тепловой расчёт котла 20-13 ГМ

Среднее тепловое напряжение поверхности топки около 142 кВт/м2, что меньше предельно допустимого (250 кВт/м2).2.4.Тепловой расчет котельного пучка Котельный пучок расположен между верхним и нижнем барабанами и представляют собой коридорный пучок труб. Тепловой расчет котельного пучка выполняется поверочным методом, в результате которого определяется температура газов за рассчитываемой поверхностью. Входные данные по тепловому расчёту котельного пучка взяты из расчетов топки.По чертежу и техническим характеристикам котельного агрегата составляют расчетную схему и таблицу конструктивных характеристик поверхностей нагрева, пример которой приведен в таблице 12. Таблица №12 – Конструктивные характеристики поверхностей нагрева котельных пучков [2]ВеличинаЕд.измРасчётНаименованиеОбозначениеРасчётная формула или способ определенияДиаметр труб(6)dПо конструктивным размераммм51х2,5Расположение трубкоридорноеВысота выходного окнаhвоПо расчетум2Количество кипятильных труб по оси барабанаПо ширине барабана (6)По конструктивным размерамшт.4320Продолжение таблицы №12Количество труб кипятильных труб(6)По конструктивным размерамшт.820шаг кипятильных труб по длине барабанапо ширине [6]s1s2По конструктивным размерам(6)мм110100Площадь поверхности нагрева [6]По конструктивным размерам(6)м2357,4Угловой коэффициент 0.8Средняя длина труб (7.1) м2,600Относительный шаг трубпоперечныйПродольный [6]s1/ds2/dПо конструктивным размерам1105110051-2,151,916Площадь живого сечения для прохода газов [6]FПо конструктивным размерамм22,284Эффективная толщина излучающего слояs(38)м0,2Продолжение таблицы №12Температура газов на входеυ0С1100Энтальпия газов на входе в котельный пучок H΄К.П.H΄К.П.= H΄ТкДж/м318431температура газов на выходе из поверхности нагревазадаемся°С400Энтальпия газов на выходе из поверхности нагреваHʹʹК.П.кДж/м36412понижениеΔϑ700Температура газов на выходеиз рассчитываемой поверхности нагреваϑʹʹК.П.(39)°С1100-700=400присосы воздуха в котельном пучке.0.05Количество теплоты, отданной газами в рассчитываемые поверхностиQбQб= Qкп(40)кДж/кг0.985(18341-6412+0,12·386)==11704Средняя температура газа в поверхности0С(400+1100)/2=750Продолжение таблицы №12Средний температурный напор(41)0С487 большая разность температур теплообменивающихся сред на границах поверхности, °С. Δtб(42)0С1100-191=909меньшая разность температур теплообменивающихся сред на границах поверхности(43)0С400-191=209температура котловой во-ды, равная температуре насыщения при давлении в барабанеtкв0С191Коэффициент теплоотдачи конвекциейВт/м2Кαк=1∙0.9∙97=87.3Коэффициент поглощения лучей трехатомными газамиk (44)5,96Суммарная оптическая толщина запыленного газового потокаkрS(45)5,96*0.271*1*0.2==0,323Продолжение таблицы №12Средняя скорость газов в поверхностиwГ(46)11.936/2.284=5.2Средний расход дымовых газовVc(47)м3/c=15Степень черноты потока газоваα=1-e-kps (48)0,28Температура наружных загрязненийtзtз= tкв+Δt(49)191+338=529 Коэффициент теплоотдачи от продуктов сгорания к трубной поверхностиα1α1=η( αл+ αк)(50)Вт/(м2·К)(0.65+55)(87,3+2,79)/2=54 Коэффициент теплопередачик (51)Вт/(м2·К):54.4*0.6=32.4 Тепловосприятие поверхности,(52)кДж/м311982Несходимость тепловосприятий (53)%2.6Поскольку не сходимость тепловосприятий меньше 3 процентов, то можно считать, что расчет окончен.2.5. Расчет экономайзера1.Количество теплоты, воспринятое в экономайзере, определяется из баланса котельного агрегата, кДж/м3:кДж/м3.2. Расход питательной воды, через экономайзеркг/c.3. Удельная энтальпия на входе экономайзера равна удельной энтальпии питательной воды. Навыходе удельная энтальпия воды равнакДж/кг.Энтальпия кипящей воды при температуре 191оС равна 812кДж/кг. Разница между энтальпиями 86 кДж/кг, что меньше 125 кДж/кг. Поэтому необходимо использовать экономайзер кипящего типа из стальных труб.Определим энтальпию уходящих газов Сравним с энтальпией определенной в таблице 8. Разница между энтальпиями составляет 2096-2054=42, что соответствует ошибке расчета 1.2 процента. Температура уходящих газов 140◦C.Оценим объем воды, который должен находиться в экономайзере в каждую секунду. Если будет объем равный 5.66 кг, то вода будет нагреваться до температуры 170 градусов, при меньшем объеме вода нагреется до температуры кипения 191 градусов. Определим справочные данные для экономайзера и запишем в таблицу 13.