. 19-20 в табл. 5.3)
1141

5.4 Расчет кипятильных  пучков

 

      В данной работе выполняется поверочный тепловой расчет конвективных пучков. Правильность расчёта определяется сходимостью количества тепла, воспринятого конвективными пучками, по уравнению баланса теплвой энергии и по уравнению теплопередачи. Расхождение не должно превышать 2%. Сходжимость обеспечивается правильно подопранной температурой газов на выходе из кипятильного пучка.

N п/п Наименование

величины

 Обоз. Способ  определения Размер-ность Расчет Значение
1 Конструктивные  характеристики :   По  данным прил.     1-1      
  а) расположение труб   По  данным прил.     1-1 ----   коридорное
  б) диаметр труб
По  данным прил.     1-1 мм   51x2.5
2 Среднее сечение  для прохода газов Fг По  данным прил.     1-1 м²   0,713
3 Число рядов  труб по ходу газов
По  данным прил.     1-1 шт. 10+41=51 51
4 Поверхность нагрева Нр По  данным прил.     1-1 м²   156
5 Относительный поперечный шаг труб
---- =110/51=2.16 2.16
6 Относительный продольный шаг труб
---- =90/51=1.76 1.76
7 Температура газов на входе
Из  расчета теплообмена

  в топке (табл. 5.4. п.36):

=

 ˚С   1168
8 Энтальпия газов  на входе
по  (I- θ) диаграмме
в зависимости от
 23530
9 Температура газов на выходе
Принимается предварительно по прил. 1-1, а затем уточняется ˚С   250
10 Энтальпия газов  на выходе
по  (I- θ) диаграмме
в зависимости от
4850
  Коэффициент сохранения тепла φкп
, где 
  
0,992
11 Тепловосприятие пучка по балансу
18567
12 Средняя температура газов
˚С
709
13 Средний температурный напор Δt
(tкип=198,3 при P=1.5МПа) 		  ˚С Δt=709-198,3=510,7 510,7
14 Объем газов  на 1кг (нм³) топлива Vг Из  табл. 5.1
  12,93
15 Объемная доля водяных паров
То  же ----   0,166
16 Суммарная объемная доля 3-х атом. газов и вод. паров
То  же ----   0,249
17 Средняя скорость 3-х атом. газов в КП
22.44
18 Коэффициент теплоотдачи конвекцией
По  номограмме VI или VII

для коридорного расположения αк=Cz∙Cф∙

,

для шахматного расположения αк=Cz∙ CS ∙Cф∙

,

  где αн - коэф. теплоотдачи от

  наружной поверхности  труб
 
 
αк=1∙0.9∙97=87.3		 87.3
19 Коэффициент загрязнения ε По  номограмме XII.
Для твердого топлива  зависит от скорости газов, диам. труб, вида топлива

При сжигании природного газа ε =0,005; мазута ε=0,02.

 0,005
20 Температура загрязненной стенки tз При сжигании газа: Tкип+25; то  же мазута и угля Tкип+60. ˚С 198,3+25=223,3 223,3
21  
Эффективная толщина излучающего слоя 		S
м
0,177
22 Суммарная поглощательная способность трехатомных газов и водяных паров
м·ата  
 
 0,044
23 Коэффициент ослабления лучей трехатомными газами и водяными парами Кг По  номограмме III,

 
 4.07
24 Сила поглощения газового потока kps
м·ата kps=4.07·0,249·0,177=0,179 0,179
25 Степень черноты  среды для светящегося пламени
По номограмме V или

по формуле:

----   0,164
26 Коэффициент теплоотдачи  излучением для незапыленного потока
,

где αн - коэф. теплоотдачи от

  наружной поверхности  труб

  По номограмме XIV
14.8
27 Коэффициент использования поверхности нагрева ξ По  прил. 12 ---- для вертикальных и наколонных конвективных пучков ξ =0,95 0,95
28 Коэффициент теплоотдачи  от газов к стенке
=		 97.00
29 Коэффициент тепловой эффективности ψ По  прил. 13 ---- В зависимости от скорости газов, вида топлива, вида рассчитываемой поверхности нагрева. Для КП и топливо- газ ψ=0,85 при любых скоростях. 0,85
30 Коэффициент теплопередачи К
К=0,85 97.0=82.4 82.4
31 Тепловосприятие пучка по уравнению теплопередачи
19084
32 Невязка ∆
, если невязка  более 2%, то задаемся новой температурой
(п.9) и повторяем расчет с п.9		 % (19084-18567)/19084=2.7% 2.7%
33 Приращение  энтальпии воды
1439

5.5. Расчет водяного экономайзера

 

      В данной работе выполняется конструктивный тепловой расчет экономайзера. Целью расчёта является определение конструктивных параметров питательного экономайзера: таких как ширины и глубины колонки экономайзера, количества колонок, высоты экономайзера, а также поверхности нагрева и параметров питательной воды на выходе из экономайзера. Для чугунного питательного экономайзера по требованиям безопасности температура воды на выходе не должна превышать температуру вскипания воды более чем на 40ºС. Во избежание конденсации водяных паров на поверхности нагрева экономайзера температура воды на входе не должна быть ниже более чем на 5ºС температуры конденсации водяных паров из уходящих газов (для природного газа tконд составляет около 50ºС).

