Котлы(ПК-19) (Пример курсового проекта), страница 2

Тепловой баланс и расход топлива Расчет теплового баланса расхода топлива приведен в таблице 3. Обозначение Ед. измерения Таблица 3. Тепловой баланс и расход топлива 1 2 3 Располагаемое тепло топлива QРР Кдж/кг Температура уходящих газов tУГ °С Принята ранее 130 Энтальпия уходящих газов HУГ Кдж/кг По (H-t) таблице 1300.0 Энтальпия теоретически необходимого кол-ва холодного воздуха HХВ Кдж/кг По (H-t) таблице (отсчет от нуля градусов Ц.) 167.8 Потери тепла от механического недожога q4 % По таблице XVII [1] стр.200 1 Потери тепла с уходящими газами q2 % (HУГ-αУГHХВ0)(100-q4)/QРР Потери тепла от химического недожега q3 % Потеря тепла от наружного охлаждения q5 % Потеря тепла с физ. теплом шлака q6шл % Не учитываем т.к.

Потеря тепла на охл. панелей и балок q6охл % 100-103Hохл/QРР Сумма тепловых потерь q∑ % КПД котла η % Энтальпия перегретого пара iПП Кдж/кг по таблицам [2] 3398.1 Давление питательной воды PПВ Мпа 1,1*1,065РПП 11.7 Энтальпия питательной воды iПВ Кдж/кг по таблицам [2] 902.12 Наименование Полезно использованное тепло в агрегате ПОЛНЫЙ РАСХОД ТОПЛИВА 0 Qка КВт B кг/с Расчетные формулы или способ определения 4 5 QРР=QНР По таблице XVII [1] стр.200 Рисунок 5-1 на стр.21 [1] АР<QНР/100 q2+q3+q4+q5+q6шл+q6охл 100- q∑ D(iПП-iПВ) 100QПОЛ/(QРРη) -6- Расчет 19806.65 4.87 0 0.7 0 0 6.57 93.43 83199.33 4.50 Расчетный расход топлива BP кг/с B*(100-q4)/100 -6- 4.46 -6- 8.

Расчет топки Изобразим топочную камеру котла ПК-19 и укажем ее размеры на рисунке 2. 3350 4200 F4 4850 o 45 F3 1050 o 30 4400 F5 15500 13400 B= 7170 (глубина) 10050 6690 2225 F2 1850 3700 3785 F1 1850 o 52 880 -7- Рисунок 2. Размеры топочной камеры -7- Поверхность стен топочной камеры : - боковая стена : F1 = 6,69+3,785 1,85=9,7 м 2 2 F 2=6,69⋅10,05=67,2 м 2 F3 = 6,69+ 4,85 1,05=6,06 м 2 2 F 4= 4,85+ 4,2 2,3=10,4 м 2 2 F5 = 4,2⋅2,1 =4,41 М 2 2 площадь боковой стенки : F ст. б . =F 1 +F 2+F 3 +F 4 +F 5= =9,7+67,2+6,06 +10,4+4,41=97,77 м 2 - площадь фронтальной стены (с потолком и частью холодной воронки) : F ст.

фр.=7,17( 4,2+13,4+2,52+1,89)=157,81 м 2 - площадь задней стены (с частью холодной воронки) : F ст. з .=7,17(1,5+10,05+2,52+1,89)=114,43 м 2 - площадь прохода для фестона : F ф=7,17⋅4,56=32,7 м 2 - суммарная поверхность стен топочной камеры : F ст=2Fст .б . +F ст .фр. +F ст. з . +F ф= =2⋅97,77+157,81+114,43+32,7=500,48 м 2 - поверхность стен, занятая горелками : эту величину можно оценить по следующей формуле : здесь -8- 0 Fгор=kBV β \( t rSub {ГВ} +273 \) } over {ω rSub {1} 273} } ,м rSup {2} } {¿ ¿ k - поправочный коэффициент = ω1 - скорость истечения пылевоздушной смеси из горелок, принятая ранее = 15 м/c; 1.5 ; tГВ - температура подогретого воздуха, принятая ранее = = 350 °С; β” - отношение количества воздуха на выходе из воздухоподогревателя к теоретически необходимому. Можно рассчитать по следующей формуле : -8- ая ранее = бходимо- -8- β=α rSub {Т} - Δα rSub {Т} - Δα rSub {п .

