Реферат: Тепловой и аэродинамический расчет парового котла ДЕ-4-14ГМ
--PAGE_BREAK--3 Построение H
-
T
диаграммы
Расчёт энтальпий воздуха и продуктов сгорания производим при действительных коэффициентах избытка воздуха после каждой поверхности нагрева. Расчёт производим для всего возможного диапазона температур от 100 до <metricconverter productid=«20000C» w:st=«on»>20000C.
Определение энтальпий воздуха и продуктов сгорания производим в последовательности, изложенной в источнике [2].
Определяем энтальпию теоретического объёма воздуха H0в, кДж/м3, для всего выбранного диапазона температур
H0в= V0· (сJ)в, (14)
где (сJ)в – энтальпия 1м3 воздуха, кДж/м3;[2].
V0 – теоретический объём воздуха, необходимый для горения, м3/м3.
Определяем энтальпию теоретического объёма продуктов сгорания H0г, кДж/м3, для всего выбранного диапазона температур
H0г = VRO2·(сJ)RO2 + V0N2 ·(сJ)N2+ V0H2O·(сJ)H2O, (15)
где (сJ)RO2, (сJ)N2, (сJ)H2O – энтальпии 1м3 трёхатомных газов, теоретического объёма азота, теоретического объёма водяных паров, кДж/м3; [2].
VRO2, V0N2, V0H2O– объёмы трёхатомных газов, теоретические объёмы азота и водяного пара, м3/м3.
Определяем энтальпию избыточного количества воздуха Hвизб, кДж/м3 для всего выбранного диапазона температур
Hвизб=(α–1)·H0в, (16)
где α – коэффициент избытка воздуха после каждой поверхности нагрева.
Определяем энтальпию продуктов сгорания H, кДж/м3, при коэффициенте избытка воздуха α >1
Hr= H0г+ Hвизб. (17)
Результаты расчёта энтальпий продуктов сгорания по газоходам котлоагрегата сводим в таблицу 2.
t,ºС
V0RO2=1,41
V0N2=9,68
V0H2O=2,54
Vв0= 12,21
(сu)RO2
(сu)N2
(сu)H2O
Hдг0
(сu)в
Hв0
100
170,5
130,2
151,2
1884,8
132,7
1620,3
200
358,7
260,8
305,3
3805,8
267,1
3261,3
300
560,7
393,1
464,1
5774,6
404,0
4932,8
400
774,5
528,4
628,3
7802,8
543,5
6636,1
500
999,6
666,1
797,2
9882,2
686,3
8379,7
600
1226,4
806,4
970,2
11999,5
832,4
10163,6
700
1465,8
949,2
1150,8
14178,1
982,8
12000,0
800
1709,4
1096,2
1339,8
16424,6
1134,0
13846,1
900
1957,2
1247,4
1528,8
18717,6
1285,2
15692,3
1000
2209,2
1398,6
1730,4
21048,6
1440,6
17589,7
1100
2465,4
1549,8
1932,0
23385,6
1600,2
19538,4
1200
2725,8
1701,0
2137,8
25739,1
1759,8
21487,2
1300
2986,2
1856,4
2352,0
28154,6
1919,4
23435,9
1400
3250,8
2016,0
2566,2
30616,7
2083,2
25435,9
1500
3515,4
2171,4
2788,8
33059,4
2247,0
27435,9
1600
3780,0
2331,0
3011,4
35542,8
2410,8
29435,9
1700
4048,8
2490,6
3238,2
38042,8
2574,6
31435,9
1800
4317,6
2650,2
3469,2
40553,5
2738,4
33435,9
1900
4586,4
2814,0
3700,2
43104,9
2906,4
35487,1
2000
4859,4
2973,6
3939,6
45642,8
3074,4
37538,4
2100
5132,4
3137,4
4174,8
48210,7
3242,4
39589,7
2200
5405,4
3301,2
7774,4
59324,2
3410,4
41641,0
продолжение
--PAGE_BREAK--
Таблица 2 – Энтальпии продуктов сгорания Н = ƒ (J).
υ,°С
Hов
кДж/м3
Hог
кДж/м3
α'т
αсрт
α"т
αсркп1
α"кп1
αсркп2
α"кп2
αсрэк
αух
Hд.г=Hдг0+(α-1)·Нв0,кДж/м3
100
1620,3
1884,8
1965,8
2006,3
2046,8
2087,3
2127,8
2208,8
2289,9
2370,9
2451,9
200
3261,3
3805,8
3968,8
4050,4
4131,9
4213,4
4295,0
4458,0
4621,1
4784,2
4947,2
300
4932,8
5774,6
6021,3
6144,6
6267,9
6391,2
6514,5
6761,2
7007,8
7254,5
7501,1
400
6636,1
7802,8
8134,6
8300,5
8466,5
8632,4
8798,3
9130,1
9461,9
9793,7
10125,5
500
8379,7
9882,2
10301,2
10510,7
10720,1
10929,6
11139,1
11558,1
11977,1
12396,1
12815,1
600
10163,6
11999,5
12507,7
12761,8
13015,8
13269,9
13524,0
14032,2
14540,4
15048,6
15556,7
700
12000,0
14178,1
14778,1
15078,1
15378,1
15678,1
15978,1
16578,1
17178,1
17778,1
18378,1
800
13846,1
16424,6
17116,9
17463,0
17809,2
18155,3
18501,5
19193,8
19886,1
20578,4
21270,7
900
15692,3
18717,6
19502,3
19894,6
20286,9
20679,2
21071,5
21856,1
22640,7
23425,3
24209,9
1000
17589,7
21048,6
21928,1
22367,9
22807,6
23247,4
23687,1
24566,6
25446,1
26325,6
27205,0
1100
19538,4
23385,6
24362,5
24850,9
25339,4
25827,9
26316,3
27293,2
28270,2
29247,1
30224,0
1200
21487,2
25739,1
26813,4
27350,6
27887,8
28425,0
28962,1
30036,5
31110,9
32185,2
33259,6
1300
23435,9
28154,6
29326,4
29912,3
30498,2
31084,1
31670,0
32841,7
34013,5
35185,3
36357,1
1400
25435,9
30616,7
31888,4
32524,3
33160,2
33796,1
34432,0
35703,8
36975,6
38247,4
39519,2
1500
27435,9
33059,4
34431,2
35117,1
35803,0
36488,9
37174,8
38546,6
39918,4
41290,2
42662,0
1600
29435,9
35542,8
37014,6
37750,5
38486,4
39222,3
39958,2
41430,0
42901,8
44373,6
45845,4
1700
31435,9
38042,8
39614,6
40400,5
41186,4
41972,3
42758,2
44330,0
45901,8
47473,6
49045,4
1800
33435,9
40553,5
42225,3
43061,2
43897,1
44733,0
45568,9
47240,7
48912,5
50584,3
52256,1
1900
35487,1
43104,9
44879,2
45766,4
46653,6
47540,7
48427,9
50202,3
51976,6
53751,0
55525,4
2000
37538,4
45642,8
47519,7
48458,2
49396,6
50335,1
51273,5
53150,5
55027,4
56904,3
58781,2
2100
39589,7
48210,7
50190,2
51179,9
52169,7
53159,4
54149,2
56128,6
58108,1
60087,6
62067,1
2200
41641,0
59324,2
61406,3
62447,3
63488,3
64529,3
65570,4
67652,4
69734,5
71816,5
73898,6
По результатам расчетов выполняем построение графика зависимости энтальпий продуктов сгорания Н,кДж/м3от температуры J,град.
4 Тепловой баланс котла
Расчет теплового баланса котельного агрегата выполняем по формулам в соответствии с источником [2].
При работе парового котла вся поступившая в него теплота расходуется на выработку полезной теплоты, содержащейся в паре, и на покрытие различных потерь теплоты.
Определяем располагаемую теплоту<img width=«24» height=«24» src=«ref-2_1159779995-117.coolpic» v:shapes="_x0000_i1073">,кДж/м3, для газообразного топлива
<img width=«68» height=«25» src=«ref-2_1159780112-185.coolpic» v:shapes="_x0000_i1074">, (18)
где Qсн – низшая теплота сгорания сухой массы газа,кДж/м3.
<img width=«80» height=«27» src=«ref-2_1159780297-210.coolpic» v:shapes="_x0000_i1075">.
Определяем потерю теплоты с уходящими газами q2, проц.
<img width=«216» height=«49» src=«ref-2_1159780507-525.coolpic» v:shapes="_x0000_i1076">, (19)
где Hух – энтальпия уходящих газов, кДж/м3; при tух = 140°С, [3].
aух –коэффициент избытка воздуха в уходящих газах в сечении газохода после последней поверхности нагрева;
q4 – потеря теплоты от механической неполноты горения, %; для природного газа q4 = 0;
H0х.в– энтальпия теоретического объёма холодного воздуха, определяем при tв = 300С, кДж/м3.
<img width=«104» height=«25» src=«ref-2_1159781032-241.coolpic» v:shapes="_x0000_i1077">, (20)
<img width=«175» height=«25» src=«ref-2_1159781273-333.coolpic» v:shapes="_x0000_i1078">.
<img width=«239» height=«41» src=«ref-2_1159781606-548.coolpic» v:shapes="_x0000_i1079">
Потеря теплоты от химической неполноты сгорания топлива q3, проц., обусловлена появлением в уходящих газах горючих газов СО, Н2, СН4, по [2].