Таблица 13.Средняя температура водыtср0С(100+191)/2=145Средний температурный напор (54)0С180 большая разность температур теплообменивающихся сред на границах поверхности, °С. Δtб(55)0С400-145=255меньшая разность температур теплообменивающихся сред на границах поверхности(56)0С140-100=40Среднее давлениеpcрПа15Объем воды при средней температуреνкг10Таблица №14. Конструктивные характеристики стальных труб экономайзерови расчетные данные.[2]Площадь проходного сеченияПо конструктивным размерамм20,184диаметр труб экономайзераDмм28Поперечный шаг [6]S1мм70Продольный шаг [6]S2мм50скорость водыwв(57)м/с.2.0площадь проходного сечения для воды,(58)м2количество параллельно включенных трубn=F/Fтр (59)0.029*4/3.14/0.0282=42Число труб поперек потока газаZ1=n/Zp21Продолжение таблицы №14ширина газохода экономайзера(60)м(8.5+1)0,07= 0,7Экономайзер стальнойZр=22 Принимаем глубину газохода экономайзера равной глубине котлаl =aэкм2.0площадь проходного сечения для продуктов сгоранияFF=aэкb-z1d(61)м22,000·0.7-8.5·0,028·2,000= 0.93Уточняем скорость продуктов сгорания(62)м/с11.3/0.93=12.8Длина экономайзера принимается равной глубине газохода (63) м2.0Коэффициент теплоотдачи конвекцией(64)Вт/(м2·К)28Продолжение таблицы №14Эффективная толщина излучающего слоя(65)мКоэффициент поглощения лучей трехатомными газами (66)(м·МПа)-113Суммарная оптическая толщина запыленного газового потока(67)0,271·13·1,3·0,1= 0,45степень черноты потока газов(68)0,28 Температура наружных загрязненийtз= tкв+Δt(69)0С216Продолжение таблицы №14Коэффициент теплоотдачи излучением продуктов сгоранияαлαл= αн· α (70)Вт/(м2·К)26 Коэффициент теплоотдачи от продуктов сгорания к трубной поверхности,α1α1=( αл+ αк)(71)Вт/(м2·К)51Коэффициент теплопередачи ( 72)=Вт/(м2·К):28Предварительная площадь поверхности нагрева экономайзераН* (73)м24346000·0,4/28 /180=345Длина каждого змеевика, определяемая по наружному диаметру трубlзмlзм= H/nπd (74)м86Число петельZпет(75)86/2/2=22Продолжение таблицы №14Тепловосприятие поверхности,QT(76)кДж/ м24347Шаг одной петли экономайзераSпет=2s2 (77)м2·0.050=0,1полная высота пакета экономайзераHэк=zпет· Sпет (78)м0,100·22=2,2расхождение расчетных тепловосприятийΔQ(79)%Заключение и выводыПроведен расчет теплового котласовместно с экономайзером. Определены количественные характеристики передачи тепла для каждой части установки парового котла при сжигании единицы топлива. Соотношение по количеству потребляемого тепла топкой, котельным пучком и экономайзером соответствует 18431:11704:4346. Проверка теплового баланса подтверждает правильность выполнения расчетов. Список литературы1. Котельные установки и парогенераторы [Электронный ресурс]: учебник/ В.М. Лебедев [и др.].— Электрон.текстовые данные.— М.: Учебно-методический центр по образованию на железнодорожном транспорте, 2013.— 375 c.2. Методика к курсовой работе.3. Губарев А.В. Паротеплогенерирующие установки промышленных предприятий [Электронный ресурс]: учебное пособие для вузов/ Губарев А.В.—Электрон.текстовые данные.— Белгород: Белгородский государственный технологический университет им. В.Г. Шухова, ЭБС АСВ, 2013.— 240 с.4. Минкина С.А. Тепловой и аэродинамический расчеты котельных агрегатов [Электронный ресурс]: учебное пособие/ Минкина С.А.— Электрон. текстовые данные.— Самара: Самарский го-сударственный архитектурно-строительный университет, ЭБС АСВ, 2013.— 104 c.5. Водяные экономайзеры котельных агрегатов [Электронный ресурс]: методическая разработка/ — Электрон.текстовые данные.— Нижний Новгород: Нижегородский государственный архитек-турно-строительный университет, ЭБС АСВ, 2010.— 48 c.6. К.Ф. Роддатис Справочник по котельным установкам малой производительности. Москва .Энергоатомиздат.1989г.488стр7.Л.А. Марюшин«Тепловой расчет котельной установки»Методическое пособие для студентов специальности 140104 «Промышленная теплоэнергетика».8. Двойнишников В.А. « газомазутные топки». Электронный ресурс.9 Котельныеустановки. Паровые котлы : учебное пособиек выполнению курсового проекта для студентов, изучающих дисциплину «Котельные установки и парогенераторы» / [Н. П. Жуков,Н. Ф. Майникова, О. Н. Попов и др.]. – Тамбов : Изд-во ФГБОУВПО «ТГТУ», 2013. – 80 с.Приложение. Графическая часть. Продольный разрез экономайзераПродольный разрез котла КВр-20-13 ГМ