Контактно-поверхностный котел

Автор работы: Пользователь скрыл имя, 30 Декабря 2010 в 23:33, курсовая работа

Краткое описание

Тепловой и гидравлический расчет конденсационного котла контактно-поверхностного типа.

Скачать полностью (94.63 Кб) Сколько стоит заказать работу?
Прикрепленные файлы: 1 файл

Рсчеты.xls

— 265.00 Кб (Скачать документ)

09.08.

  A B C D E F G H I J K
1 Расчет теплообмена излучением в камере сгорания (АГРОТЕМА)                       09.08.2007 г.             
2     I приближение      
3 1 Потребляемая тепловая мощ-ность N кВт По заданию 26.30 26.30    
4 ккал/ч 22618.00 22618.00    
5 2 Низшая теплотворная способ-ность (теоретическая энтальпия) топлива (газа) Qн  
кДж/нм3 
    
35825 
  
35825 
    
6 (ккал/нм3) Принято (по стандарту) 8550.00 8550.00    
7 3 Расход топлива В нм3/ч N*860/Qн 2.65 2.65    
8 4 Теоретически необходимое количество воздуха для горения 1нм3 газа Vo нм3/нм3газа табл. 13 [1] 9.52 9.52    
9 5 Коэффициент избытка воздуха α   Принято 1.40 1.40    
10 6 Температура воздуха, поступающего в КС tв оС Принято 20.00 20.00    
11 7 Объемная теплоемкость воздуха при tв св ккал/(нм3оС) Из таблиц физических констант 0.31032 0.31032    
12 8 Тепло, внесенное в топку с воздухом Iв ккал/нм3газа α*Vo*св*tв 82.72 82.72    
13 9 Потеря тепла от химического недожога q3 % Принято 0.50 0.50    
14 10 Теоретическая энтальпия продуктов сгорания Iа ккал/нм3газа Qн*(100 - q3)/100 + Iв 8589.97 8589.97    
15 11 Теоретическая температура продуктов сгорания tа оС Табл. 1, раздел 4, α=1,4 1590.07 1590.07    
16 Ta К 1863.07 1863.07    
17 12 Температура продуктов сгорания на выходе из камеры сгорания t"кс оС Предварительно принимается 1200.00 1200.00    
18 T"кс оС 1473.00 1473.00    
19 13 Энтальпия продуктов сгорания на выходе из камеры сгорания при α, t"кс Iкс ккал/нм3газа Табл. 1, раздел 4, α=1,4 6279.42 6279.42    
20 14 Объем камеры сгорания (КС) Vкс м3 По эскизу (0,3х0,2х0,21м) 0.0126 0.0126    
21 15 Лучевоспринимающая поверхность КС Нл м2 По эскизу 0.2608 0.2608    
22 16 Эффективная длина (толщина) луча sэф м 0,9*4*Vкс/Нл 0.174 0.174    
23 см        
24 17 Давление продуктов сгорания в КС р ата Принято 1.00 1.00    
25 18 Парциальные давления СО2 и Н2О  при α рСО2 кПа Табл. ІІІ-18,  α=1,4 [2] 7.03 7.03    
26 ата 0.0703 0.0703    
27 19 рН2О кПа 14.0667 14.0667    
28 ата 0.1407 0.1407    
29 20 рsэф СО2 м*кПа рСО2*sэф 1.2233 1.2233    
30 см*ат 0.00 0.00    
31 21 Н2О м*кПА рН2О*sэф 2.45 2.45    
32 см*ат 0.00 0.00    
33 22 Средняя температура продуктов сгорания tcpг oC (tа+t"кс)/2 1395.04 1395.04    
34 Tcpг K (Ta+T"кс)/2 1668.04 1668.04    
35 23 Степень черноты компонентов продуктов сгорания при средней температуре продуктов сгорания εсо2   рис. 32.11 [3] 0.0350 0.0350    
36 εН2О   рис. 32.12 [3] 0.0230 0.0230    
37 24 Поправочный коэффициент для εН2О β   рис. 32.13 [3] 1.05 1.05    