Потеря теплоты от механической неполноты горения топлива q4, проц., наблюдается только при сжигании твердого топлива и обусловлена наличием в очаговых остатках твердых горючих частиц.
Потеря теплоты от наружного охлаждения q5, проц., обусловлена передачей теплоты от обмуровки агрегата наружному воздуху, имеющему более низкую температуру и для парового котла определяется по формуле
<img width=«104» height=«41» src=«ref-2_1159782154-271.coolpic» v:shapes="_x0000_i1080">, (21)
где q5ном – потери теплоты от наружного охлаждения при номинальной нагрузке парового котла, проц., принимаем по [2];
Dном – номинальная нагрузка парового котла, т/ч;
D – расчетная нагрузка парового котла, т/ч.
<img width=«116» height=«41» src=«ref-2_1159782425-274.coolpic» v:shapes="_x0000_i1081">
Определяем КПД брутто ηбр, проц., парового котла из уравнения обратного теплового баланса
<img width=«168» height=«25» src=«ref-2_1159782699-305.coolpic» v:shapes="_x0000_i1082">, (22)
<img width=«257» height=«25» src=«ref-2_1159783004-431.coolpic» v:shapes="_x0000_i1083">.
Определяем полезную мощность парового котла Qпг, кВт
<img width=«312» height=«24» src=«ref-2_1159783435-487.coolpic» v:shapes="_x0000_i1084">, (23)
где Dн.п – расход выработанного насыщенного пара, кг/с;
hн.п– энтальпия насыщенного пара, кДж/кг;
hп.в– энтальпия питательной воды, кДж/кг;
р – непрерывная продувка парового котла, проц.;
hкип – энтальпия кипящей воды в барабане котла, кДж/кг.
<img width=«452» height=«24» src=«ref-2_1159783922-671.coolpic» v:shapes="_x0000_i1085">.
Определяем расход топлива Впг,м3/с, подаваемого в топку парового котла из уравнения прямого теплового баланса
<img width=«120» height=«47» src=«ref-2_1159784593-352.coolpic» v:shapes="_x0000_i1086">, (24)
<img width=«208» height=«44» src=«ref-2_1159784945-498.coolpic» v:shapes="_x0000_i1087">.
Определяем коэффициент сохранения теплоты φ
<img width=«100» height=«47» src=«ref-2_1159785443-272.coolpic» v:shapes="_x0000_i1088">. (25)
<img width=«172» height=«44» src=«ref-2_1159785715-397.coolpic» v:shapes="_x0000_i1089">.
продолжение
--PAGE_BREAK--
5 Расчет топочной камеры
Расчет топочной камеры котельного агрегата выполняем по формулам в соответствии с источником [2].
Предварительно задаемся температурой продуктов сгорания на выходе из топки J"т, град.
J"т = 1100.
Для принятой температуры по таблице 2, определяем энтальпию продуктов сгорания на выходе из топки Н"т , кДж/ м3
Н"т = 25339,4.
Определяем полезное тепловыделение в топке Qт , кДж/ м3
<img width=«211» height=«45» src=«ref-2_1159786112-498.coolpic» v:shapes="_x0000_i1090">, (26)
где Qв– теплота вносимая в топку воздухом, кДж/ м3
<img width=«88» height=«25» src=«ref-2_1159786610-211.coolpic» v:shapes="_x0000_i1091">, (27)
где <img width=«32» height=«24» src=«ref-2_1159786821-134.coolpic» v:shapes="_x0000_i1092">– энтальпия теоретического объёма воздуха, кДж/ м3.
<img width=«135» height=«24» src=«ref-2_1159786955-262.coolpic» v:shapes="_x0000_i1093">.
<img width=«259» height=«41» src=«ref-2_1159787217-537.coolpic» v:shapes="_x0000_i1094">.
Определяем коэффициент тепловой эффективности экранов <img width=«16» height=«17» src=«ref-2_1159787754-95.coolpic» v:shapes="_x0000_i1095">
<img width=«57» height=«21» src=«ref-2_1159787849-145.coolpic» v:shapes="_x0000_i1096">, (28)
где x– угловой коэффициент, показывающий какая часть полусферического лучистого потока, испускаемого одной поверхностью, падает на другую поверхность и зависящий от формы и взаимного расположения тел, находящихся в лучистом теплообмене; значение х определяем по [2];
<img width=«13» height=«21» src=«ref-2_1159787994-90.coolpic» v:shapes="_x0000_i1097"> – коэффициент, учитывающий снижение тепловосприятия экранных поверхностей нагрева; принимаем по [2].
<img width=«135» height=«21» src=«ref-2_1159788084-253.coolpic» v:shapes="_x0000_i1098">.
Определяем эффективную толщину излучающего слоя S, м
<img width=«77» height=«45» src=«ref-2_1159788337-251.coolpic» v:shapes="_x0000_i1099">, (29)
где <img width=«19» height=«23» src=«ref-2_1159788588-103.coolpic» v:shapes="_x0000_i1100"> – объем топочной камеры, м3, принимаем из конструкционных характеристик котла в соответствии с источником [3];
<img width=«27» height=«24» src=«ref-2_1159788691-114.coolpic» v:shapes="_x0000_i1101"> – поверхность стен топочной камеры, м2, принимаем из конструкционных характеристик котла в соответствии с источником [3].
<img width=«152» height=«44» src=«ref-2_1159788805-386.coolpic» v:shapes="_x0000_i1102">
Определяем коэффициент ослабления лучей <img width=«92» height=«24» src=«ref-2_1159789191-228.coolpic» v:shapes="_x0000_i1103">
<img width=«92» height=«24» src=«ref-2_1159789419-200.coolpic» v:shapes="_x0000_i1104">, (30)
где rп – суммарная объемная доля трехатомных газов, определяем по таблице 1;
<img width=«20» height=«23» src=«ref-2_1159789619-104.coolpic» v:shapes="_x0000_i1105"> – коэффициент ослабления лучей трехатомными газами, <img width=«79» height=«24» src=«ref-2_1159789723-205.coolpic» v:shapes="_x0000_i1106">;
<img width=«271» height=«56» src=«ref-2_1159789928-850.coolpic» v:shapes="_x0000_i1107">, (31)
где <img width=«24» height=«23» src=«ref-2_1159790778-106.coolpic» v:shapes="_x0000_i1108"> – парциальное давление трехатомных газов, МПа.
<img width=«73» height=«24» src=«ref-2_1159790884-158.coolpic» v:shapes="_x0000_i1109">, (32)
где <img width=«16» height=«17» src=«ref-2_1159791042-90.coolpic» v:shapes="_x0000_i1110">– давление в топочной камере котлоагрегата, МПа, в соответствии с источником [2].
<img width=«164» height=«24» src=«ref-2_1159791132-293.coolpic» v:shapes="_x0000_i1111">.
rH2O– объемная доля водяных паров, берется из таблицы 1;
Т"т – абсолютная температура на выходе из топочной камеры, К.
<img width=«371» height=«53» src=«ref-2_1159791425-972.coolpic» v:shapes="_x0000_i1112">
<img width=«20» height=«24» src=«ref-2_1159792397-104.coolpic» v:shapes="_x0000_i1113"> – коэффициент ослабления лучей сажистыми частицами, <img width=«79» height=«24» src=«ref-2_1159789723-205.coolpic» v:shapes="_x0000_i1114">;
<img width=«263» height=«51» src=«ref-2_1159792706-646.coolpic» v:shapes="_x0000_i1115">, (33)
где СР, НР – содержание углерода и водорода в рабочей массе газообразного топлива, проц.
<img width=«151» height=«47» src=«ref-2_1159793352-483.coolpic» v:shapes="_x0000_i1116">, (34)
<img width=«427» height=«47» src=«ref-2_1159793835-897.coolpic» v:shapes="_x0000_i1117">
<img width=«342» height=«45» src=«ref-2_1159794732-740.coolpic» v:shapes="_x0000_i1118">
<img width=«191» height=«21» src=«ref-2_1159795472-311.coolpic» v:shapes="_x0000_i1119">
Определяем степень черноты факела <img width=«20» height=«25» src=«ref-2_1159795783-103.coolpic» v:shapes="_x0000_i1120">
<img width=«152» height=«25» src=«ref-2_1159795886-280.coolpic» v:shapes="_x0000_i1121">, (35)
где m – коэффициент, характеризующий долю топочного объёма, заполняемого светящейся частью факела, принимаем по [2];
асв, аг – степень черноты светящейся части факела и несветящихся трёхатомных газов, какой обладал бы факел при заполнении всей топки соответственно только светящимся пламенем или только несветящимися трёхатомными газами.
