150774 (621407), страница 3

Просмтор этого файла доступен только зарегистрированным пользователям. Но у нас супер быстрая регистрация: достаточно только электронной почты!

Текст из файла (страница 3)

D – расчетная нагрузка парового котла, т/ч.

q₅=2,3 6,5/6,5 =2,3

Определяем КПД брутто η_бр, %, парового котла из уравнения обратного теплового баланса

η_бр=100-(q₂+q₃+q₄+q₅+q₆). (21)

При сжигании газообразного топлива уравнение примет вид

η_бр =100–(q₂+ q₃ +q₅)

η_бр =100–(6,2+0,5+2,3)=91,0

Определяем полезную мощность Q_пг, кВт, парового котла

Q_пг =D_н.п (h_н.п – h_п.в )+ 0,01рD_н.п (h_кип – h_п.в) (22)

где D_н.п – расход выработанного насыщенного пара 1,8, кг/с;

h_н.п – энтальпия насыщенного пара определяется из ист.4, 2789 кДж/кг;

h_п.в – энтальпия питательной воды ист.4, 820 кДж/кг;

р – непрерывная продувка парового котла, 2,5 %;

h_кип – энтальпия кипящей воды в барабане котла, 826 кДж/кг.

Q_пг =1,8 (2789 – 419) + 0,01*2,5*1,8 (826– 419)=4284,3

Определяем расход топлива В_пг, м³/с, подаваемого в топку парового котла из уравнения прямого теплового баланса

В_пг = (Q_пг / (Q^р_р η_бр))100 (23)

В_пг = (4284,3/ (38380 91,0)) 100 =0,123

Определяем расчётный расход топлива В_р, м³/с

В_р =В_пг= 0,123

Определяем коэффициент сохранения теплоты φ

(24)

φ = 1-2,3/(91,0 +2,3) = 0,975

5 Расчет топочной камеры

Расчёт топки производим по формулам в соответствии с источником [2] в следующей последовательности.

Предварительно задаемся температурой продуктов сгорания на выходе из топочной камеры 1035⁰С. Для принятой температуры определяем энтальпию продуктов сгорания на выходе из топки по таблице 2 – Энтальпии продуктов сгорания Н = ƒ (), кДж/м³.

Подсчитываем полезное тепловыделение в топке Q_т, кДж/м³

(25)

где Q_в – теплота вносимая в топку с воздухом, кДж/м³

Q_{т =}38380 (100-0,5)/100+419,6=38607,6

Для паровых котлов, не имеющих воздухоподогревателя, теплоту Q_в, кДж/м³, определяем

Q_в =α˝_т H⁰_х.в. (26)

Q_в =1,05*399,2=419,16

Определяю коэффициент ψ тепловой эффективности экранов

ψ = χ ξ, (27)

где χ – угловой коэффициент, т.е. отношение количества энергии, посылаемой на облучаемую поверхность, к энергии излучения всей полусферической излучающей поверхности. Угловой коэффициент показывает, какая часть полусферического лучистого потока, испускаемого одной поверхностью, падает на другую поверхность и зависит от формы и взаимного расположения тел, находящихся в лучистом теплообмене. Значение χ определяется из рисунка 5.3 [2] ; χ=0,97;

ξ – коэффициент, учитывающий снижение тепловосприятия экранных поверхностей нагрева вследствие их загрязнения наружными отложениями или закрытия огнеупорной массой. Коэффициент загрязнения принимается по таблице 5.1 [2]: ξ=0,67.

ψ = 0, 97*0, 67=0, 65

Определяем эффективную толщину S, м, излучающего слоя

S=3,6V_т/F_ст (28)

где V_т – объем топочной камеры, м³;

F_ст – поверхность стен топочной камеры, м².

S=3, 6*11, 2/29, 97=1, 35

Определяем коэффициент k, (м·МПа)^–1 , ослабления лучей. При сжигании газообразного топлива коэффициент ослабления лучей зависит от коэффициентов ослабления лучей трехатомными газами k_г и сажистыми частицами k_с

k = k_г r_п + k_с (29)

где k_г – коэффициент ослабления лучей трёхатомными газами, (м·МПа)^–1;

r_п – суммарная объёмная доля трёхатомных газов; принимаю по таблице 1;

k_с –коэффициент ослабления лучей сажистыми частицами, (м·МПа)^–1.

Коэффициент k_г, (м·МПа)^–1 , ослабления лучей трехатомными газами определяю по формуле

(30)

где р_п = r_п р – парциальное давление трёхатомных газов, МПа;

р – давление в топочной камере котлоагрегата, для агрегатов, работающих без наддува принимаю р = 0,1 МПа;

T˝_т – абсолютная температура на выходе из топочной камеры, К (равна принятой по предварительной оценке).

