Модернизация паровой котельной

Найменування

Позначення

Розрахункова  формула або спосіб визначення

Розмірність

Розрахунок

1

2

3

4

5

Сумарна площа  поверхні стін топки і камери догорання

F_ст

в топці за конструктивними  розмірами

м²

36,94

Площа променесприймальної  поверхні топки і камери догорання

Н_пр

в топці за конструктивними  розмірами

м²

12,31

Ефективна товщина  випромінювального шару

s

3,6∙V_т/F_ст

м

3,6∙22,4/36,94=2,18

Коефіцієнт  забруднення екранної поверхні

x

з довідника [9]

-

0,65

Середній коефіцієнт теплової ефективності променесприймальної  поверхні

y_ср

ξ∙ Н_пр/F_ст

-

0,65∙12,31/36,94=0,21

Висота топки (до середини вихідного вікна)

Н_т

за конструктивними  розмірами

м

2,92

Висота розташування пальників

h_n

за конструктивними  розмірами

м

1

Відносна висота розташування пальників до висоти топки

х_п

h_n/Н_т

-

1/2,92=0,342

Коефіцієнт  М₀

М₀

з довідника [9]

-

0,4

Коефіцієнт  збалансованості топкових газів

r_v

V_г/(V_N2⁰+V_RO2)

-

12,06/(7,5248+1,004)=

=1,4

Параметр, який характеризує розподіл температур в топці

М

М₀∙(1-0,4∙x_п)∙√ r_v

-

0,4∙(1-0,4∙0,342)∙³√ 1,4=

=0,4

Температура холодного  повітря

t_хп

приймається

°С

30

Ентальпія холодного  повітря

I⁰_хп

з довідника [7]

_кДж/м³

371

Теплота, яка  вноситься в топку з повітрям

Q_пов

Da_m×І⁰_хп

_кДж/м³

0,05×371=18,55

Корисне тепловиділення в топці

Q_т

_{(Qн^р∙(100-q3-q4-}

_{-q5)/(100-q4))+Qпов}

_кДж/м³

_{(35808∙(100-1-0-}

_{-3)/(100-0))+18,55=}

₌₃₅₆₄₇

Адіабатна температура  горіння

ϑ_а

з таблиці 2.3

°С

1814

Температура газів  на виході з топки

ϑ_т^''

за попереднім вибором

°С

1070

1

2

3

4

5

Ентальпія газів  на виході з топки

I_т^''

з таблиці 2.3

_кДж/м³

19795

Середня сумарна  теплоємність продуктів згорання

V_ср

(Q_т- I_т^'')/( ϑ_а-ϑ_т^'')

_кДж/м³

(35647- 19795)/(1814-

-1070)=21,3

Об’ємна частка водяних парів

r_H2O

з таблиці 2.2

-

0,17

Об’ємна частка

триатомних  газів

r_RO2

з таблиці 2.2

-

0,08

Сумарна об’ємна  частка трьохатомних газів

r_п

r_H2O+ r_RO2

-

0,25

Сумарна поглинальна  здатність

p×r_п×s

p∙r_п∙s

м∙МПа

0,1∙0,25∙2,18=0,0545

Коефіцієнт  поглинання променів трьохатомними газами

К_г⁰

з довідника [9]

_1/мМПа

3,2

Коефіцієнт  ослаблення променів триатомними газами

К_г

К_г⁰×r_n

_1/мМПа

3,2×0,25=0,8

Сумарна оптична  товщина газового потоку

K_г∙p×s

K_г∙p×s

-

0,8∙0,1∙2,18=0,17

Коефіціент  ослаблення променів частинками сажі

К_с

1,2∙(С_р/H_р)^0,4∙(1,6∙10^-3Í

Í(ϑ_т^'+273)-0,5)/(1+a_т²)

_1/мМПа

1,2∙(2,99)^0,4∙(1,6∙10^-3Í

Í(1070+273)-

-0,5)/(1+1,15²)=1,32

Коефіцієнт  заповнення топки

m

з довідника [9]

-

0,1

Коефіцієнт  ослаблення променів в топці

К

К_г+m∙К_с

_1/мМПа

0,8+0,1∙1,32=0,932

Кретерій Бугера

Bu

К×p×s

-

0,932×0,1×2,18=0,2

Ефективне значення критерію Бугера

_Bû

1,6∙ln((1,4∙Bu²+Bu+

+2)/(1,4∙Bu²-Bu+

+2))

-

1,6∙ln((1,4∙0,2²+0,2+

+2)/(1,4∙0,2²-0,2+

+2))=0,312

Теплове навантаження стін

Q_F

В_р∙Q_н/F_ст

_{кДж/(м²∙с)}

0,08∙35808)/36,94=78,5

Температура газів на виході з топки

ϑ_тр^''