Определяем значение степени черноты светящейся части факела асв
<img width=«136» height=«25» src=«ref-2_1159796166-338.coolpic» v:shapes="_x0000_i1122"> (36)
<img width=«260» height=«25» src=«ref-2_1159796504-429.coolpic» v:shapes="_x0000_i1123">
Определяем значение степени черноты несветящихся трехатомных газов <img width=«20» height=«23» src=«ref-2_1159796933-99.coolpic» v:shapes="_x0000_i1124">
<img width=«108» height=«25» src=«ref-2_1159797032-287.coolpic» v:shapes="_x0000_i1125">, (37)
<img width=«223» height=«25» src=«ref-2_1159797319-378.coolpic» v:shapes="_x0000_i1126">
<img width=«299» height=«25» src=«ref-2_1159797697-491.coolpic» v:shapes="_x0000_i1127">
Определяем степень черноты топки при сжигании газообразного топлива <img width=«20» height=«23» src=«ref-2_1159798188-100.coolpic» v:shapes="_x0000_i1128">
<img width=«147» height=«49» src=«ref-2_1159798288-360.coolpic» v:shapes="_x0000_i1129">, (38)
<img width=«252» height=«44» src=«ref-2_1159798648-552.coolpic» v:shapes="_x0000_i1130">
Применяем параметр М в зависимости от относительного положения максимума температуры пламени по высоте топки. Для газа и мазута принимаем
М=0,48.
Определяем среднюю суммарную теплоемкость продуктов сгорания на <metricconverter productid=«1 м3» w:st=«on»>1 м3газа при нормальных условиях, <img width=«99» height=«27» src=«ref-2_1159799200-244.coolpic» v:shapes="_x0000_i1131">
<img width=«116» height=«51» src=«ref-2_1159799444-342.coolpic» v:shapes="_x0000_i1132">, (39)
где Та – теоретическая (адиабатная) температура горения К, определяемая по таблице 2 по значению Qт, равному энтальпии продуктов сгорания, На;
Тт"–температура (абсолютная) на выходе из топки, принятая по предварительной оценке, К;
Hт"– энтальпия продуктов сгорания при температуре на выходе из топки, <img width=«64» height=«24» src=«ref-2_1159799786-182.coolpic» v:shapes="_x0000_i1133">;
Qт– полезное тепловыделение в топке, <img width=«64» height=«24» src=«ref-2_1159799786-182.coolpic» v:shapes="_x0000_i1134">.
<img width=«239» height=«44» src=«ref-2_1159800150-587.coolpic» v:shapes="_x0000_i1135">
Определяем действительную температуру на выходе из топки <img width=«60» height=«25» src=«ref-2_1159800737-174.coolpic» v:shapes="_x0000_i1136">
<img width=«290» height=«77» src=«ref-2_1159800911-896.coolpic» v:shapes="_x0000_i1137">, (40)
<img width=«432» height=«72» src=«ref-2_1159801807-1198.coolpic» v:shapes="_x0000_i1138">
Полученная температура отличается от принятой меньше чем на 1000С, следовательно, расчёт топки считается оконченным.
6 Расчет конвективных пучков
6.1 Расчет первого конвективного пучка
При расчете конвективной поверхности нагрева используем уравнение теплопередачи и уравнение теплового баланса. Расчет выполняем для <metricconverter productid=«1 м3» w:st=«on»>1 м3 сжигаемого газа при нормальных условиях.
Расчет конвективного пучка производим по формулам в соответствии с источником [2].
Предварительно принимаем два значения температур после рассчитываемого газохода υ″=3500С и υ″=4000С. Далее весь расчет ведем для двух принятых температур.
<img width=«12» height=«23» src=«ref-2_1159773639-73.coolpic» v:shapes="_x0000_i1139">Определяем теплоту Qб, кДж/м3, отданную продуктами сгорания
Qб = φ · (H′– H″+ Δαк· H0прс), (41)
где φ – коэффициент сохранения теплоты;
H′ – энтальпия продуктов сгорания на входе в поверхность нагрева, кДж/м3, определяется по таблице 2 при температуре и коэффициенте избытка воздуха после топочной камеры;
H″ – энтальпия продуктов сгорания после рассчитываемой поверхности нагрева, кДж/м3;
Δαк – присос воздуха в поверхность нагрева;
H0прс – энтальпия присасываемого в конвективную поверхность нагрева воздуха, при температуре воздуха 300С, кДж/м3.
<img width=«32» height=«25» src=«ref-2_1159803078-136.coolpic» v:shapes="_x0000_i1140">= 0,982·(25212,81–7656,4+0,05·486)=17264,2.
<img width=«32» height=«25» src=«ref-2_1159803214-138.coolpic» v:shapes="_x0000_i1141">= 0,982·(25212,81–8798,3+0,05·486)=16142,9.
Определяем расчётную температуру потока υ, град., продуктов сгорания в конвективной поверхности
<img width=«71» height=«41» src=«ref-2_1159803352-219.coolpic» v:shapes="_x0000_i1142">, (42)
где υ′ – температура продуктов сгорания на входе в поверхность нагрева,град;
υ″ – температура продуктов сгорания на выходе из поверхности нагрева, град.
<img width=«172» height=«41» src=«ref-2_1159803571-383.coolpic» v:shapes="_x0000_i1143">
<img width=«173» height=«41» src=«ref-2_1159803954-392.coolpic» v:shapes="_x0000_i1144">
Определяем среднюю скорость ωг, м/с, продуктов сгорания в поверхности нагрева
<img width=«149» height=«44» src=«ref-2_1159804346-402.coolpic» v:shapes="_x0000_i1145">, (43)
где Вр – расчетный расход топлива, м3/с;
F – площадь живого сечения для прохода продуктов сгорания, м2;
Vг – объем продуктов сгорания на <metricconverter productid=«1 м3» w:st=«on»>1 м3 газообразного топлива, м3/м3;
υ – средняя расчетная температура продуктов сгорания, град.
<img width=«276» height=«44» src=«ref-2_1159804748-631.coolpic» v:shapes="_x0000_i1146">
<img width=«276» height=«44» src=«ref-2_1159805379-626.coolpic» v:shapes="_x0000_i1147">
Определяем коэффициент теплоотдачи конвекцией <img width=«23» height=«23» src=«ref-2_1159806005-106.coolpic» v:shapes="_x0000_i1148">, Вт/(м2·К), от продуктов сгорания к поверхности нагрева при поперечном омывании коридорных пучков
<img width=«136» height=«24» src=«ref-2_1159806111-249.coolpic» v:shapes="_x0000_i1149">, (44)
где <img width=«24» height=«23» src=«ref-2_1159806360-108.coolpic» v:shapes="_x0000_i1150"> – коэффициент теплоотдачи, определяемый по [2] при поперечном омывании коридорных пучков, Вт/(м2·К);
<img width=«23» height=«23» src=«ref-2_1159806468-106.coolpic» v:shapes="_x0000_i1151">– поправка на число рядов труб по ходу продуктов сгорания; определяется по [2] при поперечном омывании коридорных пучков;
<img width=«23» height=«24» src=«ref-2_1159806574-106.coolpic» v:shapes="_x0000_i1152"> – поправка на компоновку пучка; определяется по [2] при поперечном омывании коридорных пучков;
<img width=«24» height=«23» src=«ref-2_1159806680-107.coolpic» v:shapes="_x0000_i1153">– коэффициент, учитывающий влияние изменения физических параметров потока; определяется по [2] при поперечном омывании коридорных пучков.
<img width=«31» height=«24» src=«ref-2_1159806787-134.coolpic» v:shapes="_x0000_i1154">= 109·1·1·1,03=112,27.
<img width=«31» height=«24» src=«ref-2_1159806921-135.coolpic» v:shapes="_x0000_i1155">= 112·1·1·1,02=114,24.
Определяем степень черноты газового потока а
<img width=«77» height=«21» src=«ref-2_1159807056-163.coolpic» v:shapes="_x0000_i1156">, (45)
где e– основание натуральных логарифмов;
kps– суммарная оптическая толщина, м
<img width=«115» height=«24» src=«ref-2_1159807219-225.coolpic» v:shapes="_x0000_i1157"> (46)
где р – давление в газоходе, МПа; для котлов без наддува принимаем равным 0,1;[2].
s − толщина излучающего слоя для гладкотрубных пучков, м;
<img width=«168» height=«45» src=«ref-2_1159807444-437.coolpic» v:shapes="_x0000_i1158">, (47)
<img width=«291» height=«48» src=«ref-2_1159807881-694.coolpic» v:shapes="_x0000_i1159">.
kг – коэффициент ослабления лучей трехатомными газами, <img width=«79» height=«24» src=«ref-2_1159789723-205.coolpic» v:shapes="_x0000_i1160">.
<img width=«283» height=«56» src=«ref-2_1159808780-879.coolpic» v:shapes="_x0000_i1161">, (48)
<img width=«389» height=«53» src=«ref-2_1159809659-1023.coolpic» v:shapes="_x0000_i1162">.
<img width=«393» height=«53» src=«ref-2_1159810682-1020.coolpic» v:shapes="_x0000_i1163">.
<img width=«41» height=«24» src=«ref-2_1159811702-148.coolpic» v:shapes="_x0000_i1164">= 36,9·0,262·0,1·0,176 = 0,170.
<img width=«43» height=«24» src=«ref-2_1159811850-149.coolpic» v:shapes="_x0000_i1165">= 36,0·0,262·0,1·0,176 = 0,166.
<img width=«172» height=«24» src=«ref-2_1159811999-301.coolpic» v:shapes="_x0000_i1166">.
<img width=«172» height=«24» src=«ref-2_1159812300-304.coolpic» v:shapes="_x0000_i1167">.