      Скорость  газов определяется площадью живого сечения одного ряда труб. Оптимальная скорость должна быть в интервале 7…12 м/с. Подбор скорости выполняют путем изменения величины Z1.

      Таблица 5.6

    № Наименование величины

    Обозн.

    		 Расчетная формула,

    способ  определения

    Размер-ность

    Расчет

    Значение

    		 Тип экономайзра - принимаем -   ВТИ
    		 Длина трубы lтр по  справочнику мм   2000
    		 Площадь поверхности  нагрева одной трубы H1тр по  справочнику м2   2,95
    		 Живое сечение  для прохода газов одной трубы F1тр по  справочнику м2   0,12
    		 Температура газов  на входе θ' равна темп. газов на выходе их КП °С   250
    		 Энтальпия газов  на входе J' по (J- θ)  диаграммев зависимости от θ' кДж/кг   4850
    		 Температура газов  на выходе θ" из  расчета теплового  баланса °С   150
    		 Энтальпия газов  на выходе J" по (J- θ)  диаграмме кДж/кг   2850
    		 Средняя температура  газов θср 0,5ּ(θ'+θ") °С =0,5(250+150)=200 200
    		 Предварительная скорость газов при нормальных условиях WГ* рекомендуемая скорость

    от 7 до 12 м/с

    		 м/с   9
    		 Предварительная площадь живого сечения для прохода газов Fг* ВрּVгּ(θср+273)/

    /(WГ*ּ273)

    		 м2 Fг*=0,344∙13,9∙473/∙9∙273=0,921 0,921
    		 Коэффициент сохранения тепла φэк
    ,

    где

    -определяется по графику

    		 - φэк=
    		  
     
    0,985
    		 Тепловосприятие экономайзера по балансу Qб φэкּ(J'- J"+Δαэкּ J° хв) кДж/кг =0,985(4850-2850+0,1 369,3)=2006 2006
    		 Число труб в  ряду колонки экономайзера z1 Fг*/ F1тр шт. =0,921/0,12=7.68 8
    		 Площадь живого сечения для прохода газов  в экономайзере FГ z1ּ F1тр м2 =8 0,12=0,96 0,96
    		 Уточненная  скорость газов в экономайзере WГ ВрּVгּ(θср+273)/

    /( FГ ּ273)

    		 м/с =0,344 13,9 473/0,96 273=8.63 8.63
    		 Температура воды на входе t' по заданию °С   70
    		 Энтальпия воды на входе i' i'= t'·св (св=4,187кДж/кг) кДж/кг =70 4,187 293,1
    		 Энтальпия воды на выходе i" i'+ QбּВр/(1,05ּDк) кДж/кг 293,1+2006 0,344/1,05 4,44=441.1 441.1
    		 Температура воды на выходе t" i"/ св °С 441.1/4,187=105.3 105.3
    		 Температурный напор на входе Δt' Θ'- t" °С 250-105.3=144.7 144.7
    		 Температурный напор на выходе Δt" Θ"- i' °С 150-70=80 80
    		 Средний температурный  напор в экономайзере Δtср ___ Δt'- Δt"____

    2,3ּlg(Δt'/ Δt")

    		 °С ___ 144.7-80____

    2,3ּlg(144.7/80)

    		 109.3
    		Коэффициент теплопередачи  в экономайзере

    К

    		 К=КнּСθ

    по  графику см. прил.

    		 Вт/м2ּ°С =22,5 1=22,5 22,5
    		 Предварительная площадь поверхности нагрева экономайзера Н* QбּВр/(КּΔtср) м2 =2006 0,344/22,5 109.3=0,28

                                 Вт        

    		280
    		 Число рядов  труб в экономайзере z2 Н/(z1ּ H1тр) шт. =280/8  2,95=11.9 12
    		 Число колонок  в экономайзере

    n

    		 n = z2/14,

    если  n>1, то n=2,

    если  n<=1, то n=1,

    		шт. =12/14=0.9 1
    		 Число рядов  труб в одной колонке экономайзера

    n'

    		 если  колонок 2, то n'= n/2

    если  число не целое, то  число рядов в  колонках принимается разным

    		шт. 12 12
    		 Площадь поверхности  нагрева экономайзера

    Н

    		 z1ּ z2ּ H1тр м2 =8 12 2.95=283.2 283.2
    		 Тепловосприятие тепла по уравнению теплопередачи

    QТ

    		 КּН Δtср/Вр кДж/кг =22.5 283.2 109.3/0,344=

                Вт

    		 2025
    		  
    Невязка    		 ∆
    ,    		 % =(2025-2006)/2025=0.9% 0.9%

Информация о работе Тепловой расчет котлоагрегатов