Расчет котельного агрегата на примере котла ТП-47

 

 

.

Расчет котла  выполнен правильно.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Рис.17 Тепловая схема котельного агрегата ТП-47

 

 

 

15. Список использованной литературы

 

 

1.Липов Ю. М. Компоновка и тепловой расчёт парового котла. М.: Энергоатомиздат,1988.-208 с.: ил.

2.Шацких  Ю. В. Тепловой расчёт котельных  агрегатов: учебное пособие/Ю.  В. Шацких. – Липецк: ЛГТУ, 2008.-144с.

3.Тепловой расчёт котельных агрегатов. Нормативный метод под ред. Кузнецова Н.    В. М., “Энергия”, 1973, 295с.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

_{Воздухоподогреватель  рекуперативный.}

S₁= 60 мм,

S₂ = 45 мм,

z₁ – число рядов труб,

z₂ – число труб в ряду,

d_н = 40  мм,  = 1,5  мм.

Размеры  газохода   а = 9,852  м,  b= 4 м.

z₁=

z₂=

1) Температура  дымовых  газов: υ' = 484 ^oC,  υ'' = 326,4 ^оС.

    Температура  воздуха: t'= 244,67 ^oC,  t'' = 300 ^оС.

Температурный напор для противоточной схемы:

 

 

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

 

 

 

2) Тепловосприятие  воздуха в ступени воздухоподогревателя (воздух подогреваем  до  300  ^оС):  Q=395.071 кДж/кг.

_{3) Скорость продуктов сгорания:}

 

 

где - средняя температура дымовых газов;

     

_{4) Скорость воздуха в воздухоподогревателе:}

 

 

где z_пот – число потоков воздуха.

     

      

      

5) Коэффициент теплоотдачи конвекцией от газов к поверхности при поперечном омывании шахматных пучков (  ):

 

 

 

где С_l – поправка на относительную длину;

      С_ф – поправка на изменение физических характеристик.

    

6) Определим эффективную толщину излучающего слоя:

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= 0,0623× 70= 4.36

a_н – по справочной литературе при температуре стенки 430,2 ⁰С [см. Липов стр. 141]

7) Коэффициент теплоотдачи конвекцией от стенки к нагреваемому воздуху:

8) Определим коэффициент теплоотдачи от газов к стенке:

a₁ = a_к+a_л = 32 + 6,3 =38,3

9) Коэффициент теплопередачи от продуктов сгорания к поверхности нагрева:

 

 

_{где ξ – коэффициент использования (3, табл. 5.4)}

 

_{10) Тепловоспринимающая поверхность:}

 

 

_{11) Высота  трубной  поверхности:}

12) Высота  одного  хода  воздухоподогревателя  h_x=3,6 м.

Число  ходов  в  воздухоподогревателе  z_ход = h_вп/h_x = 0,87/3,6 = 0,24≈1

Высота воздухоподогревателя

h_вп =h_x ∙ z_ход + h_об = 3,6 + 0,6 = 4,2 м

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

9. Тепловой баланс котла

 

Тепло  необходимое  для  подогрева  воздуха  в  воздухоподогревателе  от  30  до  300^оС:

- энтальпия   воздуха  при  30  ^оС  I^о_хв= 273,1  кДж/кг

- энтальпия   воздуха  при  300  ^оС  I^о_гв= 2783,45  кДж/кг

 

 

 

 

=3718 кДж/кг

Расход  воды через экономайзер:

 

Энтальпия питательной воды h = 639,3 (кДж/кг).

Определим массовую долю пара:

 

1) По ходу газов рассчитаем энтальпию дымовых газов и воды в первой ступени экономайзера: Q=1859 кДж/кг

 

     Газ: H'=7967,15 кДж/кг

            H''= =7967,15 - кДж/кг

Температура дымовых газов на выходе из первой ступени экономайзера: t=467,99°C.

 

     Вода: h''=1068,02 кДж/кг  (t=246°С)

               h'= 1068,02- кДж/кг

Температуру воды на входе определяем по таблицам  и она равна 200°С.

 

2) Вторая ступень воздухоподогревателя: Q=1084,47 кДж/кг

 

Газ:  HвпII'=6159,74 кДж/кг

        HвпI''=6159,74- кДж/кг

Температура дымовых газов на выходе из первой ступени воздухоподогревателя: t=467,99°C.

 

Воздух:   hвпII'= hвпII’’- =2783,45- =1656,77 кДж/кг

  температуру  воздуха на выхде из первой  ступени в/п t=180,86°C

 

3) Вторая  ступень экономайзера по ходу  газов: Q=1859 кДж/кг

 

Газ:         H'=5108,09 (кДж/кг),

               H''=5108,09 - (кДж/кг).

Температура дымовых газов на выходе из второй ступени воздухоподогревателя при  энтальпии на выходе υ=251,5°C

 

Вода:      h'=639,3 (кДж/кг),

               h''=639,3+ (кДж/кг).

Температура воды по таблицам водяного пара равна 200°С.

 

4) Первая  ступень воздухоподогревателя:  Q=1683,27 кДж/кг

 

Газ:     H'=2506,19 (кДж/кг),

            H''=2506,19 - (кДж/кг).