38 25 Степень черноты продуктов сгорания при температуре продуктов сгорания εг'   εсо2+β*εн2о 0.0592 0.0592    
39 26 Степень черноты стенки КС εст   Приложение 13 [3] 0.7360 0.7360    
40 27 Температура среды за стенкой КС tв oC Принято (задано)        
41 Тв К        
42 28 Температура стенки КС со стороны продуктов сгорания Тст К Принято (во 2 приближении - из расчета т-р пов-стей нагрева) 100.00 81.94    
43 29 Степень черноты компонентов газа при температуре cтенки КС εсо2   рис. 32.11 [3] 0.051 0.05    
44 30 εН2О   рис. 32.12 [3] 0.125 0.098    
45 31 Поправочный коэффициент для εН2О β   рис. 32.13 [3] 1.05 1.05    
46 32 Степень черноты прподуктов сгорания при температуре стенки εг"   εсо2+β*εн2о 0.18 0.15    
47 33 Количество тепла, отданное продуктами сгорания излучени-ем  в камере сгорания Qкс ккал/ч 4,9*[εг'/εг"(Tср/100)4-(Тст/100)4]*F/ 
/(1/εст+1/εг"-1)		 5492.38 5543.56    
48   Коэффициент теплоотдачи излучением в КС αлкс ккал/м2чК (4,9*[εг'/εг"(Ta/100)4-(Тст/100)4]*F/ 
/(1/εст+1/εг"-1))/(tcp-tcт)		 4.24 4.22    
49 34 Количество тепла за КС QI ккал/ч N - Qкс 17125.62 17074.44    
50 35 Энтальпия газов на выходе из камеры сгорания при α I'кс ккал/нм3газа QI/В 6473.79 6454.44    
51 36 Температура газов на выходе из камеры сгорания t"кс оС Табл. 1, раздел 4, α=1,4 по I'кс 1233.20 1229.90    
52   Сравнение (36) с (12)       33.20 29.90    
53   Разница между принятой и расчитанной температурами газов на выходе из КС < 100оС - результат удовлетворительный    
54                      
55   Расчет теплообмена между стенкой КС и водяной рубашкой  (АГРОТЕМА)    
56 Коэффициент теплоотдачи от стенки КС к нагреваемой воде    
57     I приближение II приближение    
58 1 Температура воды на выходе из котла tв2 оС Принято 80.00 80.00    
59 2 Удельная теплоемкость воды при температура  на выходе из котла tв2 св2 ккал/кгК По табл. физ. констант 1.0023 1.0023    
60 3 Наименьшая разность температуры воды на входе в котел и на выходе из котла Δtв1 оС Принято 15.00 15.00    
61 4 Температура воды на входе в котел tв1 оС tв2-Δtв1 65.00 65.00    
62 5 Расход воды через котел Gв кг/ч N/Δtв1 1507.87 1507.87    
63 6 Температура воды на входе в водяную рубашку КС tкс1 оС tв2-Qкс/св2Gв 76.37 76.33    
64 7 Средняя температура воды в водяной рубашке КС tкс ср оС (tв2+tкс1)/2 78.18 78.17    
65 8 Температура воды "на большом удалении от греющей поверхности (стенки)" tв∞ оС принято tв∞=tксср 78.18 78.17    
66 9 Средняя температура стенки КС со стороны продуктов сгорания в КС tст оС принято (во 2 приближении - из расчета т-р пов-стей нагрева) 100.00 81.94    
67 10 Удельная теплоемкость воды при температуре  на входе в КС скс1 ккал/кгК По табл. физ. констант 1.00172 1.00172    
68 11 Количество тепла, которое необходимо передать воде в водяной рубашке КС Qта ккал/ч Gв(св2tв2-скс1tкс1) 5559.16 5610.32    
69 12 Геометрические характеристики элементов водяной рубашки КС Толщина стенки КС δ м Принято (ГОСТ 3262) 0.0030 0.0030    
