Расчет котельного агрегата на примере котла ТП-47

Таблица 6

 

 

 

 

 

Распределение тепловосприятия о  ступеням пароперегревателя:

 

Параметр	Поверхность нагрева
	Ширмы		Конвективный пароперегреватель
			I ступень		II ступень
Давление, МПа
-вход			= =10,3	=
-выход			= - =10,3-2=10,1	=10
Температура,
-вход	314,6		= =374	=
-выход	388,3		=467,7	=540
Энтальпия, кДж/кг
-вход			= - =3052-46,7=3005,3	= - =3285,15-23,2=3261,95
-выход	=2715+337=3052		= + =3005,3+279,85=3285,15	=3475,4
Расход среды
		61,1-1,62-0,72=58,76	=61,1-0,72=60,38	61,1

 

    Таблица 7

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

6.2. Расчет ширмовых поверхностей нагрева.

 

В курсовом проекте  выполняется поверочный расчет ширм.

_{Таблица 8. Конструктивные размеры ширмового пароперегревателя:}

Показатель	Обозначение	Ед.изм.	Значение
Диаметр труб наружный		м	0,032
Диаметр труб внутренний		м	0,024
Количество  ширм		шт	14
Количество  труб в ленте ширмы		шт	18
Количество  ходов по пару		шт	1
Количество  ходов ленты ширмы		шт	2
Количество параллельно  включенных труб		шт	252
Угловой коэффициент ширм		-	0,98
Высота  ширм		м	7,5
Высота  бокового экрана в  области ширмы		м	7,5
Шаг между ширмами			0,65
Продольный  шаг между трубами  в ширме			0,035
Относительный шаг труб
- поперечный		-	20,31
- продольный		-	1,094
Диаметр труб боковых стен в области ширмы		м	0,06
Диаметр труб потолка в  области ширмы		м	0,032
Угловой коэффициент боковых  стен			0,986
Угловой коэффициент потолка			0,8

 

_{Количество  параллельных труб:}

_{Глубина ширм:}

_{Угловой коэффициент с  входного на выходное сечение ширм:}

Расчетная  поверхность  нагрева  ширм:

_{Лучевоспринимающая  поверхность входного сечения ширм:}

_{Лучевоспринимающая  поверхность, находящаяся  за ширмами:}

_{Лучевоспринимающая  поверхность ширм:}

Площадь живого сечения  для прохода продуктов сгорания:

Площадь живого сечения  для прохода пара:

 

Эффективная толщина  излучающего слоя: 

 

Температура газов на входе в ширму  1047 ^оС, – эн- тальпия продуктов сгорания перед ширмой.

Температуру газов за ширмой примем равной 880 ^оС.

Лучистое  тепло,  воспринимаемое  плоскостью  входного  сечения  ширм (теплота, получаемая из топки):

,

– коэффициент распределения тепловой нагрузки по высоте топки

Средняя  температура 

Теплота,  излучаемая из  топки  и  ширм  на  поверхность  нагрева за ширмами:

- угловой  коэффициент   с  входного  на  выходное  сечение  ширм;

- поправочный  коэффициент,  =0,5;

(Номограммы 2-4 Кузнецов)

По этим параметрам определим:

а = 0,15 – коэффициент излучения газовой среды (Кузнецов, ном.2)

Тепло,  воспринимаемое  ширмами и дополнительными поверхностями  за счет излучения:

Температура газов на выходе из ширмы  880 ^оС, - энтальпия продуктов сгорания за ширмой.

Тепло,  отданное  газами  ширмам:

 

_{Тепловосприятие ширм по балансу:}

Температура пара  на  входе в ширму принимается предварительно:  t'=314,6 ^oC (при p = 10,5МПа),  энтальпия  пара  h'=2715 кДж/кг.

Изменение  энтальпии:

 

Энтальпия  пара  на  выходе  из  ширмы: 

Давление  пара  на выходе из ширм:

Температура  пара определяется по термодинамическим таблицам по и

Средняя  температура  пара в ширмах: 

_{Средний удельный объем пара в ширмах определяется по термодинамических таблицам по}

=351,5 и =10,4 МПа-

Температурный напор:

Рис.3 Температурный напор для  ширмы

 

  Расчётная скорость продуктов сгорания в поверхности нагрева:

Коэффициент теплоотдачи конвекцией от продуктов  сгорания к поверхности нагрева:

где – коэффициент теплоотдачи при поперечном омывании коридорных пучков;

– поправка на число рядов труб по ходу продуктов сгорания ;

– поправка на компоновку пучка ;

– поправка, учитывающая  влияние  изменения физических  параметров потока.

Расчетная скорость пара в ширме:

где  v_ср = 0,021428 м³/кг – средний удельный объем пара (определяется при    t_ср = 351,5 ⁰C  и P_ср = 10,4 МПа) или по I-S диаграмме. 

     Коэффициент теплоотдачи от стенки к пару:

где – поправочный коэффициент.