Воздух:     температура воздуха на выходе из воздухоподогревателя: t=180,86°C.

По  данным таблицы 2 при энтальпии уходящих газов I =1710,65кДж/кг температура газов на выходе из котла равна:  130°C, отличается от заданной на 5°C, значит пересчёт не требуеться.

 

Рис.12 Схема распределения тепловосприятия

10. Расчёт второй ступени водяного экономайзера

 

Конвективная  шахта, за исключением верхнего экономайзера, выполнена в виде двух колонок (по глубине котла). Водяной экономайзер  изготовлен из труб диаметром 32 мм с  толщиной стенки 3,5 мм (сталь 20) и установлен в рассечку с воздухоподогревателем.

Температура  дымовых  газов: T'=605,93 ^oC,  T''=467,99 ^оС.

Температура  воды: T'= 200^oC,  T''=248^оС.

Температурный напор для противоточной схемы:

 

Dt_б = 605,93-248 =357,93 ⁰С

Dt_м = 467,99-200= 267,99 ⁰C

 

 

_{Рис.13 Температурный напор  экономайзера}

 

Конструктивные характеристики экономайзера

 

Рис.14 Схема  второй ступени 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=32 мм – наружный диаметр,

d=3,5 мм – толщина стенки трубы,

z₁= =129 – число труб в ряду,

l=3,6 м – длина змеевика,

а и b – размеры газохода, соответственно 9,852м и 4,3м.

 

Площадь живого сечения для прохода продуктов  сгорания:

 

 

Действительная  скорость продуктов сгорания:

 

 

где

Скорость  воды:

 

Где D – расход среды с учётом продувки;

       ν – средний удельный объём  воды при среднем давлении (11,75МПа);

      

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

 

 

 

где С_l – поправка на относительную длину;

      С_ф – поправка на изменение физических характеристик;

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

Степень черноты  газового потока:

 

 

 

 

 

 

_{Коэффициент теплоотдачи излучением:}

 

 

где - коэффициент теплоотдачи излучением,

Т -температура газов в объеме камеры перед пакетом, (723,5+273ºС),

- глубина газового объема, =4,1 м,

- глубина рассчитываемого пучка,  = =18·0,048=0,864 м,

А- коэффициент, равный 0,5 при сжигании газа.

 

 

Суммарный коэффициент  теплоотдачи от продуктов сгорания поверхности:

 

 

где ξ_и- коэффициент использования, ξ_и=1.

Коэффициент теплопередачи от продуктов сгорания к поверхности нагрева:

 

 

_{где ε – коэффициент  загрязнения}

_{где ε0 – исходный коэффициент загрязнения [1],}

      _{Сd – поправка на диаметр [1],}

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

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

 

_{Тепловоспринимающая поверхность:}

 

Определим длину змеевика:

 м

 

Высота пакета:

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

_{11. Расчёт второй ступени воздухоподогревателя}

 

_{Рис.15 Схема 2-ой ступени  воздухоподогревателя}

 

_{Тип воздухоподогревателя рекуперативный.}

S₁=60 мм,

S₂=45 мм,

z₁ – число рядов труб,

z₂ – число труб в ряду,

l₁=1,79 м –длина труб,

d_н= 40  мм,  = 1.6  мм.

Размеры  газохода   a_вп= 9,852  м,  b_вп= 3,35  м.

 

z₁=

;  z₂= .

 

Тепловосприятие воздуха в воздухоподогревателе  (воздух  подогреваем  до  300  ^оС):  Q=1113, 32 (кДж/кг).

Температура  дымовых  газов  на  входе  и  выходе  из  в/п: υ'=467,99  ^oC, υ ''=386,54^oC.

Температура  воздуха  на  входе  и  выходе  из  в/п: υ '=180,86  ^oC, υ ''=300  ^oC (движение воздуха противоположно движению газов).

 

Температурный напор:

 

Dt_б = 386,54-180,86 =205,68 ⁰С

Dt_м = 467,99-300= 167,99 ⁰C

 

Рис.16 Температурный напор для 2-ой ступени  воздухоподогревателя

 

 

_{Для перекрестно-противоточной  схемы с двукратным перекрестом температурный  напор:}

 
_{ψ- поправочный коэффициент для определения температурного напора при перекрёстно-противоточном движении теплоносителей.}

 

    

_{Скорость  продуктов сгорания:}

 

 

где - средняя температура дымовых газов;

     

_{Скорость  воздуха в воздухоподогревателе:}

 

 

где h' - коэффициент показывающий, что воздухоподогреватель 2-поточный по воздуху

где

      

      

 

Коэффициент теплоотдачи конвекцией от продуктов  сгорания стенке:    

                             

где С_l – поправка на относительную длину;

      С_ф – поправка на изменение физических характеристик.

 

_{Коэффициент теплоотдачи излучением:}

 

 

Суммарный коэффициент  теплоотдачи:  

                                                                                   

 

Коэффициент теплоотдачи от стенки воздуху при поперечном омывании шахматных пучков: