Расчет котельного агрегата на примере котла ТП-47

 

 

 

где С_s – поправка на относительную длину;

      С_ф – поправка на изменение физических характеристик;

       С_z – поправка на число поперечных рядов труб по ходу газа.

6) Определим эффективную толщину излучения:

Определим коэффициент ослабления лучей трехатомными газами:

 

Определим коэффициент ослабления золовыми частицами:

Оптимальная толщина излучающего  слоя:

Определим коэффициент излучения: 

Определяем коэффициент теплоотдачи  излучением:

 a_л=ε ×a_н= 0,1196 ×64= 7,65

a_н – по справочной литературе при температуре стенки 240,4 ⁰С

7) Определим коэффициент теплоотдачи от газов к стенке:

a₁=ξ(a_к+a_л)=1(68,9+11,74)=80,65

где ξ- коэффициент использования, ξ=1.

 

8) Коэффициент теплопередачи от продуктов сгорания к поверхности нагрева:

 

 

_{где ε – коэффициент  загрязнения}

_{где ε0 – исходный коэффициент загрязнения,}

      _{Сd – поправка на диаметр .}

      _{Сфр – поправка на фракционный состав,    Сфр=1,}

      _{Δε – поправка  к коэффициенту  загрязнения, Δε=0,0017.}

 

9) Тепловоспринимающая поверхность:

10) Длина змеевика:

11) Число петель:

_{12) Округлим число петель:}

13) Уточняем площадь теплообмена:

14) Уточняем тепловосприятие:

кДж/кг.

Ошибка не превышает 5%, следовательно, расчет верен.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

_{11. Расчёт второй ступени воздухоподогревателя}

 

 

                        _{Рис. 11. Схема II ступени воздухоподогревателя}

 

    Тип воздухоподогревателя  – рекуперативный.

Изготовлен из труб диаметром 40 мм с толщиной стенки 1,5мм (сталь 20).

Температура  дымовых  газов: υ' =479,3 ^oC,  υ'' = 408,5 ^oC.

Температура воздуха: t'= 213 ^oC,  t''=300 ^оС.

S₁ = 86 мм – поперечный шаг,

S₂ = 32 мм  - продольный шаг,

- число рядов труб;

- число труб в ряду.

1. Тепловосприятие второй ступени воздухоподогревателя:

.

2. Определим сечение для прохода  газов:

3. Скорость газов:

Где:

 

4. Сечение для прохода воздуха:

м² .

5. Скорость воздуха:

,

где

- отношение среднего количества  воздуха в воздухоподогевателе  к теоретически необходимому:

.

Значения присосов находятся по таблице 3.

6. Коэффициент теплоотдачи конвекцией  от продуктов сгорания к стенке:

. 

7. Коэффициент теплоотдачи от  стенки к воздуху:

  

8. Температура стенок воздухоподогревателя:

  .

9. Эффективная толщина излучения:  .

10. Коэффициент ослабления лучей  трехатомными газами и золой:

11. Оптическая толщина излучающего  слоя:

  .

Степень черноты:

   .

12. Теплоотдача излучением:

   ,

  а_з= 58 (1, стр.72)

 

_{13. Коэффициент  теплоотдачи от  газов к стенке:}

14.  Коэффициент теплопередачи:

,   

Где ξ=0,85 - коэффициент использования воздухоподогревателей.

.

15. Температурный напор:

.

_{ψ – поправочный  коэффициент для  определения температурного напора при перекрёстно-противоточном  движении теплоносителей. Этот коэффициент  определяем по номограмме, исходя из следующих  значений коэффициентов:}

 

 

Рис.12. Температурный напор для II ступени воздухоподогревателя

 

16. Площадь поверхности нагрева:

.

17. Высота трубной поверхности:

.

18. Число ходов по воздуху:

.

Примем число ходов  .

19. Уточним высоту хода воздухоподогревателя:

м.

20. Т.к. найденная высота одного  хода воздухоподогревателя отличается  от ранее принятой, уточняется  скорость воздуха.

        Сечение для  прохода воздуха:

м²

 Скорость воздуха:

.

, значит коэффициент теплопередачи  оставляем прежним.

21.Уточняем площадь поверхности  нагрева:

22. Тепловосприятие воздухоподогревателя:

.

23. Расхождение между Q_б иQ_т :

.

Ошибка менее 5%.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

12. Расчёт первой ступени водяного экономайзера

 

Водяной экономайзер  изготовлен из труб диаметром 32 мм с толщиной стенки 3,5 мм (сталь 20).

Температура  дымовых  газов: υ' = 408,5 ^oC,  υ'' = 263,9 ^оС.

Температура  воды: t'= 150 ^oC,  t''=201,1 ^оС.

Температурный напор для противоточной схемы:

 

Рис. 13. Температурный напор для I ступени водяного экономайзера

 

 

Конструктивные характеристики экономайзера

 

            Рис. 14. Схема I ступени водяного экономайзера

 

Схема противоточная с шахматным расположением труб. Принимаем стальной змеевиковый экономайзер с параллельным включением ряда змеевиков.