ϑ_а/(1+М₀∙Bû^0,3∙((5,67Í

Íy_ср∙F_ст∙ ϑ_а³))/(10¹¹∙φÍ

ÍВ_р∙V_ср))^0,6+1)

K

2087/(1+0,4∙0,132^0,3Í

Í((5,67∙0,21∙36,94Í

Í2087³))/(10¹¹∙0,9Í

Í0,08∙21,3))^0,6+1)=1334

ϑ_тр^''

υ ²_т-273

°С

1334-273=1061

Ентальпія газів  на виході з топки

I^''_т

з таблиці 2.3

_кВт/м³

19611

Променисте  тепло сприймання топки

Q_т^пр

j∙(Q_т-І_т²)

_кДж/м³

0,9∙(35647-19611)=15715

Середнє теплове  навантаження променесприймальної  поверхні

q_nр^cp

В_р∙Q_т^пр/H_пр

_кВт/м²

0,08∙15715/12,31=103

Розбіжність променистого теплосприймання

ΔJ_т

((ϑ_тр^''-ϑ_т^'')/ ϑ_тр^'')∙100

%

((1070-1061)/1070)Í

Í100=0,84

Величина

Позначення

Розрахункова формула або спосіб визначення

Розмірність

Розрахунок

1

2

3

4

5

Діаметр труб

d

за  розмірами

м

0,051

Кількість труб по осі барабану

n₁

за розмірами

шт

16

Кількість труб по ширині парогенератора

n₂

за розмірами

шт

22

Сумарна кількість  труб в газоході

z

n₁∙ n₂

шт

_16∙22=352

Середній поперечний крок труб

S₁

за розмірами

м

0,100

Середній повздовжній  крок труб

S₂

за розмірами

м

0,110

Відносний поперечний

крок труб

s₁

S₁/d

-

100/51=1,96

Відносний повздовжній  крок труб

s₂

S₂/d

-

110/51=2,16

Середня довжина труби

L

за розмірами

м

2,2

Розташування  труб у пучку

-

за розмірами

-

коридорне

Площа живого перерізу для проходу газів

F_г

за розмірами

м²

1,85

Повна площа  поверхня нагріву 

Н₁

за розмірами

м²

80

Ефективна товщина  випромінюючого шару

s

0,9∙((4∙S₁∙S₂)/(π∙d²)-1)∙d

м

0,9∙((4∙0,1∙0,11)/(3,14Í

Í∙0,051²)-1)∙0,051=0,2

Температура газів  перед  конвективним пучком

ϑ_кп1¢

з розрахунку топкової камери

_°С

1070

Ентальпія газів  перед  конвективним пучком

І_кп1¢

з таблиці 2.3

_кДж/м³

19795

Температура газів на виході з  конвективного пучка

ϑ_кп1¢¢

приймається

_°С

470

Ентальпія газів  на виході з  конвективного пучка

І_кп1¢¢

за І – J таблицею

_кДж/м³

8340

Теплосприйняття з боку газів

Q_б1

_{φ∙(Ікп1¢-Ікп1¢¢+Daпр∙Іхп⁰)}

_кДж/м³

_{0,9∙(19795- 8340+}

_{+0,05∙248)=11244}

Середня температура газів

ϑ_ср

0,5ž( ϑ_кп1¢+ ϑ_кп1¢¢)

_°С

0,5∙(1070+470)=770

Середня швидкість  газів

w_г

В_р∙V_г∙(273+ϑ_ср)/(273∙F_г)

м/с

0,08∙12,25∙(273+

+770)/(273∙1,85)=3,06

Коефіцієнт  тепловіддачі конвекцією

a_к

з довідника

a_нžс_zžc_фžс_s

_{Вт/(м²∙К)}

34∙1∙1,06∙1=36,04

1

2

3

4

5

Коефіцієнт  теплової ефективності

y

з довідника [9]

-

0,6

Коефіцієнт  тепловіддачі з боку газів

a₁

приймається

_{Вт/(м²∙К)}

45

Температура кипіння

t_кип

з довідника [9]

^°С

192

Температура забрудненої  стінки

t_з

t_кип+(1/(a₁∙y)-1/a₁)∙B_рÍ

ÍQ_б∙10³/H

^°С

192+(1/(45∙0.6)-1/45)Í

Í0,08∙11244∙10³/80=367

Сумарна поглинаюча здатність

рr_ns

р∙r_n∙s

мМПа

0,1∙0,25∙0,2=0,005

Коефіцієнт  ослаблення променів газами

К_г⁰

з довідника [9]