Коэффициент k_с , (м·МПа)^–1, ослабления лучей сажистыми частицами

k_с (31)

где С^р, Н^р–содержание углерода и водорода в рабочей массе жидкого топлива, %.

При сжигании природного газа

(32)

где С_mН_n – процентное содержание входящих в состав природного газа углеводородных соединений, %

k=8,75*0,257+1,147=3,43

Определяем степень черноты факела а_ф.

Для газообразного топлива степень черноты а_ф факела

а_ф =mа_св +(1– m) а_г (33)

где m –коэффициент, характеризующий долю топочного объема, заполненного светящейся частью факела; принимаю по таблице 5.2 [2] m=0,12 при q_V=421 кВт/м³;

а_св – степень черноты светящейся части факела;

а_г – степень черноты несветящихся трёхатомных газов.

Значения а_св и а_г определяю по формулам

а_св=1 – е^{-( kг rп + kс) р s} (34)

а_г=1 – е ^{–kг rп р s} (35)

а_св=1 – е^{-(3,43*0,1*1,35)}=0,37

а_г=1 – е ^{–8,75*0,257*0,1*1,35}=0,259

а_ф =0,12*0,37+(1-0,12)*0,257=0,274.

Определяем степень черноты топки а_т для камерной топки при сжигании газа

(36)

а_т=0,274/(0,274+(1-0,274)*0,65)=0,36

Параметр М зависит от относительного положения максимума температуры пламени по высоте топки. Для полуоткрытых топок при сжигании газа М=0,48 [источник 2, стр. 67].

Определяем среднюю суммарную теплоёмкость V_с.ср, кДж/м³·К, продуктов сгорания на 1 м^{3 газ}а при нормальных условиях

V_с.ср=(Q_т – H^″_т) / (Т_а –Т^″_т) (37)

где Т_а – теоретическая (адиабатная) температура горения, К; определяем по таблице 4 по значению Q_т, равному энтальпии продуктов сгорания Н_а; Т_а=2254, К.

Т^″_т –температура (абсолютная) на выходе из топки, К;

H^″_т – энтальпия продуктов сгорания, кДж/м³; определяем по таблице 4 при принятой на выходе из топки температуре;

Q_т – полезное тепловыделение в топке, кДж/м³.

V_ср

Определяю действительную температуру υ^″_т, ⁰С, на выходе из топки

υ″т = (38)

Полученная температура на выходе из топки υ^″_т = 1033⁰С сравнивается с температурой, принятой ранее, 1035⁰С. Расхождение между полученной температурой υ^″_т, ⁰С, и ранее принятой на выходе из топки не превышает ±100⁰С, расчет считается оконченным.

Определяем удельную нагрузку топочного объема q_V, кВт/м³

q_V= В_рQ^р_н/V_т. (39)

q_V=0,123*38380/11,2=421

6 Расчет конвективных пучков

При расчете конвективных поверхностей нагрева используем уравнение теплопередачи и уравнение теплового баланса. Расчет выполняем для 1 м³ сжигаемого газа при нормальных условиях.

Расчёт первого конвективного пучка производим по формулам в соответствии с источником [2].

Предварительно принимаем два значения температур после рассчитанного газохода υ^″ = 400⁰С и υ^″ = 300⁰С. Далее весь расчет ведем для двух предварительно принятых температур.

Определяем теплоту Q_б ,кДж/м³, отданную продуктами сгорания

Q_б = φ (H^′– H^″+ Δα_к H⁰_прс) (40)

где H′ – энтальпия продуктов сгорания перед поверхностью нагрева, кДж/м³;

H^″ – энтальпия продуктов сгорания после рассчитываемой поверхности нагрева, кДж/м³;

Δα_к – присос воздуха в поверхность нагрева;

H⁰_прс – энтальпия присосанного в конвективную поверхность нагрева воздуха, при температуре воздуха 30⁰С, кДж/м³;

φ – коэффициент сохранения теплоты.

Q⁴⁰⁰_б = 0,975 (20239–7522+0,05399,2) =12418

Q³⁰⁰_б = 0,975 (20239–5574+0,05399,2) =14317

Определяем расчётную температуру потока υ, ⁰С, продуктов сгорания в конвективной поверхности

(41)

где υ′ – температура продуктов сгорания на входе в поверхность нагрева, ⁰С;

υ^″ – температура продуктов сгорания на выходе из поверхности нагрева ⁰С.