Определяем коэффициент теплоотдачи <img width=«24» height=«24» src=«ref-2_1159812604-106.coolpic» v:shapes="_x0000_i1168">, Вт/(м2·К), учитывающий передачу теплоты излучением в конвективных поверхностях нагрева
<img width=«106» height=«24» src=«ref-2_1159812710-211.coolpic» v:shapes="_x0000_i1169"> (49)
где <img width=«24» height=«23» src=«ref-2_1159806360-108.coolpic» v:shapes="_x0000_i1170"> – коэффициент теплоотдачи, Вт/(м2·К), определяем по [2];
<img width=«13» height=«15» src=«ref-2_1159813029-84.coolpic» v:shapes="_x0000_i1171"> – степень черноты;
<img width=«23» height=«23» src=«ref-2_1159813113-105.coolpic» v:shapes="_x0000_i1172"> – коэффициент, определяемый по [2].
Для определения <img width=«24» height=«23» src=«ref-2_1159806360-108.coolpic» v:shapes="_x0000_i1173"> и коэффициента <img width=«23» height=«23» src=«ref-2_1159813113-105.coolpic» v:shapes="_x0000_i1174"> вычисляем температуру загрязненной стенки <img width=«15» height=«24» src=«ref-2_1159813431-91.coolpic» v:shapes="_x0000_i1175">, град
<img width=«71» height=«24» src=«ref-2_1159813522-162.coolpic» v:shapes="_x0000_i1176">, (50)
где <img width=«9» height=«16» src=«ref-2_1159813684-81.coolpic» v:shapes="_x0000_i1177">– средняя температура окружающей среды, град; для паровых котлов принимаем равной температуре насыщения при давлении в котле;
<img width=«20» height=«19» src=«ref-2_1159813765-99.coolpic» v:shapes="_x0000_i1178"> – при сжигании газа принимаем равной 25 0С.
<img width=«15» height=«24» src=«ref-2_1159813431-91.coolpic» v:shapes="_x0000_i1179">= 194,1 + 25 = 219,1.
<img width=«31» height=«25» src=«ref-2_1159813955-134.coolpic» v:shapes="_x0000_i1180">= 40·0,156·0,98 = 6,11.
<img width=«31» height=«25» src=«ref-2_1159814089-134.coolpic» v:shapes="_x0000_i1181">= 44·0,153·0,99 = 6,66.
Определяем суммарный коэффициент теплоотдачи α1, Вт/(м2·К), от продуктов сгорания к поверхности нагрева
α1 = ξ · (αк+ αл), (51)
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.
<img width=«31» height=«24» src=«ref-2_1159814223-129.coolpic» v:shapes="_x0000_i1182">=1·(112,27+6,11)=118,38.
<img width=«31» height=«24» src=«ref-2_1159814352-131.coolpic» v:shapes="_x0000_i1183">=1·(114,24+6,66)=120,9.
Определяем коэффициент теплопередачи К, Вт/(м2·К)
К = α1 · ψ, (52)
где ψ – коэффициент тепловой эффективности, определяемый из [2] в зависимости от вида сжигаемого топлива.
<img width=«33» height=«20» src=«ref-2_1159814483-122.coolpic» v:shapes="_x0000_i1184">= 0,85·118,38=100,62.
<img width=«33» height=«20» src=«ref-2_1159814605-125.coolpic» v:shapes="_x0000_i1185">= 0,85·120,9=102,76.
Определяем количество теплоты Qт, кДж/м3, воспринятое поверхностью нагрева, на <metricconverter productid=«1 м3» w:st=«on»>1 м3 сжигаемого газа
<img width=«100» height=«45» src=«ref-2_1159814730-310.coolpic» v:shapes="_x0000_i1186">, (53)
где Δt – температурный напор, град, определяемый для испарительной конвективной поверхности нагрева.
<img width=«116» height=«72» src=«ref-2_1159815040-431.coolpic» v:shapes="_x0000_i1187">, (54)
<img width=«223» height=«64» src=«ref-2_1159815471-682.coolpic» v:shapes="_x0000_i1188">.
<img width=«203» height=«64» src=«ref-2_1159816153-652.coolpic» v:shapes="_x0000_i1189">.
<img width=«248» height=«44» src=«ref-2_1159816805-596.coolpic» v:shapes="_x0000_i1190">.
<img width=«252» height=«44» src=«ref-2_1159817401-597.coolpic» v:shapes="_x0000_i1191">.
По принятым двум значениям температуры υ′ и υ″ полученным двум значениям Qб и Qт производим графическую интерполяцию для определения температуры продуктов сгорания после поверхности нагрева. Температура υ″ на выходе из первого конвективного пучка равна 322<img width=«23» height=«21» src=«ref-2_1159817998-103.coolpic» v:shapes="_x0000_i1192">, что находится в допустимых пределах. продолжение
--PAGE_BREAK--
6.2 Расчет второго конвективного пучка
При расчете конвективной поверхности нагрева используем уравнение теплопередачи и уравнение теплового баланса. Расчет выполняем для <metricconverter productid=«1 м3» w:st=«on»>1 м3 сжигаемого газа при нормальных условиях.
Расчет конвективного пучка производим по формулам в соответствии с источником [2].
Предварительно принимаем два значения температур после рассчитываемого газохода υ″=2000С и υ″=3000С. Далее весь расчет ведем для двух принятых температур.
<img width=«12» height=«23» src=«ref-2_1159773639-73.coolpic» v:shapes="_x0000_i1193">Определяем теплоту Qб, кДж/м3, отданную продуктами сгорания
Qб = φ · (H′– H″+ Δαк· H0прс), (55)
где φ – коэффициент сохранения теплоты;
H′ – энтальпия продуктов сгорания на входе в поверхность нагрева, кДж/м3, определяется по таблице 2 при температуре и коэффициенте избытка воздуха после топочной камеры;
H″ – энтальпия продуктов сгорания после рассчитываемой поверхности нагрева, кДж/м3;
Δαк – присос воздуха в поверхность нагрева;
H0прс – энтальпия присасываемого в конвективную поверхность нагрева воздуха, при температуре воздуха 300С, кДж/м3.
<img width=«31» height=«25» src=«ref-2_1159818174-137.coolpic» v:shapes="_x0000_i1194">= 0,982·(7016,94–4621,1+0,1·486)=2400,3.
<img width=«31» height=«25» src=«ref-2_1159818311-136.coolpic» v:shapes="_x0000_i1195">= 0,982·(7016,94–7007,8+0,1·486)=56,7.
Определяем расчётную температуру потока υ, град, продуктов сгорания в конвективной поверхности
<img width=«71» height=«41» src=«ref-2_1159803352-219.coolpic» v:shapes="_x0000_i1196">, (56)
где υ′ – температура продуктов сгорания на входе в поверхность нагрева,град;
υ″ – температура продуктов сгорания на выходе из поверхности нагрева, град.
<img width=«155» height=«41» src=«ref-2_1159818666-357.coolpic» v:shapes="_x0000_i1197">
<img width=«152» height=«41» src=«ref-2_1159819023-351.coolpic» v:shapes="_x0000_i1198">
Определяем среднюю скорость ωг, м/с, продуктов сгорания в поверхности нагрева
<img width=«149» height=«44» src=«ref-2_1159804346-402.coolpic» v:shapes="_x0000_i1199">, (57)
где Вр – расчетный расход топлива, м3/с;
F – площадь живого сечения для прохода продуктов сгорания, м2;
Vг – объем продуктов сгорания на <metricconverter productid=«1 м3» w:st=«on»>1 м3 газообразного топлива, м3/м3;
υ – средняя расчетная температура продуктов сгорания, град.
<img width=«253» height=«44» src=«ref-2_1159819776-594.coolpic» v:shapes="_x0000_i1200">
<img width=«259» height=«44» src=«ref-2_1159820370-596.coolpic» v:shapes="_x0000_i1201">
Определяем коэффициент теплоотдачи конвекцией <img width=«23» height=«23» src=«ref-2_1159806005-106.coolpic» v:shapes="_x0000_i1202">, Вт/(м2·К), от продуктов сгорания к поверхности нагрева при поперечном омывании коридорных пучков
<img width=«136» height=«24» src=«ref-2_1159806111-249.coolpic» v:shapes="_x0000_i1203">, (58)
где <img width=«24» height=«23» src=«ref-2_1159806360-108.coolpic» v:shapes="_x0000_i1204"> – коэффициент теплоотдачи, определяемый по номограмме рис.6.1 [2] при поперечном омывании коридорных пучков, Вт/(м2·К);
<img width=«23» height=«23» src=«ref-2_1159806468-106.coolpic» v:shapes="_x0000_i1205">– поправка на число рядов труб по ходу продуктов сгорания; определяется по [2] при поперечном омывании коридорных пучков;
<img width=«23» height=«24» src=«ref-2_1159806574-106.coolpic» v:shapes="_x0000_i1206"> – поправка на компоновку пучка; определяется по [2] при поперечном омывании коридорных пучков;
<img width=«24» height=«23» src=«ref-2_1159806680-107.coolpic» v:shapes="_x0000_i1207">– коэффициент, учитывающий влияние изменения физических параметров потока; определяется по [2] при поперечном омывании коридорных пучков.
<img width=«31» height=«25» src=«ref-2_1159821748-132.coolpic» v:shapes="_x0000_i1208">= 76·1·1·1,13=85,88.
<img width=«29» height=«25» src=«ref-2_1159821880-130.coolpic» v:shapes="_x0000_i1209">= 80·1·1·1,11=88,8.