70 13 Коэффициент теплопроводности материала стенки (сталь) λст ккал/мчК По табл. физ. констант 39.040 39.040    
71 Высота стенок Н м Принято 0.200 0.200    
72 14 Поверхность теплообмена со стороны воды Fв м2 По эскизу 0.196 0.196    
73 15 Необходимый тепловой поток через стенку КС для нагрева воды от tкс1 до tв2 Φ ккал/м2ч Qта/Fв 28363.08 28624.06    
74 16 Температура стенки КС со стороны воды (Исаченко стр.30, ф-ла (2-21), стр. 455) t'ст оС tст-Φδ/λст (во 2 приближении - из расчета т-р пов-стей нагрева) 97.82 81.52 79.74040 По Исаченко tст-Φδ/λст
75 17 Определяющая температура для физических констант θm оС (t'ст+tв∞)/2 88.002 79.843    
76 18 Число Прандтля для воды при θm Prθm   По табл. физ. констант 2.01 2.235    
77 19 Ускорение свободного падения g м/ч2 9,81(3600)2 1.27E+08 1.27E+08    
78 20 Коэффициент термического расширения при θm β 1/град По табл. физ. констант 6.870E-04 6.420E-04    
79 21 Коэффициент кинематической вязкости при θm γθm м2/ч По табл. физ. констант 1.201E-03 1.32E-03    
80 22 Высота поверхности теплообме-на Н м H=L 0.400 0.400    
81 23 Критерий Грасгофа Grн   (gβθmH3)/γ2θm 3.410E+11 2.408E+11    
82 24 Условие допуска расчетной формулы (Гребер стр. 369) а   1700‹(GrнPr)‹108 нет нет    
83 25 б   (GrнPr)›108 да да    
84 26 Критерий Нуссельта для свободной конвекции (Гребер стр.369, ф.(261) Nuа   0,55(GrнPrθm)1/4        
85 27 Критерий Нуссельта для свободной конвекции (Гребер стр.369, ф.(262) Nuб   0,13(GrнPrθm)1/3 1147.013 1057.484    
86 28 Коэффициент теплопроводности воды при θm λθm ккал/мчК По табл. физ. констант 0.5798 0.5749    
87 29 Коэффициент теплоотдачи конвекцией от стенки к воде αв ккал/м2чК Nuбλθm/Н 1662.60 1519.87    
88 30 Коэффициент теплопередачи в KC k ккал/м2чК 1/(1/αл+δ/λтр+1/αв) 4.23 4.21    
89 31 Определение среднелогарифмической разности температур Δtб   tа-tкс1 1513.70 1513.74    
90 32 Δtм   t"кс-tв2 1153.20 1149.90    
91 33 Δtкс   (Δtб-Δtм)/ln(Δtб/Δtм) 1325.29 1323.49    
92 34 Нобходимая поверхность тепло-обмена для обеспечения заданного нагрева воды в водяной рубашке КС Fр м2 Qта/(kΔtта) 0.99 1.01    
93 35 Количество тепла передаваемое в КС Qкс ккал/ч kFвΔtта 1098.50 1091.76    
94 36 Расчетное значение повышения температуры в водяной рубашке КС Δtр оС Qкс/(Gвсв2) 0.73 0.72    
95 37 Удельный объем продуктов сгорания  [на 1 м3 сожженного газа (α=1,4)] vг м3/нм3 Табл. 1, раздел 3, α=1,4 14.328 14.328    
96 38 Объем продуктов сгорания (α=1,4) Vг м3/ч Вvг 37.9030 37.9030    
97 39 Энтальпия продуктов сгорания на выходе из камеры сгорания при Qкс Iкср ккал/нм3газа (IаVг-Qкс)/Vг 8560.99 8561.16    
98 40 Расчетное значение температу-ры продуктов сгорания за КС (перед ТА) с учетом фактичес-кого теплообмена в КС t"ксp оС Табл. 1, раздел 4, α=1,4 1585.24 1585.27    
99 41 Теоретическая температура продуктов сгорания (для сравнения) tа оС Табл. 1, раздел 4, α=1,4 1590.07 1590.07    
