150548 (Паровой котел ДЕ 6,5-14 ГМ), страница 6

где: ψ – коэффициент тепловой эффективности, определяемый по таблице 6.2, источник 1, в зависимости вида сжигаемого топлива, принимаем равным ψ=

К⁴⁰⁰= 84,07*0,9=75,66

К³⁰⁰=73,88*0,9=66,49

6.1.10 Определяем количество теплоты Q_Т, кДж/кг, воспринятое поверхностью нагрева, на 1 кг сжигаемого топлива

где: ∆t – температурных напор, °С, определяемый для испарительной конвективной поверхности нагрева

6.1.11 По принятым двум значениям температуры , полученным двум значениям теплоты отданной продуктами сгорания Q⁴⁰⁰ _Б=11723,3 и Q³⁰⁰ _Б=13334,4 производим графическую интерполяцию для определения температуры продуктов сгорания после поверхности нагрева, (рисунок 2).

Температура на выходе из конвективного пучка равна 407°С.

6.2 Расчет второго конвективного пучка

Расчет второго конвективного пучка производим по формулам из источника 1.

Предварительно принимаем два значения температур после рассчитываемого газохода Далее весь расчет ведем для двух принятых температур.

6.2.1 Определяем теплоту Q₆ ,кДж/кг, отданную продуктами сгорания

Q_Б= (Н^’ + Н^” + ∆α_к*Н^o_прс)

где: – коэффициент сохранения теплоты

Н – энтальпия продуктов сгорания на выходе в поверхность нагрева, кДж/м³, определяется по таблице 2 при температуре и коэффициенте избытка воздуха после топочной камеры.

Н^’ =6510,6

Н^” – энтальпия продуктов сгорания после рассчитываемой поверхности нагрева, кДж/м³

∆α_к – присос воздуха в поверхность нагрева

Н^o_прс – энтальпия присасываемого в конвективную поверхность нагрева воздуха, при температуре воздуха 30°С , кДж/м³

Q³⁰⁰ _Б=0,974(6510,6-5129,28+0,1*386,06)=1383

Q²⁰⁰ _Б=0,974(6510,6-3385,65+0,1*386,06)=3081

6.2.2 Определяем расчетную температуру потока , °С, продуктов сгорания в газоходе

где: - температура продуктов сгорания на входе в поверхность нагрева, °С

- температура продуктов сгорания на выходе из поверхности нагрева, °С

6.2.3 Определяем температуру напора ∆t, °С

∆t = - t_к

где: t_к – температура охлаждающей среды, для парового котла принимаем равной температуре кипения воды при давлении в котле, °С

∆t³⁰⁰ =

∆t²⁰⁰ =

6.2.4 Определяем среднюю скорость ω_Г , м/с, продуктов сгорания в поверхности нагрева

где: В_р – расчетный расход топлива, кг/с

F – площадь живого сечения для прохода продуктов сгорания, м²

V_Г – объем продуктов сгорания на 1 кг жидкого топлива

- средняя расчетная температура продуктов сгорания, °С

6.2.5 Определить коэффициент теплоотдачи конвекцией α_к , Вт/(м²*К), щт продуктов сгорания к поверхности нагрева, при поперечном обмывании коридорных пучков

α_к= α_нс_zс_sс_ф

где: α_к –коэффициент теплоотдачи, определяется по номограмме рис.6,1 источник 1 при поперечном обмывании коридорных пучков

α³⁰⁰ _к=118

α²⁰⁰ _к=112

с_z – поправка на число рядов труб по ходу продуктов сгорания; определяется по номограмме рис. 6,1 источник 1 при поперечном обмывании коридорных пучков

с³⁰⁰ _z=1

с²⁰⁰ _z=1

с_s – поправка на компоновку пучка; определяется по номограмме рис.6,1 источник 1 при поперечном обмывании коридорных пучков

с³⁰⁰ _s=1

с²⁰⁰ _s=1

с_ф – коэффициент, учитывающий влияние изменения физических параметров потока; определяется по монограмме рис. 6,1 источник 1 при поперечном омывании коридорных пучков

с³⁰⁰ _ф=1,11

с²⁰⁰ _ф=1,15

α ³⁰⁰_к= 118*1*1*1,11=130,98

α²⁰⁰ _к=112*1*1*1,15=128,8

6.2.6 Определяем степень черноты газового потока , a , по номограмме рис. 5.6 источник 1,

α=1-е^{- Kps}

Kps = k_Г*r_п*p*s

где: p – давление в газоходе, Мпа; для котлов без наддува принимаем равным 0,1;

s –толщина излучающего слоя для гладкотрубных пучков, м

k_Г – коэффициент ослабления лучей трехатомными газами, (м*МПа)^-1

Kps = k_Г*r_п*p*s

Kps³⁰⁰ =38,68*0,25*0,1*0,177=0,171

Kps²⁰⁰ =40,5*0,25*0,1*0,177=0,179

α³⁰⁰ =1-е^{- 0,171}=0,157

α²⁰⁰ =1-е^{- 0,179}=0,164

6.2.7 Определяем коэффициент теплоотдачи a_Л ,Вт/(м²К), учитывающий передачу теплоты излучением в конвективных поверхностях нагрева

a_Л =a_н*a*c_Г

где: a_н – коэффициент теплоотдачи, Вт/(м²К), определяем по номограмме рис.6.4 источник 1;

a –степень черноты

с_Г - коэффициент, определяемый по рис. 6.4 источник 1

Для определения a_н и коэффициента с_Г вычисляем температуру загрязненной стенки t_з , °С

t_з=t+∆t

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

∆t – при сжигании газа принимаем равной 25 °С

t_з=194,1+25=219,1

a³⁰⁰ _н=42

a²⁰⁰ _н=38

с³⁰⁰ _Г=0,97

с²⁰⁰ _Г=0,95

a³⁰⁰ _Л=42*0,157*0,97=6,4

a²⁰⁰ _Л=38*0,164*0,95=5,9

6.2.8 Определяем суммарный коэффициент теплоотдачи a₁, Вт/(м²К), от продуктов сгорания к поверхности нагрева

a₁=ξ(a_к+ a_Л)