Определяем степень черноты газового потока а
<img width=«77» height=«21» src=«ref-2_1159807056-163.coolpic» v:shapes="_x0000_i1210">, (59)
где e– основание натуральных логарифмов;
kps– суммарная оптическая толщина, м
<img width=«115» height=«24» src=«ref-2_1159807219-225.coolpic» v:shapes="_x0000_i1211"> (60)
где р – давление в газоходе, МПа; для котлов без наддува принимаем равным 0,1;[2].
s − толщина излучающего слоя для гладкотрубных пучков, м;
<img width=«168» height=«45» src=«ref-2_1159807444-437.coolpic» v:shapes="_x0000_i1212">, (61)
<img width=«291» height=«48» src=«ref-2_1159807881-694.coolpic» v:shapes="_x0000_i1213">.
kг – коэффициент ослабления лучей трехатомными газами, <img width=«79» height=«24» src=«ref-2_1159789723-205.coolpic» v:shapes="_x0000_i1214">.
<img width=«283» height=«56» src=«ref-2_1159808780-879.coolpic» v:shapes="_x0000_i1215">, (62)
<img width=«400» height=«53» src=«ref-2_1159824613-1031.coolpic» v:shapes="_x0000_i1216">.
<img width=«400» height=«53» src=«ref-2_1159825644-1038.coolpic» v:shapes="_x0000_i1217">.
<img width=«41» height=«24» src=«ref-2_1159826682-149.coolpic» v:shapes="_x0000_i1218">= 40,11·0,248·0,1·0,176 = 0,175.
<img width=«41» height=«24» src=«ref-2_1159826831-146.coolpic» v:shapes="_x0000_i1219">= 38,31·0,248·0,1·0,176 = 0,167.
<img width=«171» height=«24» src=«ref-2_1159826977-299.coolpic» v:shapes="_x0000_i1220">.
<img width=«172» height=«24» src=«ref-2_1159827276-298.coolpic» v:shapes="_x0000_i1221">.
Определяем коэффициент теплоотдачи <img width=«24» height=«24» src=«ref-2_1159812604-106.coolpic» v:shapes="_x0000_i1222">, Вт/(м2·К), учитывающий передачу теплоты излучением в конвективных поверхностях нагрева
<img width=«106» height=«24» src=«ref-2_1159812710-211.coolpic» v:shapes="_x0000_i1223"> (63)
где <img width=«24» height=«23» src=«ref-2_1159806360-108.coolpic» v:shapes="_x0000_i1224"> – коэффициент теплоотдачи, Вт/(м2·К), определяем по [2];
<img width=«13» height=«15» src=«ref-2_1159813029-84.coolpic» v:shapes="_x0000_i1225"> – степень черноты;
<img width=«23» height=«23» src=«ref-2_1159813113-105.coolpic» v:shapes="_x0000_i1226"> – коэффициент, определяемый по [2].
Для определения <img width=«24» height=«23» src=«ref-2_1159806360-108.coolpic» v:shapes="_x0000_i1227"> и коэффициента <img width=«23» height=«23» src=«ref-2_1159813113-105.coolpic» v:shapes="_x0000_i1228"> вычисляем температуру загрязненной стенки <img width=«15» height=«24» src=«ref-2_1159813431-91.coolpic» v:shapes="_x0000_i1229">, град
<img width=«71» height=«24» src=«ref-2_1159813522-162.coolpic» v:shapes="_x0000_i1230">, (64)
где <img width=«9» height=«16» src=«ref-2_1159813684-81.coolpic» v:shapes="_x0000_i1231">– средняя температура окружающей среды, град; для паровых котлов принимаем равной температуре насыщения при давлении в котле;
<img width=«20» height=«19» src=«ref-2_1159813765-99.coolpic» v:shapes="_x0000_i1232"> – при сжигании газа принимаем равной 25 0С.
<img width=«15» height=«24» src=«ref-2_1159813431-91.coolpic» v:shapes="_x0000_i1233">= 194,1 + 25 = 219,1.
<img width=«31» height=«25» src=«ref-2_1159828925-133.coolpic» v:shapes="_x0000_i1234">= 32·0,161·0,95 = 4,89.
<img width=«29» height=«25» src=«ref-2_1159829058-132.coolpic» v:shapes="_x0000_i1235">= 36·0,154·0,96 = 5,32.
Определяем суммарный коэффициент теплоотдачи α1, Вт/(м2·К), от продуктов сгорания к поверхности нагрева
α1 = ξ · (αк+ αл), (65)
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.
<img width=«31» height=«25» src=«ref-2_1159829190-128.coolpic» v:shapes="_x0000_i1236">=1·(85,88+4,89)=90,77.
<img width=«29» height=«25» src=«ref-2_1159829318-128.coolpic» v:shapes="_x0000_i1237">=1·(88,8+5,32)=94,12.
Определяем коэффициент теплопередачи К, Вт/(м2·К)
К = α1·ψ, (66)
где ψ – коэффициент тепловой эффективности, определяемый из [2] в зависимости от вида сжигаемого топлива.
<img width=«32» height=«20» src=«ref-2_1159829446-125.coolpic» v:shapes="_x0000_i1238">= 0,9·90,77=81,7.
<img width=«32» height=«20» src=«ref-2_1159829571-121.coolpic» v:shapes="_x0000_i1239">= 0,9·94,12=84,7.
Определяем количество теплоты Qт, кДж/м3, воспринятое поверхностью нагрева, на <metricconverter productid=«1 м3» w:st=«on»>1 м3 сжигаемого газа
<img width=«100» height=«45» src=«ref-2_1159814730-310.coolpic» v:shapes="_x0000_i1240">, (67)
где Δt – температурный напор, град, определяемый для испарительной конвективной поверхности нагрева.
<img width=«116» height=«72» src=«ref-2_1159815040-431.coolpic» v:shapes="_x0000_i1241">, (68)
<img width=«219» height=«64» src=«ref-2_1159830433-670.coolpic» v:shapes="_x0000_i1242">.
<img width=«191» height=«64» src=«ref-2_1159831103-619.coolpic» v:shapes="_x0000_i1243">.
<img width=«221» height=«44» src=«ref-2_1159831722-552.coolpic» v:shapes="_x0000_i1244">.
<img width=«227» height=«44» src=«ref-2_1159832274-555.coolpic» v:shapes="_x0000_i1245">.
По принятым двум значениям температуры υ′ и υ″ полученным двум значениям Qб и Qт производим графическую интерполяцию для определения температуры продуктов сгорания после поверхности нагрева. Температура υ″ на выходе из второго конвективного пучка равна 233<img width=«23» height=«21» src=«ref-2_1159817998-103.coolpic» v:shapes="_x0000_i1246">, что находится в допустимых пределах.
7 Расчет экономайзера
Расчёт водяного экономайзера производим по формулам в соответствии с источником [2].
Определяем количество теплоты Qб, кДж/м3 по уравнению теплового баланса, которое должны отдать продукты сгорания при приятой температуре уходящих газов
Qб = φ · (H′ – H″+ Δα эк · H0прс), (69)
где H′ – энтальпия продуктов сгорания на входе в экономайзер, кДж/м3;
H″ – энтальпия уходящих газов, кДж/м3;
Δαэк – присос воздуха в экономайзер;
H0прс – энтальпия теоретического количества воздуха, кДж/м3;
φ – коэффициент сохранения теплоты.
Qб =0,982·(5408,7–3450,0+0,1·486) =1971,2.
Определяем энтальпию воды h″эк, кДж/кг, после водяного экономайзера, приравнивая теплоту, отданную продуктами сгорания, теплоте, воспринятой водой в водяном экономайзере
<img width=«132» height=«46» src=«ref-2_1159832932-389.coolpic» v:shapes="_x0000_i1247">, (70)
где h′эк – энтальпия воды на входе в экономайзер, кДж/кг;
D – паропроизводительность котла, кг/с;
Dпр – расход продувочной воды, кг/с.
<img width=«283» height=«44» src=«ref-2_1159833321-652.coolpic» v:shapes="_x0000_i1248">.
Определяем температуру воды после экономайзера t″эк, по энтальпии воды после экономайзера, град
<img width=«69» height=«44» src=«ref-2_1159833973-222.coolpic» v:shapes="_x0000_i1249">, (71)
где С − теплоемкость воды, кДж/(кг·К).
<img width=«119» height=«44» src=«ref-2_1159834195-329.coolpic» v:shapes="_x0000_i1250">.
Так как температура воды на выходе из экономайзера <img width=«23» height=«25» src=«ref-2_1159834524-114.coolpic» v:shapes="_x0000_i1251">,<img width=«37» height=«21» src=«ref-2_1159834638-130.coolpic» v:shapes="_x0000_i1252">, отличается более чем на 20<img width=«23» height=«21» src=«ref-2_1159817998-103.coolpic» v:shapes="_x0000_i1253">от температуры кипения при давлении в барабане котла <img width=«31» height=«23» src=«ref-2_1159834871-122.coolpic» v:shapes="_x0000_i1254">,<img width=«37» height=«21» src=«ref-2_1159834638-130.coolpic» v:shapes="_x0000_i1255">, то к установке принимаем чугунный водяной экономайзер.
