Расчет системы теплоснабжения

t_хв=25 .

I_хв^o=V_в^оt_хвС_хв=10,3*25*1,3=334,75 кДж/кг

С экономайзером.

      Потери  теплоты с уходящими газами

           q₅^c=1,3 %

 

      Из  расчета тепловой схемы имеем:

                                                       

      Расход  топлива, подаваемого в топку:

Расход полностью  сгоревшего в топке топлива:

Без экономайзера.

      Потери  теплоты с уходящими газами

 

 q₅^б=0,5 %

Расход  топлива, подаваемого в топку в данном варианте, изменится только за счет изменения, поэтому

Расчетный расход топлива

 
 

9. Определение годового расхода топлива

Годовой расход пара, вырабатываемого одним  котельным агрегатом

(D_ка =3,614 кг/с):

Приращение  энтальпии рабочего тела в котлоагрегате

Годовой расход теплоты:

Годовой расход топлива для двух вариантов:

 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

10. Тепловой  и конструкционный расчет

  водного экономайзера 

      Водяной экономайзер представляет собой  поверхностный теплообменник и  служит для подогрева питательной  воды перед подачей ее в барабан  котла за счет теплоты уходящих газов. При этом снижаются  потери теплоты с уходящими газами, но в то же время несколько увеличиваются потери теплоты в окружающую среду и подсосы воздуха в газоходе. Присосы воздуха  в газоходе не только снижают , но и вызывают значительное повышение расхода электроэнергии на собственные нужды (привод дымососа).

      Исходными данными для расчета водяного экономайзера являются:

1. Температура воды перед экономайзером t_пв1, °C.
2. Температура газов перед экономайзером t_ух1, °C.
3. Температура газов после экономайзера t_ух2, °C.

Расчетом  определяется:

1. Температура воды на выходе экономайзера t_пв2, °C.
2. Поверхность нагрева экономайзера H_э, м².

   Тепловосприятие экономайзера определяется из уравнения  теплового баланса:

       (32)

где φ – коэффициент сохранения тепла.

     

      Затем  определяется энтальпия воды, выходящей  из экономайзера, по формуле:

           (33)

      Температура воды после экономайзера определяется по соответствующей энтальпии воды i_пв2.

      Если  энтальпия воды после водяного экономайзера меньше энтальпии воды при температуре кипения, то водяной экономайзер получается некипящим. 

     Если  энтальпия воды после экономайзера больше энтальпии воды при температуре кипения, то водяной экономайзер получается кипящим. В этом случае применяются стальные змеевиковые экономайзеры.

     После этого производится определение  поверхности нагрева водяного экономайзера по формуле:

           (34)

где К_э – коэффициент теплопередачи в экономайзере, кВт/м²∙К;

      Δt_э – температурный напор, °С.

      В чугунных ребристых экономайзерах  скорость продуктов сгорания обычно составляет 6-8 м/с. Значение коэффициентов теплопередачи при этих скоростях составляет 0,0155 – 0,0215 кВт/м²∙К (см. задание).

      Температурный напор в экономайзере определяется из выражения: 
°С,         (35)

где Δt_б – разность температур теплообменивающихся сред на том конце поверхности нагрева, где  она наибольшая, °С; 
Δt_н – разность температур теплообменивающихся сред на том конце поверхности нагрева, где она наименьшая, °С.

      При любых  значениях температуры  наибольший возможный температурный напор Δt_э достигается при использовании противоточной схемы и наименьший при прямотоке (при прочих равных условиях), в связи с чем рекомендуется применение  противоточной схемы.

      Если  степень паросодержания  х >0, но не более 30 %, то температурный напор  для экономайзеров рассчитывается по  формуле (35), но вместо температуры воды на выходе из экономайзера в эту формулу подставляется условная температура воды.

°С,         (36)

где  - количество тепла, затраченное в водяном экономайзере на парообразование, кДж/кг.

      Паросодержание  воды на выходе из экономайзера определяют по формуле:

         (37)

      После определения H_э подбирают тип экономайзера или рассчитывают.

Конструктивные  характеристики экономайзера и его  расчет.

     В парогенераторах малой и средней мощности применяют экономайзеры двух типов: чугунные ребристые и стальные гладкотрубные.