где: ξ- коэффициент использования, учитывающий уменьшение тепловосприятия поверхности нагрева вследствие неравномерного обмывания ее продуктами сгорания, частично протекания продуктов сгорания мимо нее и образования застойных зон, для поперечно омываемых пучков принимаем равным 1

a³⁰⁰ ₁=1(130,98+6,4)=137,38

a²⁰⁰ ₁=1(128,8+5,9)=134,7

6.2.9 Определяем коэффициент теплопередачи К, Вт/(м²К),

К= a₁*ψ

где: ψ – коэффициент тепловой эффективности, определяемый по таблице 6.2, источник 1, в зависимости вида сжигаемого топлива, принимаем равным ψ=

К³⁰⁰ = 0,9*137,38=123,64

К²⁰⁰ =0,9*134,7=121,23

6.2.10 Определяем количество теплоты Q_Т, кДж/кг, воспринятое поверхностью нагрева, на 1 кг сжигаемого топлива

где: ∆t – температурный напор, °С, определяемый для испарительной конвективной поверхности нагрева

6.2.11 По принятым двум значениям температуры , полученным двум значениям теплоты отданной продуктами сгорания Q³⁰⁰ _Б=1383 и Q²⁰⁰ _Б=3081 производим графическую интерполяцию для определения температуры продуктов сгорания после поверхности нагрева, (рисунок 3).

Температура на выходе из конвективного пучка равна 256°С.

7. Тепловой расчет экономайзера.

Расчеты водяного экономайзера выполняем по формулам с источника 1.

7.1 По уравнению теплового баланса определяем количество теплоты Q_б, кДж/кг, которое должно отдать продукты сгорания при температуре уходящих газов

где: Н^‘ – энтальпия продуктов сгорания на входе в экономайзер, кДж/кг

Н^“ - энтальпия уходящих газов, кДж/кг

∆а_эк – присос воздуха в экономайзер

Н^о_прс – энтальпия теоретического количества воздуха, кДж/кг

- коэффициент сохранения теплоты

0,974(4362,08-2816,86+0,1*386,06)=1542,6

7.2 Приравнивая теплоту, отданную продуктами сгорания, теплоте воспринятой водой в водяном экономайзере, определяем энтальпию воды h^“_эк ,кДж/кг, после водяного экономайзера

где: h^‘ – энтальпия воды на входе в экономайзер, кДжru

D – паропроизводительность котла, кг/с

D_пр –расход продувочной воды, кг/с

По энтальпии воды после экономайзера определяем температуру воды после экономайзера t^“_эк , °С

где: С – температура воды, кДж/(кг*К)

Температура воды на выходе из экономайзера на 92,1 °С ниже температуре кипения в барабане парогенератора.

К установке принимаем чугунный экономайзер.

Определяем температурный напор в экономайзере ∆t, °С

∆t_б= 256-125=131°С

∆t_б=155-100=55°С

где: ∆t_б и ∆t_м – большая и меньшая разница температуры продуктов сгорания и температуры нагреваемой жидкости, °С

Выбираем к установке

Чугунный экономайзер ВТИ с длиной труб 2000 мм; площадь поверхности нагреав с газовой стороны 2,95 м²; площадь живого сечения для прохода продуктов сгорания 0,12 м².

7.3 Определяем действительную скорость , м/c продуктов сгорания в экономайзере

где: - среднеарифметическая температура продуктов сгорания в экономайзере, °С

- площадь живого сечения для прохода продуктов сгорания, м²

= z₁*F_тр

где: z₁ – число труб в ряду; принимаем 4 труб

F_тр – площадь живого сечения для прохода продуктов сгорания одной трубы, м²

F_эк = 4*0,12=0,48

7.4 Определяем коэффициент теплопередачи К, Вт/(м²*К)

где: - коэффициент тепловой эффективности, принимается по таблице 6.9 источник 1,

- коэффициент теплоотдачи от продуктов сгорания к стенке труб

18,8*1,02=19,2

7.5 Определяем площадь поверхности нагрева водяного экономайзера Н_эк , (м²)

7.6 определяем общее число труб n, экономайзера

где: Н_ТР – площадь поверхности нагрева одной трубы, м²

≈ 44

7.7 Определяем число рядов труб m, в экономайзере

≈11

8. Аэродинамический расчет котла

Аэродинамический расчет котельной установки выполняем по формулам в соответствии с источником 1.

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 ∆h_к.у., Па, определяется по формуле:

∆h_к.у=∆h_т+∆h_кп1+∆h_кп2+∆h_эк+∆h_м.с

где: ∆h_т – разряжение в топке, создаваемое дымососом, Па;

∆h_кп1 – сопротивление первого конвективного пучка, Па;

∆h_кп2 – сопротивление второго конвективного пучка, Па;

∆h_эк – сопротивление экономайзера, Па;

∆h_м.с – местные сопротивления, Па.