<img width=«12» height=«207» src=«ref-2_1159835123-183.coolpic» v:shapes="_x0000_s1035">
<img width=«27» height=«24» src=«ref-2_1159835306-117.coolpic» v:shapes="_x0000_i1256"> = 233-130=103 <img width=«23» height=«21» src=«ref-2_1159817998-103.coolpic» v:shapes="_x0000_i1257">
<img width=«29» height=«24» src=«ref-2_1159835526-122.coolpic» v:shapes="_x0000_i1258"> = 140-104=36<img width=«23» height=«21» src=«ref-2_1159817998-103.coolpic» v:shapes="_x0000_i1259">
<img width=«255» height=«12» src=«ref-2_1159835751-142.coolpic» v:shapes="_x0000_s1036">
Рисунок 4 – Температурный напор в экономайзере
Определяем температурный напор <img width=«20» height=«19» src=«ref-2_1159813765-99.coolpic» v:shapes="_x0000_i1260">,град,экономайзера
<img width=«104» height=«68» src=«ref-2_1159835992-385.coolpic» v:shapes="_x0000_i1261">, (72)
где Δtб и Δtм– большая и меньшая разности температуры продуктов сгорания и температуры нагреваемой жидкости, град
<img width=«152» height=«61» src=«ref-2_1159836377-461.coolpic» v:shapes="_x0000_i1262">.
Принимаем к установке чугунный экономайзер системы ВТИ с длиной труб 2000мм, площадью поверхности нагрева с газовой стороны одной трубы <metricconverter productid=«2,95 м2» w:st=«on»>2,95 м2, площадью живого сечения для прохода продуктов сгорания одной трубы <metricconverter productid=«0,12 м2» w:st=«on»>0,12 м2. [3].
Определяем действительную скорость ωг, м/с, продуктов сгорания в экономайзере
<img width=«164» height=«45» src=«ref-2_1159836838-450.coolpic» v:shapes="_x0000_i1263">, (73)
гдеυэк – среднеарифметическая температура продуктов сгорания в экономайзере, град
<img width=«115» height=«44» src=«ref-2_1159837288-296.coolpic» v:shapes="_x0000_i1264">, (74)
<img width=«157» height=«41» src=«ref-2_1159837584-366.coolpic» v:shapes="_x0000_i1265">.
Fэк – площадь живого сечения для прохода продуктов сгорания, м2
Fэк = z1·Fтр, (75)
где z1 – число труб в ряду; принимаем 5 труб; [3].
Fтр − площадь живого сечения для прохода продуктов сгорания одной трубы, м2
Fэк =5·0,12 = 0,6.
<img width=«251» height=«44» src=«ref-2_1159837950-569.coolpic» v:shapes="_x0000_i1266">.
Определяем коэффициент теплопередачи К, Вт/(м2·К)
К = Кн·cυ, (76)
где Кн и сυ − определяем в соответствии с источником [2]
К = 20,8·1,02 = 21,21.
Определяем площадь поверхности нагрева водяного экономайзера Нэк, м2
<img width=«124» height=«44» src=«ref-2_1159838519-349.coolpic» v:shapes="_x0000_i1267">, (77)
<img width=«220» height=«47» src=«ref-2_1159838868-548.coolpic» v:shapes="_x0000_i1268">.
Определяем общее число трубn, экономайзера
<img width=«63» height=«47» src=«ref-2_1159839416-223.coolpic» v:shapes="_x0000_i1269">, (78)
где Нтр – площадь поверхности нагрева одной трубы, м2.
<img width=«100» height=«44» src=«ref-2_1159839639-277.coolpic» v:shapes="_x0000_i1270">.
Определяем число рядов труб m, в экономайзере
<img width=«49» height=«45» src=«ref-2_1159839916-166.coolpic» v:shapes="_x0000_i1271">, (79)
где z1 – принятое число труб в ряду.
<img width=«80» height=«41» src=«ref-2_1159840082-224.coolpic» v:shapes="_x0000_i1272">.
По источнику [3], принимаем к установке блочный, чугунный экономайзер ЭП2-236.
8 Аэродинамический расчет котла
Аэродинамический расчет котельной установки ведём по формулам в соответствии с источником [5].
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<img width=«39» height=«24» src=«ref-2_1159840306-138.coolpic» v:shapes="_x0000_i1273">, Па, определяется по формуле:
<img width=«284» height=«24» src=«ref-2_1159840444-478.coolpic» v:shapes="_x0000_i1274">, (80)
где <img width=«28» height=«23» src=«ref-2_1159840922-121.coolpic» v:shapes="_x0000_i1275"> – разряжение в топке, создаваемое дымососом, Па;
<img width=«36» height=«23» src=«ref-2_1159841043-142.coolpic» v:shapes="_x0000_i1276"> – сопротивление первого конвективного пучка, Па;
<img width=«36» height=«23» src=«ref-2_1159841185-143.coolpic» v:shapes="_x0000_i1277"> – сопротивление второго конвективного пучка, Па;
<img width=«36» height=«24» src=«ref-2_1159841328-134.coolpic» v:shapes="_x0000_i1278"> – сопротивление экономайзера, Па;
<img width=«41» height=«24» src=«ref-2_1159841462-142.coolpic» v:shapes="_x0000_i1279"> – местные сопротивления, Па.
Принимаем разряжение в топке Δhт, Па, в соответствии с источником [6]
Δhт = 30.
Определяем сопротивление первого конвективного пучкаΔhкп, Па
<img width=«140» height=«44» src=«ref-2_1159841604-342.coolpic» v:shapes="_x0000_i1280">, (81)
где rг− плотность дымовых газов в газоходе, кг/м3
<img width=«120» height=«45» src=«ref-2_1159841946-322.coolpic» v:shapes="_x0000_i1281">, (82)
где rо− плотность дымовых газов при 0˚С, кг/м3, принимаем в соответствии с источником [6];
θг − средняя температура газов в первом конвективном пучке, град
<img width=«108» height=«44» src=«ref-2_1159842268-291.coolpic» v:shapes="_x0000_i1282">, (83)
<img width=«160» height=«41» src=«ref-2_1159842559-366.coolpic» v:shapes="_x0000_i1283">.
<img width=«201» height=«44» src=«ref-2_1159842925-450.coolpic» v:shapes="_x0000_i1284">.
ωк.2 – скорость продуктов сгорания в газоходе, м/с
<img width=«168» height=«41» src=«ref-2_1159843375-422.coolpic» v:shapes="_x0000_i1285">, (84)
<img width=«275» height=«44» src=«ref-2_1159843797-619.coolpic» v:shapes="_x0000_i1286">.
ξк – коэффициент сопротивления конвективного пучка
ξк= ξ0· z2, (85)
где ξ0– коэффициент сопротивления одного ряда труб; зависит от величины относительного продольного и поперечного шагов труб
ξ0=Сσ·СRе· ξгр, (86)
где Сσ, СRе, ξгр – значения, определяемые по источнику [6]
ξ0=0,73·0,72·0,42=0,220.
ξк=0,220·41=9,02.
<img width=«239» height=«44» src=«ref-2_1159844416-500.coolpic» v:shapes="_x0000_i1287">.
<img width=«20» height=«23» src=«ref-2_1159844916-103.coolpic» v:shapes="_x0000_i1288">– число рядов труб по ходу продуктов сгорания в конвективном газоходе; принимаем из конструктивных характеристик котла в соответствии с источником [6].
Определяем сопротивление двух поворотов под углом 90˚ после конвективного пучкаΔhпов, Па
<img width=«144» height=«44» src=«ref-2_1159845019-353.coolpic» v:shapes="_x0000_i1289">, (87)
где ξм− коэффициент сопротивления двух поворотов под углом 90˚
ξм=1·2=2.
<img width=«228» height=«44» src=«ref-2_1159845372-480.coolpic» v:shapes="_x0000_i1290">.
Определяем сопротивление первого газохода<img width=«40» height=«23» src=«ref-2_1159845852-140.coolpic» v:shapes="_x0000_i1291">,Па
<img width=«140» height=«25» src=«ref-2_1159845992-290.coolpic» v:shapes="_x0000_i1292">, (88)
<img width=«199» height=«24» src=«ref-2_1159846282-356.coolpic» v:shapes="_x0000_i1293">.
Определяем сопротивление второго конвективного пучка<img width=«41» height=«24» src=«ref-2_1159846638-147.coolpic» v:shapes="_x0000_i1294">, Па,
<img width=«136» height=«44» src=«ref-2_1159846785-343.coolpic» v:shapes="_x0000_i1295">, (89)
где rг− плотность дымовых газов в газоходе, кг/м3,
<img width=«153» height=«41» src=«ref-2_1159847128-345.coolpic» v:shapes="_x0000_i1296">. (90)
<img width=«204» height=«44» src=«ref-2_1159847473-457.coolpic» v:shapes="_x0000_i1297">.
ωк.2 – скорость продуктов сгорания в газоходе, м/с,
<img width=«275» height=«44» src=«ref-2_1159847930-619.coolpic» v:shapes="_x0000_i1298">.
ξк – коэффициент сопротивления конвективного пучка,
ξ0=0,72·0,78·0,37=0,21.
ξк=0,21·41=8,61.
<img width=«236» height=«44» src=«ref-2_1159848549-504.coolpic» v:shapes="_x0000_i1299">.
Определяем сопротивление двух поворотов во втором газоходе под углом 90˚, после конвективного пучкаΔhпов, Па,
ξм=1·2+1·1=3.
<img width=«215» height=«44» src=«ref-2_1159849053-462.coolpic» v:shapes="_x0000_i1300">.