_1/мМПа

40

Коефіцієнт  ослаблення променів топковим середовищем

К_Г

К_г⁰ ž r_n ,

_1/мМПа

30∙0,25=7,5

Коефіцієнт  послаблення променів частинками сажі

К_с

1,2∙(С_р/H_р)^0,4∙(1,6∙10^-3Í

Í(ϑ_т^''+273)-0,5)/(1+a_т²)

_1/мМПа

1,2∙(2,994)^0,4∙(1,6∙10^-3Í

Í(470+273)-0,5)/(1+

+1,2²)=0,54

Коефіцієнт  послаблення променів

К

K_г+m·К_с

_1/мМПа

7,5+0,1∙0,54=7,554

Критерій Бугера

Bu

К∙p∙s

-

7,554∙0,1∙0,2=0,15

Ступінь чорноти  випромінюючого середовища

а

1–е^-Bu

-

1-е^-0,15=0,14

Коефіцієнт  тепловіддачі

випромінюванням

a_пр

з довідника [9]

a_нžс_гžа

_{Вт/(м²∙К)}

34∙1∙0,14=4,76

Коефіцієнт  використання поверхні

x

з довідника [9]

-

0,9

Коефіцієнт  тепловіддачі від газів

a₁

ξ∙(a_к+a_пр)

_{Вт/(м²∙К)}

0,9∙(36,04+4,76)

Коефіцієнт  теплопередачі

К

y∙a₁

-

0,6∙36,72=22,03

Різниця температур: більша

менша

Dt_б

Dt_м

ϑ¢ – t_кип

ϑ¢¢ – t_кип

_°С

_°С

1070-192=878

470-192=278

Температурний напір протитоку

Dt_прт

(Dt_б-Dt_м)/ln(Dt_б/Dt_м)

_°С

(878-278)/ln(878/278)=

=519

Теплосприйняття пучка з рівняння теплопередачі

Q_т

К∙H∙∆t∙10^-3/B_р

_кДж/м³

22,03∙80∙519Í

Í10^-3/0,08=11434

Розбіжність теплосприйняття

eQ

((Q_б-Q_т)/Q_б)∙100

%

((11434-11244)/11434)Í

Í100=1,7

Величина

Позначення

Розрахункова  формула або спосіб визначення

Розмірність

Розрахунок

1

2

3

4

5

Діаметр труб

d

за розмірами

м

0,051

Кількість труб по осі барабану

n₁

за розмірами

шт

11

Кількість труб по ширині парогенератора

n₂

за розмірами

шт

22

Сумарна кількість  труб в газоході

z

n₁∙ n₂

шт

_11∙22=242

Середній поперечний крок труб

S₁

за розмірами

м

0,100

Середній повздовжній  крок труб

S₂

за розмірами

м

0,110

Відносний поперечний

крок труб

s₁

S₁/d

---

100/51=1,96

Відносний повздовжній  крок труб

s₂

S₂/d

-

_110/51=2,16

Середня довжина  труби

L

за розмірами

м

2,2

Розташування  труб у пучку

-

за розмірами

-

коридорне

Площа живого перерізу для проходу газів

F_г

за розмірами

м²

1,85

Повна площа  поверхня нагріву 

Н₂

за розмірами

м²

99

Ефективна товщина  випромінюючого шару

s

0,9∙((4∙S₁∙S₂)/(π∙d²)-1)∙d

м

0,9∙((4∙0,1∙0,11)/(3,14Í

Í∙0,051²)-1)∙0,051=0,2

Температура газів  перед  конвективним пучком

ϑ_кп2¢

з розрахунку першого  конвективного пучка

_°С

470

Ентальпія газів  перед  конвективним пучком

І_кп2¢

з таблиці 2.3

_кДж/м³

8340

Температура газів  на виході з  конвективного пучка

ϑ_кп2¢¢

приймається

_°С

275

Ентальпія газів  на виході з  конвективного пучка

І_кп2¢¢

з таблиці 2.3

_кДж/м³

5152

Теплосприйняття з боку газів

Q_б2

_{φ∙(Ікп1¢-Ікп1¢¢+Daпр∙Іхп⁰)}

_кДж/м³

_{0,9∙(8340-5152+}

_{+0,1∙248)=3160}

Середня температура  газів

ϑ_ср

0,5ž( ϑ_кп1¢+ ϑ_кп1¢¢)

_°С

0,5∙(470+275)=372,5

Середня швидкість  газів

w_г

В_р∙V_г∙(273+ϑ_ср)/(273∙F_г)

м/с

0,08∙12,25∙(273+

+372,5)/(273∙1,24)=1,89

Коефіцієнт  тепловіддачі конвекцією

a_к

з довідника [9]

a_нžс_zžc_фžс_s

_{Вт/(м²∙К)}

26∙1∙1,06∙1=27,56

Коефіцієнт  теплової ефективності

y

з довідника [9]

-

0,6