S₁ = 76 мм – поперечный шаг,

S₂ = 48 мм  - продольный шаг,

где d_н = 38 мм – наружный диаметр,

d = 3,5 мм – толщина стенки трубы.

z₁=

Примем  z₁ =42

а и b – размеры газохода, соответственно 9,852 м и 3,25 м.

1) Площадь живого сечения для прохода продуктов сгорания:

2) Действительная скорость продуктов сгорания:

 

 

где

3) Число параллельно включенных труб:

где  z_p – число рядов труб, выходящих из одного коллектора при шахматной компоновке, z _p=2; z _c=2 – число потоков воды.

4) Скорость воды:

где D – расход среды с учётом продувки;

       ν – средний  удельный объём воды при  и давлении 11,25 МПа;

      

5) Коэффициент теплоотдачи конвекцией от продуктов сгорания к поверхности при поперечном омывании шахматных пучков:

 

 

 

где С_s – поправка на относительную длину;

      С_ф – поправка на изменение физических характеристик;

       С_z – поправка на число поперечных рядов труб по ходу газа.

6) Определим эффективную толщину излучения:

Определим коэффициент ослабления лучей трехатомными газами:

 

Определим коэффициент ослабления золовыми частицами:

Оптимальная толщина излучающего  слоя:

Определим коэффициент излучения: 

Определяем коэффициент теплоотдачи  излучением:

 a_л=ε ×a_н= 0,0882 ×38= 3,35

a_н – по справочной литературе при температуре стенки 200,55 ⁰С

 

7) Определим коэффициент теплоотдачи от газов к стенке:

a₁=61,5

где ξ- коэффициент использования, ξ=1.

 

8) Коэффициент теплопередачи от продуктов сгорания к поверхности нагрева:

 

 

_{где ε – коэффициент  загрязнения}

_{где ε0 – исходный коэффициент загрязнения,}

      _{Сd – поправка на диаметр,}

      _{Сфр – поправка на фракционный состав,    Сфр=1,}

      _{Δε – поправка  к коэффициенту  загрязнения, Δε=0.}

 

9) Тепловоспринимающая поверхность:

10) Длина змеевика:

11) Число петель:

_{12) Округлим число петель:}

13) Уточняем площадь теплообмена:

14) Уточняем тепловосприятие:

кДж/кг.

Ошибка не превышает 5%, следовательно, расчет верен.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

13. Расчет первой ступени воздухоподогревателя

 

 

 

              _{Рис. 15. Схема I ступени воздухоподогревателя}

 

Тип воздухоподогревателя –  рекуперативный.

Изготовлен  из труб диаметром 40 мм с толщиной стенки 1,5мм (сталь 20).

Температура  дымовых  газов: υ' = 263,9 ^oC,  υ'' = 134,4 ^oC.

Температура воздуха: t'= 30 ^oC,  t''=213 ^оС.

S₁ = 74 мм – поперечный шаг,

S₂ = 51 мм  - продольный шаг.

  

- число рядов труб;

- число труб в ряду.

1.Тепловосприятие  второй ступени воздухоподогревателя:       

  .

2. Определим  сечение для прохода газов:

.

3. Скорость газов:

.

Где:

 

4. Сечение для прохода  воздуха:

м².

5. Скорость воздуха:

,

где .

- отношение среднего количества  воздуха в воздухоподогевателе  к теоретически необходимому:

.

Значения присосов находятся  по таблице 3.

6. Коэффициент  теплоотдачи конвекцией от продуктов  сгорания к стенке:

. 

7. Коэффициент  теплоотдачи от стенки к воздуху:

, 

.

13.  Коэффициент  теплопередачи:

, 

где ξ=0,85 - коэффициент  использования воздухоподогревателей,.

.

14. Температурный напор:

.

_{ψ – поправочный  коэффициент для  определения температурного напора при перекрёстно-противоточном  движении теплоносителей. Этот коэффициент  определяем по номограмме , исходя из следующих  значений коэффициентов:}

 

Рис. 16. Температурный напор для I ступени воздухоподогревателя

 

 

15. Площадь  поверхности нагрева:

.

16. Высота трубной поверхности:

.

17. Число  ходов по воздуху:

.

Примем число ходов  .

18. Уточним высоту хода  воздухоподогревателя:

.

19. Т.к. найденная  высота одного хода воздухоподогревателя  отличается от ранее принятой, уточняется скорость воздуха.

        Сечение  для прохода воздуха:

м².

 Скорость  воздуха:

,

, значит коэффициент теплопередачи  оставляем прежним.

20.Уточняем площадь поверхности  нагрева:

21. Тепловосприятие воздухоподогревателя:

.

22. Расхождение между Q_б иQ_т :

.

Ошибка менее 5%.

23. Итоговая высота воздухопогревателя:

,

где - высота ремонтного разрыва между соседними пакетами воздухоподогревателя, м.

 

 

 

 

 

 

 

14. Тепловой баланс котла

 

     Заверщающим этапом является проверка правильности распределения с помощью определения невязки теплового баланса котла:

 

                    [2, ф.5.27]

где количества тепла, воспринятые лучевоспринимающими поверхностями топки, первой и второй ступенями пароперегревателя, экономайзером, воздухоподогревателем; в формулу подставляются значения, определенные из уравнений баланса.

 

,                                         [2, ф.5.28]