Определяем сопротивление газохода<img width=«41» height=«23» src=«ref-2_1159849515-143.coolpic» v:shapes="_x0000_i1301">,Па,
<img width=«200» height=«24» src=«ref-2_1159849658-354.coolpic» v:shapes="_x0000_i1302">.
Определяем сопротивление экономайзера Δhэк,Па
<img width=«151» height=«44» src=«ref-2_1159850012-358.coolpic» v:shapes="_x0000_i1303">, (91)
где n − число рядов труб по ходу газов;
rг− плотность дымовых газов в экономайзере, кг/м3
<img width=«120» height=«45» src=«ref-2_1159841946-322.coolpic» v:shapes="_x0000_i1304">, (92)
<img width=«201» height=«44» src=«ref-2_1159850692-450.coolpic» v:shapes="_x0000_i1305">.
<img width=«231» height=«44» src=«ref-2_1159851142-479.coolpic» v:shapes="_x0000_i1306">.
Определяем сопротивление двух поворотов под углом 900и одного под углом 1350Δhм.с, Па
<img width=«136» height=«44» src=«ref-2_1159851621-343.coolpic» v:shapes="_x0000_i1307">, (93)
где ξм – коэффициент местных сопротивлений, под углом 900ξм=1 под углом 1350ξм=2
ξм =1·2+2 = 4.
<img width=«201» height=«44» src=«ref-2_1159851964-441.coolpic» v:shapes="_x0000_i1308">.
<img width=«340» height=«24» src=«ref-2_1159852405-538.coolpic» v:shapes="_x0000_i1309">.
Принимаем сопротивление поворотной заслонки <img width=«17» height=«24» src=«ref-2_1159852943-100.coolpic» v:shapes="_x0000_i1310">,Па, в соответствии с источником [6]
<img width=«63» height=«24» src=«ref-2_1159853043-163.coolpic» v:shapes="_x0000_i1311">.
Принимаем сопротивление общего сборного борова <img width=«35» height=«24» src=«ref-2_1159853206-130.coolpic» v:shapes="_x0000_i1312">, Па, в соответствии с источником [6]
<img width=«67» height=«24» src=«ref-2_1159853336-167.coolpic» v:shapes="_x0000_i1313">.
9 Расчет и выбор тяго-дутьевых устройств
9.1 Расчет и выбор дымососа
Определяем расчётную производительность дымососа <img width=«21» height=«21» src=«ref-2_1159853503-106.coolpic» v:shapes="_x0000_i1314">, м3/с
<img width=«84» height=«27» src=«ref-2_1159853609-222.coolpic» v:shapes="_x0000_i1315">, (94)
где <img width=«19» height=«23» src=«ref-2_1159853831-102.coolpic» v:shapes="_x0000_i1316">− коэффициент запаса по производительности, принимаем в соответствии с источником [2];
<img width=«31» height=«25» src=«ref-2_1159853933-135.coolpic» v:shapes="_x0000_i1317"> − количество дымовых газов от одного котла, м³/с
<img width=«193» height=«44» src=«ref-2_1159854068-484.coolpic» v:shapes="_x0000_i1318">, (95)
<img width=«288» height=«41» src=«ref-2_1159854552-602.coolpic» v:shapes="_x0000_i1319">
<img width=«145» height=«21» src=«ref-2_1159855154-266.coolpic» v:shapes="_x0000_i1320">
Определяем расчетный полный напор дымососа <img width=«44» height=«25» src=«ref-2_1159855420-146.coolpic» v:shapes="_x0000_i1321">, Па
<img width=«216» height=«25» src=«ref-2_1159855566-387.coolpic» v:shapes="_x0000_i1322">, (96)
где <img width=«20» height=«23» src=«ref-2_1159855953-103.coolpic» v:shapes="_x0000_i1323"> − коэффициент запаса по напору, принимаем в соответствии с источником [2].
<img width=«292» height=«25» src=«ref-2_1159856056-486.coolpic» v:shapes="_x0000_i1324">
Производим пересчётный напор на температуру перемещаемой среды, указанную в каталоге <img width=«64» height=«24» src=«ref-2_1159856542-166.coolpic» v:shapes="_x0000_i1325">
<img width=«160» height=«49» src=«ref-2_1159856708-510.coolpic» v:shapes="_x0000_i1326">, (97)
<img width=«232» height=«41» src=«ref-2_1159857218-536.coolpic» v:shapes="_x0000_i1327">.
Определяем мощность электродвигателя для привода дымососа <img width=«27» height=«24» src=«ref-2_1159857754-118.coolpic» v:shapes="_x0000_i1328">, кВт
<img width=«121» height=«48» src=«ref-2_1159857872-384.coolpic» v:shapes="_x0000_i1329">, (98)
где <img width=«39» height=«25» src=«ref-2_1159858256-139.coolpic» v:shapes="_x0000_i1330">− производительность, м3/с;
<img width=«36» height=«24» src=«ref-2_1159858395-130.coolpic» v:shapes="_x0000_i1331"> − напор, Па;
<img width=«19» height=«24» src=«ref-2_1159858525-98.coolpic» v:shapes="_x0000_i1332">и <img width=«19» height=«24» src=«ref-2_1159858623-100.coolpic» v:shapes="_x0000_i1333">−КПД электродвигателя и дымососа;
<img width=«13» height=«19» src=«ref-2_1159858723-89.coolpic» v:shapes="_x0000_i1334">– коэффициент запаса по паропроизводительности котла; для котлов производительностью до 20 тонн пара в час принимаем к = 1,2.
<img width=«187» height=«44» src=«ref-2_1159858812-529.coolpic» v:shapes="_x0000_i1335">.
По таблице 14.4 [3] выбираем подходящий по производительности <img width=«21» height=«21» src=«ref-2_1159853503-106.coolpic» v:shapes="_x0000_i1336"> и напору <img width=«25» height=«25» src=«ref-2_1159859447-113.coolpic» v:shapes="_x0000_i1337"> дымосос и выписываем его основные характеристики:
— марка дымососа ДН−10;
— производительность, м3/ч 19,6·103;
— напор, кПа 2,21;
— КПД 0,83;
— масса без электродвигателя, кг 677;
— марка электродвигателя 4А 160 S6;
— мощность, кВт 11;
— частота вращения, мин-1 1500.
9.2 Расчет и выбор вентилятора
Определяем расчётную производительность вентилятора <img width=«25» height=«24» src=«ref-2_1159859560-111.coolpic» v:shapes="_x0000_i1338">, м3/с
<img width=«252» height=«42» src=«ref-2_1159859671-539.coolpic» v:shapes="_x0000_i1339">, (99)
где Вр– расчетный расход топлива, м3/с;
β1 − коэффициент запаса,принимаем в соответствии с источником [2].
<img width=«340» height=«41» src=«ref-2_1159860210-644.coolpic» v:shapes="_x0000_i1340">.
Определяем полный расчетный напор вентилятора <img width=«36» height=«25» src=«ref-2_1159860854-134.coolpic» v:shapes="_x0000_i1341">, Па
<img width=«152» height=«25» src=«ref-2_1159860988-305.coolpic» v:shapes="_x0000_i1342">, (100)
где <img width=«29» height=«23» src=«ref-2_1159861293-121.coolpic» v:shapes="_x0000_i1343"> − сопротивление горелки, Па, принимаем в соответствии с источником [3];
<img width=«29» height=«24» src=«ref-2_1159861414-121.coolpic» v:shapes="_x0000_i1344"> = 1100 Па
<img width=«29» height=«23» src=«ref-2_1159861535-123.coolpic» v:shapes="_x0000_i1345">− сопротивление воздуха, Па; принимаем 10% от сопротивления горелки.
<img width=«28» height=«24» src=«ref-2_1159861658-123.coolpic» v:shapes="_x0000_i1346"> = 110 Па
<img width=«200» height=«25» src=«ref-2_1159861781-352.coolpic» v:shapes="_x0000_i1347">.
Определяем мощность для привода вентилятора <img width=«27» height=«24» src=«ref-2_1159857754-118.coolpic» v:shapes="_x0000_i1348">, кВт
<img width=«124» height=«48» src=«ref-2_1159862251-402.coolpic» v:shapes="_x0000_i1349">, (101)
<img width=«185» height=«44» src=«ref-2_1159862653-501.coolpic» v:shapes="_x0000_i1350">.
По таблице 14.1 [3] выбираем подходящий по производительности <img width=«21» height=«21» src=«ref-2_1159853503-106.coolpic» v:shapes="_x0000_i1351"> и напору <img width=«37» height=«25» src=«ref-2_1159863260-134.coolpic» v:shapes="_x0000_i1352"> вентилятор и выписываем его основные характеристики:
— марка вентилятора ВДН−8;
— производительность, м3/ч 10,20·103;
— напор, кПа 2,19;
— КПД 0,83;
— масса без электродвигателя, кг 417;
— марка электродвигателя 4А -160S6;
— мощность, кВт 11;
— частота вращения, мин-1 1000.
10 Расчет и выбор дымовой трубы
Расчет дымовой трубы ведем по формулам в соответствии с источником [2].