 

 

 

 

 

 

     Температура наружной поверхности стенки с учетом загрязнения:

     Коэффициент теплоотдачи излучением продуктов сгорания (при учете излучения золы):

,

 а_з= 0,8 

Коэффициент теплоотдачи  по  газовой  стороне:

где  – коэффициент использования

Коэффициент  теплопередачи:

где  – коэффициент загрязнения

     Количество теплоты, воспринятое поверхностью нагрева:

              

     _{Определяем  несходимость  тепловосприятия:}

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

7. Расчет фестона.

 

     Фестон располагается между ширмами и пакетами конвективного пароперегревателя и конструктивно представляет собой разреженный трубный пучок из труб заднего экрана. В котельном агрегате ТП – 47 фестон однорядный, наружный диаметр d = 100 мм и шаг s₁ = 700 мм.

     Тепловой расчет фестона выполняется поверочным методом, в результате которого определяется температура газов за ним. Температура газов на входе в поверхность известна из расчета ширм υ´= 880 ⁰С

_{Рис. 4. Схема фестона}

 

_{Таблица 9. Конструктивные размеры фестона}

Показатель	Обозначение	Ед.изм.	Значение
Диаметр труб наружный		м	0,1
Количество  труб в ряду		шт	13
Количество рядов труб		шт	1
Общее количество труб в  расчетном участке		шт	13
Угловой коэффициент		-	0,34
Длина труб		м	7,11
Шаг труб
- поперечный		м	0,7
Размеры поперечного сечения  газохода		м	9,852
		м	7,1

 

Расчетная  поверхность  нагрева:

Площадь лучевоспринимающей поверхности:

Площадь живого сечения  для прохода продуктов сгорания:

Температура газов на входе в фестон Принимаем температуру газов за фестоном

Тепло,  отданное  газами:

 - энтальпия продуктов сгорания перед фестоном, определяем при температуре продуктов сгорания перед фестоном; - энтальпия продуктов сгорания после фестона;

- присос воздуха в фестоне,  ;

 Тепловосприятие   за  счет  излучения:

Средняя  температура  газов 

Расчётная скорость продуктов  сгорания в поверхности нагрева:

 
Тепловосприятие труб по уравнению  теплопередачи:

.                                                          

    Коэффициент теплоотдачи конвекцией от газов к поверхности при поперечном омывании гладкотрубных пучков:

           

где – коэффициент теплоотдачи при поперечном омывании пучков;

– поправка на число рядов труб по ходу продуктов сгорания;

– поправка на компоновку пучка;

   – поправка, учитывающая  влияние изменения физических  параметров

 потока.

Коэффициент теплоотдачи  излучением продуктов сгорания:

 

где  ε – степень черноты  газового потока.

 – коэффициент теплоотдачи  при температуре загрязненной  стенки.

Температура стенки труб ^оС

Эффективная толщина излучающего  слоя:

   

Коэффициенты  ослабления лучей определим по номограммам:

    

По номограмме 4 (Кузнецов)

 

 

 

 

Тепловосприятие фестона:

 _{Определяем  несходимость  тепловосприятия:}

 

Ошибка в  расчетах менее 5%, что допустимо.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

8. Расчет конвективного пароперегревателя

8.1. Расчет теплообмена в конвективном пароперегревателе

 

I ступень по ходу пара (II по ходу дымовых газов) имеет следующие конструктивные характеристики:

1) ;

2) Поперечный шаг: ;

    Продольный  шаг:  ;

3) Относительный поперечный шаг:

    Относительный  продольный шаг: 

4) Число труб  в ряду:

;

II ступень по ходу пара (I по ходу дымовых газов) имеет следующие конструктивные характеристики:

1)

2) Поперечный шаг: ;

    Продольный  шаг:  ;

3) Относительный поперечный шаг:

    Относительный  продольный шаг: 

4) Число труб  в ряду:

 

8.2. Основные расчетные параметры и формулы

 

Температура газов на входе в  пароперегреватель:

Давление перегретого пара:

Температура перегретого пара:

Следовательно, энтальпия перегретого  пара:

1)Теплота,  отданная продуктами сгорания  пару:

- энтальпия продуктов сгорания  на входе в пароперегреватель;

- присос воздуха в газоход  пароперегревателя, на поверхность  каждой ступени  ;

- коэффициент сохранения теплоты;

2) Тепловосприятие  пароперегревателя:

- энтальпия пара в состоянии  насыщения при давлении р = 10 МПа.

3) Уравнение  теплового баланса:

 

По таблице  определяем температуру продуктов  сгорания после пароперегревателя

4) Лучистое  тепло, воспринятое конвективным  пароперегревателем:

5)

 

 

8.3. Тепловой расчет II ступени конвективного пароперегревателя по ходу пара (I по ходу газов)

Рис.5. схема II ступени конвективного пароперегревателя

 

1) Площадь  живого сечения для прохода  дымовых газов:

– на входе:

– на выходе:

– среднее:

2) Площадь  живого сечения для прохода  пара:

                                                      

3) Определим эффективную толщину излучения:

4) Параметры пара:

– на входе в ступень:

– на выходе из ступени:

- энтальпия продуктов сгорания  на входе;