     Чугунные  ребристые экономайзеры собирают из стандартных ребристых труб длинной 1,5; 2,5; 3 м. При выборе длины и количества труб в горизонтальном ряду учитывают  компоновку экономайзера в газоходе, а также скорость движения газов, которая должна находиться в пределах от  6 до 12  м/с. Общее количество труб определяется отношением расчетной поверхности нагрева экономайзера H_э к площади поверхности нагрева одной трубы с газовой стороны.

     Стальные  гладкотрубные  экономайзеры выполняют  в виде горизонтальных змеевиков  из бесшовных труб с наружным диаметром 28, 32, 38 мм  и толщиной стенки 3-3,5 мм. 
 

     Основные  величины, которыми следует руководствоваться  при разработке конструкций стальных экономайзеров следующие:

Наружный  диаметр труб d_нар, мм     28, 30, 32, 38.

Расположение  труб в пучке     шахматное.

Скорость  дымовых газов при 

номинальной производительности w_г, м/с  6-12 (оптимальная 8-10).

Скорость  воды в трубах w_в, м/с:

      экономайзеров не кипящего типа   0,4;

      экономайзеров не кипящего типа   0,8.

Относительный шаг труб:

      поперек хода газов s₁/d              2-3(оптимальный 2,3-2,5)

      по  ходу газов s₂/d      1-1,5.

Радиус  изгиба труб, м      (1-1,5)d_нар.

Радиус  пакета труб, м      0,9 - 1,2.

      Методика  определения основных конструкционных  характеристик стального гладкотрубного экономайзера следующая. Предварительно выбрав размеры горизонтального сечения  экономайзера, увязывают их с размерами сечения  газохода парогенератора. Приняв с учетом  вышеприведенных рекомендаций относительные шаги труб поперек движения газов s₁ , и по ходу движении s₂ , производят расстановку труб экономайзера.

      Согласно  выбранным размерам определяют площадь  сечения для прохода газов

         (38)

где Z₁ - количество труб в горизонтальном ряду, шт.

     Скорость  дымовых газов находят по отношению  объемного секундного расхода газов V_c к площади живого сечения газохода F.

             (39)

               (40)

     Если  скорость газов выходит за допустимые пределы, то производят соответствующую  корректировку размеров живого сечения газохода экономайзера.

     Скорость  движения в трубах рассчитывают по формуле:

               (41)

где D_к – количество воды проходящей через экономайзер котлоагрегата, кг/с;

      ν_в – удельный объём воды, м³/кг;

      d_вн – внутренний диаметр трубы, мм;

      Z₀ – общее количество параллельно включённых труб по воде, шт.

      При шахматном расположении труб в пучке  Z₀=2Z₁.

Если  скорость движения водя в трубах пучка  будет меньше рекомендуемых значений, необходимо изменить расстановку труб в пучке. Увеличение скорости воды в трубах достигается уменьшением общего количества параллельно включённых труб Z₀ или уменьшением диаметра d_вн. В ряде случаев уменьшение количества змеевиков ведёт к чрезмерному увеличению экономайзера по высоте.

                           Схема двухступенчатого экономайзера 

Количество  петель в одном змеевике рассчитывают по формуле:

           (42)

где H_э – расчетная площадь поверхности экономайзера, м²;

      l – длина одной петли, м;

      d_нар – наружный диаметр трубы, мм;

      Z – количество змеевиков, установленных в газоходе, шт.

      При одноходовом (по воде) экономайзере Z=Z₀ , при двухходовом Z=2Z₀.

Расчетная высота экономайзера равна

                              (43)

      Если  расчетная высота будет  больше  1,5 м, то экономайзер делят на отдельные  пакеты высотой 1 0,8 – 1,2 м с разрывом для ремонта и обслуживания экономайзера.

t_пв1 = 102,8 ˚C; t_ух1 = 295˚С; t_ух2 = 170 ˚С; I_г^с=1014,81 кДж/кг;

I_г^б=2694,266 кДж/кг; η_ка^брс  =86,2%; q₅^c=1,3 %.

Коэффициент сохранения тепла

Тепловосприятие экономайзера

 Энтальпия питательной воды на выходе из экономайзера

      

В курсовом проекте допускается  условно  определять  температуру  воды на выходе из экономайзера по ее энтальпии через теплоемкость (С_в = 4,19 кДж/кг∙˚С)