пр . } } {¿ здесь αТ - коэффициент избытка воздуха в топке 1.2 ; ΔαT - присосы воздуха в топочной камере. Выбираем по таблице XVI из [1] = 0.07 ; ΔαП.ПР. - присосы воздуха в системе пылеприготовления. Выбираем по таблице XVI из [1] для шаровой барабанной мельницы с промбункером при сушке горячим воздухом = 0.1 ; Итак β=1,25 - 0,07 - 0,1={}} { ¿ 1.03 Таким образом Fгор  4  09 5  356 1  03 ( 350  273)   1  5   15 273   5.66 м2 - поверхность стен топки, закрытая экранами : F F  F  F 500,48  32,7  6,01  пл ст ф гор 462.63 м2 - лучевоспринимающая поверхность топки : Общую поверхность топки можно разделить на стены с натрубной обмуровкой (FНТ= 390.66 м2 , e=0) обмуровкой (FНК= 70.86 и стены с накаркасной м2 , e=0,8) Отношение шага труб экранов к их диаметру равно S 90 = = 1.18 d 76 Выберем по номограмме 1 [1] значения угловых коэффициентов для этих двух видов стен : χ нт = 0.96 χ нк = 0.98 Cреднее значение углового коэффициента : F нт χ нт + F нк χ нк 390,66⋅0,96+70,86⋅0,98 χ ср = = = F пл 461,77 0.961 Лучевоспринимающая поверхность экранов : H лэ = χ ср F пл=0,963⋅461,77= 444.48 м2 Суммарная лучевоспринимающая поверхность топки : H л=H лэ +H лф =H лэ + χ ф F ф =444,68 +1⋅32,7= 477.29 м2 -9- H л=H лэ +H лф =H лэ + χ ф F ф =444,68 +1⋅32,7= Степень экранирования : Объем топочной камеры : H л 477,38 χ эк = = = Fст 500,48 0.95 V т =F ст.

б. b=97,77⋅7,17= 701 м3 -9- атрубной нтов для -9- 1 Ед. измерения Наименование Обозначение Таблица 4. Тепловой расчет топки Расчетные формулы или способ определения 2 3 4 Расчет 5 Присос воздуха в aп.пр систему По табл. XVI (1) 0.1 aт 1.1 пылеприготовления Отношение количества воздуха на выходе из воздухоподогревателя b" aт aп.пр к теоретически необходимому Энтальпия теоретически необходимого горячего воздуха при tГВ= 350 HГВ0 Кдж/кг По H-t таблице 2805.80 HХВ0 Кдж/кг По H-t таблице 167.83 QВ Кдж/кг β”HГВ0+(ΔαТ+ΔαП.ПР.)HХВ0 QТ Кдж/кг QН °С.

То же для холодного воздуха при tХВ= 25 °С. Тепло, вносимое воздухом в топку Полезное тепловыделение в топке Р 100−q3 −q 4 +QВ 100−q 4 3304.56 23111.21 Температура, которую бы имели продукты горения, если все Адиабатическая температура горения Ta °С К полезное тепловыделение пошло бы на их 2046.0 2319.0 нагрев.Определяется по H-t таблице при αт интерполированием Энтальпия газов на выходе из топки при tT= HТ Кдж/кг По H-t таблице 12275.92 1050 °С. Коэффициент сохранения q5 -10η+q 5 1− 0.993 тепла 1− φ q5 η+q 5 -10- продолжение таблицы 4 : 1 Количество тепла, воспринятого в топке на 2 3 4 5 QЛ Кдж/кг φ(QТ-HТ) 12275.92 s м VТ F ст 5.04 1 кг.

топлива Эффективная толщина излучающего слоя 3,6 0,78+1,6⋅rH2O Коэффициент ослабления лучей для трехатомных kГrП 1 МПа⋅м газов t Т +273 (√ ) ( ) −0,1 ׿¿¿ 1−0,37 ⋅rП⋅10 1000 pП s⋅3,16 r =r где П H 20 0.9090 +r RO 2 p П =pr П p- давление в топке = = 1 атм. 43ρ Г μ ЗЛ 10 3 3 √( tT +273 )2⋅d 2ЗЛ плотость дымовых газов ρг Коэффициент ослабления лучей золовыми kЗЛμЗЛ частицами берем 1.3 кг/м3 1 эффективный диаметр МПа⋅м золы dзл берем из таб- 2.4500 лицы 6-1 [1]: dзл= 13.00 мкм (для камерных топок с шаровыми барабанными мельницами) Коэффициент ослабления лучей частицами кокса Коэффициент ослабления лучей топочной средой Степень черноты факела Средний коэффициент тепловой эффективности k aФ ΨСР 1 МПа⋅м kкоксx1x2 1 МПа⋅м kГrП+kЗЛμЗЛ+kкоксx1x2 1−e −kps Произвольно выбираем три точки для дальнейших расчетов Степень черноты топки aT aФ aФ +(1−aФ )ψ СР 0,56−0,5 здесь : -11- hг Hт 1 1⋅1⋅0,1=0,1 3.459 0.825 0.2 0.3 0.4 0.959 0.940 0.92 hг Параметр М - расстояние от се- редины холодной воронки 0.42 до горелок ≈ 4.1 Hт - расстояние от сер.