Определяем выброс оксидов азота <img width=«39» height=«25» src=«ref-2_1159863394-169.coolpic» v:shapes="_x0000_i1353">, г/с
<img width=«343» height=«45» src=«ref-2_1159863563-858.coolpic» v:shapes="_x0000_i1354">, (102)
где β1− безразмерный поправочный коэффициент, учитывающий влияниекачества сжигаемого топлива, принимается по [2]; β1 = 0,85
β3−коэффициент, учитывающий конструкцию горелок; принимается для вихревых горелок равным 1; [2]. β3 = 1
r −степень рециркуляции продуктов сгорания в процентах расхода дутьевого воздуха; при отсутствии рециркуляции r= 0;[2].
β2−коэффициент, характеризующий эффективность воздействия рециркулирующих продуктов сгорания; [2]. β2 = 0
Вр−расход топлива, м³/с; при расчете учитываем, что работает 1 котел;
k −коэффициент, характеризующий выход оксидов азота на 1 тонну сожженного условного топлива, кг/т; для котлов паропроизводительностью менее 70 т/ч определяется по формуле
<img width=«76» height=«41» src=«ref-2_1159864421-225.coolpic» v:shapes="_x0000_i1355">, (103)
где D− паропроизводительность котлов, т/ч.
<img width=«112» height=«41» src=«ref-2_1159864646-278.coolpic» v:shapes="_x0000_i1356">.
<img width=«431» height=«45» src=«ref-2_1159864924-956.coolpic» v:shapes="_x0000_i1357">.
Определяем диаметр устья дымовой трубы <img width=«33» height=«27» src=«ref-2_1159865880-142.coolpic» v:shapes="_x0000_i1358">, м
<img width=«110» height=«55» src=«ref-2_1159866022-410.coolpic» v:shapes="_x0000_i1359">, (104)
где <img width=«32» height=«27» src=«ref-2_1159866432-140.coolpic» v:shapes="_x0000_i1360"> −объёмный расход продуктов сгорания через трубу при температуре их в выходном сечении, м³/с
<img width=«208» height=«44» src=«ref-2_1159866572-496.coolpic» v:shapes="_x0000_i1361">, (105)
где n −количество котлов, устанавливаемых в котельной;
<img width=«31» height=«24» src=«ref-2_1159867068-128.coolpic» v:shapes="_x0000_i1362">−объем продуктов сгорания за экономайзером, м³/м³;
<img width=«301» height=«41» src=«ref-2_1159867196-615.coolpic» v:shapes="_x0000_i1363">.
ωвых −скорость продуктов сгорания, м/с, предварительно принимаем равной 20.
<img width=«168» height=«49» src=«ref-2_1159867811-497.coolpic» v:shapes="_x0000_i1364">.
Принимаем стандартный диаметр устья дымовой трубы <metricconverter productid=«1,2 м» w:st=«on»>1,2 м в соответствии с источником [2].
Определяем предварительную минимальную высоту трубы <img width=«33» height=«23» src=«ref-2_1159868308-127.coolpic» v:shapes="_x0000_i1365">, м
<img width=«185» height=«57» src=«ref-2_1159868435-638.coolpic» v:shapes="_x0000_i1366">, (106)
где А − коэффициент, зависящий от метеорологических условий местности, принимаем равным А=120;
F−коэффициент, учитывающий скорость движения вредных веществ в атмосферном воздухе, принимается по[2];
<img width=«57» height=«25» src=«ref-2_1159869073-206.coolpic» v:shapes="_x0000_i1367">−предельно допустимая концентрация <img width=«33» height=«23» src=«ref-2_1159869279-127.coolpic» v:shapes="_x0000_i1368">, мг/м³; принимается по [2]; <img width=«57» height=«25» src=«ref-2_1159869073-206.coolpic» v:shapes="_x0000_i1369">= 0,085
ΔТ − разность температур продуктов сгорания, выбрасываемых из трубы и окружающего воздуха, К.
<img width=«96» height=«25» src=«ref-2_1159869612-203.coolpic» v:shapes="_x0000_i1370">, (107)
<img width=«227» height=«21» src=«ref-2_1159869815-370.coolpic» v:shapes="_x0000_i1371">.
<img width=«224» height=«52» src=«ref-2_1159870185-646.coolpic» v:shapes="_x0000_i1372">.
Принимаем стандартную высоту дымовой трубы Н = 30 м.
Определяем диаметр основания трубы в свету <img width=«28» height=«24» src=«ref-2_1159870831-117.coolpic» v:shapes="_x0000_i1373">, м
<img width=«140» height=«27» src=«ref-2_1159870948-288.coolpic» v:shapes="_x0000_i1374">, (108)
<img width=«164» height=«24» src=«ref-2_1159871236-294.coolpic» v:shapes="_x0000_i1375">.
Определяем средний расчетный диаметр тубы <img width=«23» height=«25» src=«ref-2_1159871530-114.coolpic» v:shapes="_x0000_i1376">, м
<img width=«117» height=«50» src=«ref-2_1159871644-395.coolpic» v:shapes="_x0000_i1377">, (109)
<img width=«144» height=«44» src=«ref-2_1159872039-385.coolpic» v:shapes="_x0000_i1378">.
Определяем среднюю скорость продуктов сгорания в дымовой трубе <img width=«24» height=«25» src=«ref-2_1159872424-111.coolpic» v:shapes="_x0000_i1379">, м/с
<img width=«211» height=«88» src=«ref-2_1159872535-740.coolpic» v:shapes="_x0000_i1380">, (110)
где Δθ −охлаждение дымовых газов в трубе на 1 метр высоты трубы,˚С/м.
<img width=«69» height=«44» src=«ref-2_1159873275-238.coolpic» v:shapes="_x0000_i1381">, (111)
где D−максимальная часовая паропроизводительность всех котлов, т/ч.
<img width=«120» height=«44» src=«ref-2_1159873513-334.coolpic» v:shapes="_x0000_i1382">.
<img width=«276» height=«84» src=«ref-2_1159873847-861.coolpic» v:shapes="_x0000_i1383">.
Определяем температуру газов на выходе из трубы θвых, град
<img width=«120» height=«25» src=«ref-2_1159874708-243.coolpic» v:shapes="_x0000_i1384">, (112)
<img width=«200» height=«24» src=«ref-2_1159874951-348.coolpic» v:shapes="_x0000_i1385">.
Определяем аэродинамическое сопротивление дымовой трубы Δhд.тр, Па, вызванное трением газов о стенки и потерей давления при выходе газов из трубы в атмосферу
<img width=«168» height=«47» src=«ref-2_1159875299-443.coolpic» v:shapes="_x0000_i1386">, (113)
где <img width=«35» height=«25» src=«ref-2_1159875742-136.coolpic» v:shapes="_x0000_i1387">− сопротивление трения в трубе, Па
<img width=«133» height=«51» src=«ref-2_1159875878-384.coolpic» v:shapes="_x0000_i1388">, (114)
где <img width=«15» height=«19» src=«ref-2_1159876262-90.coolpic» v:shapes="_x0000_i1389"> − коэффициент трения; для кирпичных труб λ=0,04;
<img width=«23» height=«23» src=«ref-2_1159876352-103.coolpic» v:shapes="_x0000_i1390"> − плотность дымовых газов в трубе, <img width=«45» height=«21» src=«ref-2_1159876455-139.coolpic» v:shapes="_x0000_i1391">
<img width=«120» height=«47» src=«ref-2_1159876594-335.coolpic» v:shapes="_x0000_i1392">, (115)
где r− плотность дымовых газов при 0˚С, кг/м³, принимаем в соответствии с источником [6]; r0 = 1,34 кг/м3
θср −средняя температура дымовых газов в трубе, град
<img width=«100» height=«41» src=«ref-2_1159876929-264.coolpic» v:shapes="_x0000_i1393">, (116)
<img width=«179» height=«41» src=«ref-2_1159877193-408.coolpic» v:shapes="_x0000_i1394">.
<img width=«207» height=«69» src=«ref-2_1159877601-462.coolpic» v:shapes="_x0000_i1395">.
<img width=«252» height=«47» src=«ref-2_1159878063-568.coolpic» v:shapes="_x0000_i1396">.
<img width=«31» height=«24» src=«ref-2_1159878631-127.coolpic» v:shapes="_x0000_i1397"> − потери с выходной скоростью, Па
<img width=«120» height=«44» src=«ref-2_1159878758-302.coolpic» v:shapes="_x0000_i1398">, (117)
где <img width=«16» height=«21» src=«ref-2_1159879060-93.coolpic» v:shapes="_x0000_i1399">=1.
<img width=«195» height=«44» src=«ref-2_1159879153-434.coolpic» v:shapes="_x0000_i1400">.
Пересчитываем скорость продуктов сгорания <img width=«29» height=«24» src=«ref-2_1159879587-116.coolpic» v:shapes="_x0000_i1401">, м/с
<img width=«92» height=«46» src=«ref-2_1159879703-289.coolpic» v:shapes="_x0000_i1402">.
<img width=«153» height=«44» src=«ref-2_1159879992-390.coolpic» v:shapes="_x0000_i1403">.
<img width=«231» height=«41» src=«ref-2_1159880382-506.coolpic» v:shapes="_x0000_i1404">.
продолжение
--PAGE_BREAK--
еще рефераты
Еще работы по производству
Реферат по производству
Документы предприятия АПК
3 Сентября 2013
Реферат по производству
Методика кадрового делопроизводства
3 Сентября 2013
Реферат по производству
Физические основы пластичности и прочности металлов
3 Сентября 2013
Реферат по производству
Твердые смазочные материалы
3 Сентября 2013