υ ⁴⁰⁰=(1033+ 400) / 2=716,5

υ³⁰⁰=(1033+ 300) / 2=666,5

Определяем температурный напор ∆t, ⁰С

∆t = υ – t_к (42)

где t_к – температура охлаждающей среды, для парового котла принимаем равной температуре кипения воды при давлении в котле, ⁰С.

∆t ⁴⁰⁰ = 716,5 – 194,1 = 522,4

∆t ³⁰⁰ = 666,5 – 194,1 = 472,4

Рассчитываем среднюю скорость ω_г, м/с, продуктов сгорания в поверхности нагрева

(43)

где В_р – расчетный расход топлива, м³/с;

F – площадь живого сечения для прохода продуктов сгорания, м²;

V_г – объем продуктов сгорания на 1 м³ газообразного топлива, м³/м³;

υ – средняя расчетная температура продуктов сгорания, ⁰С.

Определяем коэффициент теплоотдачи конвекцией α_к, Вт/(м²·К), от продуктов сгорания к поверхности нагрева; при поперечном омывании коридорных пучков

α_к = α_н с_zс_sс_ф (44)

где α_н – коэффициент теплоотдачи, определяемый по номограмме рис.6.1 [2] при поперечном омывании коридорных пучков, Вт/(м²·К); α_н⁴⁰⁰=95, α_н³⁰⁰= 91;

с_z – поправка на число рядов труб по ходу продуктов сгорания; с_z⁴⁰⁰=1, с_z3⁰⁰=1;

с_s – поправка на компоновку пучка; с_s⁴⁰⁰=1, с_s³⁰⁰=1;

с_ф – коэффициент, учитывающий влияние измерения физических параметров потока; с_ф⁴⁰⁰=1,09, с_ф³⁰⁰=1,11.

α⁵⁰⁰_к=95111,09=103,5

α⁴⁰⁰_к=91111,11=101

Вычисляем степень черноты газового потока. При этом вычисляем суммарную оптическую толщину

kрs = ( k_г r_п) ps (45)

где k_г – коэффициент ослабления лучей трехатомными газами;

р – давление в газоходе, МПа; для котлов без наддува принимаем равным 0,1.

Определяем толщину излучающего слоя s,м, для гладкотрубных пучков

s = (46)

s =

kрs ⁴⁰⁰ =34,69*0,253* 0,10,177=0,155

kрs ³⁰⁰ =35,59*0,253*0,1*0,177=0,159

Определяем коэффициент теплоотдачи α_л, Вт/(м²·К), учитывающий передачу теплоты излучением в конвективных поверхностях нагрева для незапыленного потока при сжигании газообразного топлива

α_л =α_н а с_г (47)

где α_н – коэффициент теплоотдачи, Вт/(м²·К), определяем по номограмме на рис.6.4 [2];

а – степень черноты;

с_г – коэффициент, определяем по рис.6.4 [2].

Для определения α_н и коэффициент с_г определяем температуру t_з, ⁰С, загрязненной стенки

t_з = t + ∆t (48)

где t – средняя температура окружающей среды, ⁰С; для паровых котлов принимаем равной температуре насыщения при давлении в котле;

∆t – при сжигании газообразного топлива принимаем равной 25⁰С.

t_з = 194,1 + 25 = 219,1

α⁴⁰⁰_н =45; α³⁰⁰_н =33

а⁴⁰⁰ = 0,14; а³⁰⁰ = 0,15

с_г⁴⁰⁰ = 0,98; с_г³⁰⁰ = 0,93

α_л⁴⁰⁰ =450,140,98 = 6,4

α_л ³⁰⁰ =330,150,93 = 4,7

Подсчитываем суммарный коэффициент теплоотдачи α₁, Вт/(м²·К), от продуктов сгорания к поверхности нагрева

α₁ = ξ (α_к+ α_л) (49)

где ξ – коэффициент использования, учитывающий уменьшение тепловосприятия поверхности нагрева вследствие неравномерного омывания ее продуктами сгорания, частичного протекания продуктов сгорания мимо нее и образования застойных зон; для поперечно омываемых пучков принимаем равным 1.

α₁⁴⁰⁰ =1(103,5+6,4)=109,9

α₁³⁰⁰ =1(101+4,7)=105,7

Вычисляем коэффициент теплопередачи К, Вт/(м²·К)

К = α₁ ψ (50)

где ψ – коэффициент тепловой эффективности, определяемый из табл.6.2 [2]; принимаем равным 0,85.

Характеристики

Список файлов курсовой работы