холодной воронки до сер. выходного окна ≈ -11- 14.6 Коэффициент загрязнения для топки до реконструкции (располагаемый) ξ= 0.45 возьмем из талицы 6-2 [1] : Определим располагаемую величину лучевоспринимающей поверхности : (ξHЛ)Р=ξχэкFСТ=0,45·0,954·500,48= 214.86 м2 Требуемое в связи с реконструкцией значение лучевоспринимающей поверхности топки определим из решения системы двух уравнений : (1) (ξH Л ) ТР= 1011⋅B P⋅Q Л 5,67⋅aT⋅M⋅T T⋅T 3a 11 √ Ta 31 M 2 2 ( ) TT −1 = 2 1 2256,3 ¿ −1 ¿ = 3 2 1323 aT 5,67⋅0,42⋅1323⋅2256,3 0,42 10 ⋅3,96⋅12769,32 (2) 31 √ ( ) 206.35 aT (ξHЛ)ТР=ψСР·FСТ=ψСР·500,48 Теперь решим уравнения 1 и 2 для трех приведенных выше коэффициентов тепловой эффективности ψСР : ψСР (ξHЛ)ТР по (1) (ξHЛ)ТР по (2) 0.2 0.3 0.4 215.17 #DIV/0! #DIV/0! 100.10 150.14 200.19 Изобразим полученные точки на графике и найдем решение системы : 240 220 200 (ξHЛ)ТР 180 м2 160 140 120 по (1) Linear ( по (1)) по (2) Linear ( по (2)) -12- 180 Linear ( по (1)) по (2) Linear ( по (2)) 160 140 120 100 0.0 0.1 0.2 0.3 ψСР 0.4 0.5 0.6 -12- Координаты точки пересечения являются решением системы уравнений 1 и 2.

Запишем их : (ξHЛ)ТР= ### ΨСР= ### м2 Как видим, требуемая лучевоспринимающая поверхность немного меньше имеющейся в наличии (располагаемой), таким образом необходимо ее уменьшить. Закроем избыточную поверхность шамотным кирпичем (установим зажигательный пояс). - площадь зажигательного пояса (она же избыточная): (ξ л ) р −( ξ л )тр 214,86−213 = = χ −ξ χ 0,45⋅0,952−0,1⋅1 оэ оэ зэ зэ F зэ = пл ξ 14.76 м2 зэ - высота зажигательного пояса : F пл 5,66 h= = = b 7,17 2.06 м Зажигательный пояс располагаем на фронтальной стене топки на уровне горелок.

9. Расчет фестона Геометрические характеристики фестона : Геометрические характеристики фестона определяются по чертежам -13- Рисунок 3. Расчетная схема фестона Исходные геометрические параметры фестона : - расположение труб : шахматное -13- чертежам -13- - шаги труб : по ходу газов - S’2= 380 мм. S”2= 300 мм. в глубину - S1= 270 мм. z2= 3 - число рядов по ходу газов : z1= 25 - число труб в одном ряду : - диаметр труб : d= 76 (76х5 мм.) Поверхность нагрева фестона : Hф=pdlсрz1z2=3,140,0764,950253 88.6 м2 Средний шаг по глубине : S2ср= S'2 H'1+S rSub { size 8{2} } H 1 H'1+H rSub { size 8{1} } } } = { { 380 cdot 61,2+300 cdot 27,2} over { 88,6} } ={}} {¿ ¿¿ 354.6 мм. Относительные шаги труб : s1=S1/d=270/76= 3.55 s2=S2ср/d=354,6/76=4.67 Сечение для прохода газов : F=lгоb-z1lгоd=5·7,17-25·5·0,076= 26.35 м2 Эффективная толщина излучающего слоя : s=0,9d ( 4 S 1⋅S 2ср 4 0,270⋅0,3546 − 1 =0,9⋅0,076⋅ −1 = 1.376 м.

2 π d 3,14 0,076 2 ) ( ) Тепловой расчет фестона : Тепловой расчет фестона для данной задачи будет заключаться в определении температуры газов за фестоном и тепловосприятия фестона. Т.о. Этот расчет является поверочным в отличии от расчета топки. Температура газов за фестоном и тепловосприятие будут определяться из совместного решения уравнения теплового баланса и уравнения теплопередачи.