100                      
101 Определение температур поверхностей нагрева в КС    
102                      
103     I приближение II приближение    
104 1 Средняя температура продуктов сгорания tcpг=t1 oC Из расчета теплообмена излучением в камере сгорания 1395.04      
105 2 Средняя температура воды в водяной рубашке КС tкс ср=t2 оС Из расчета теплообмена между стенкой КС и водяной рубашкой 78.18      
106 3 Коэффициент теплоотдачи излучением в КС αлкс=α1 ккал/м2чК Из расчета теплообмена излучением в камере сгорания 4.24      
107 4 Коэффициент теплоотдачи конвекцией от стенки к воде αв=α2 ккал/м2чК Из расчета теплообмена между стенкой КС и водяной рубашкой 1662.60      
108 5 Толщина стенки КС δ м Принято (ГОСТ 3262) 0.0030      
109 6 Коэффициент теплопроводности материала стенки (сталь) λст ккал/мчК По табл. физ. констант 39.040      
110 7 Температура стенки КС со стороны продуктов сгорания tс1 oC [t1(α1δ/λст+α1/α2)+t2]/(1+α1/α2+ 
+α1δ/λст)		 81.96      
111 8 Температура стенки КС со стороны водяной рубашки tс2 oC [t2(α2δ/λст+α2/α1)+t1]/(1+α2/α1+ 
+α2δ/λст)		 81.53      
112                 15.08.2007 г.    
113   ВЫВОДЫ по расчету теплообмена в КС 
1. Повышение температуры воды в водяной рубашке КС из-за малой поверхности теплообмена незначительно (<1оС)и может не учитываться при расчете ТА котла. 
2. Температура продуктов сгорания перед ТА котла определяется с учетом фактического теплообмена в КС котла  (t"кср=1585 оС).		    
114                      
115                      
116   Расчет теплообмена излучением в жаротрубном теплообменнике (Пересчет с учетом выводов 15.08.2007)    
117 Теплообменник с вертикальными жаровыми трубами    
118                      
119     I приближение      
120 1 Расчетная температура газов перед теплообменником tг1=t"кср оС Из расчета камеры сгорания  
 1585.24 1585.27 1585.27  
121 Tг1 К 1858.24 1858.27 1858.27  
122 2 Энтальпия газов перед теплообменником Iг1=Iкср ккал/нм3газа Из расчета камеры сгорания  
 8560.99 8561.16 8561.16  
123 3 Температура газов на выходе из теплообменника tг2 оС Предварительно принимается 120.00 120.00 120.00  
124 Tг2 оС 393.00 393.00 393.00  
125 4 Энтальпия газов на выходе из теплообменника Iг2 ккал/нм3газа Табл. 1, раздел 4, α=1,4 при tг2 2836.00 2836.00 2836.00  
126 5 Геометрические характеристики элементов теплообменника Внутренний диаметр жаровых труб dвн м Принято 0.0150 0.0150 0.0150  
127 Длина (высота) жаровых труб L м Принято 0.40 0.40 0.40  
128 Количество  жаровых труб n шт. Принято 35 35 35  
129   Геометрические характеристики турбулизаторов Радиус полуокруж-ностей отверстий и перегородок r м Принято 0.006 0.006 0.006  
130   Диаметр полуокруж-ностей отверстий и перегородок d м Принято 0.012 0.012 0.012  
131   Проходное сечение турбулизаторов Fт м2 πr2n/2 0.001978 0.001978 0.001978  
132   Шаг перегородок турбулизатора Т м Принято 0.020000 0.020000 0.020000  
133   Эквивалентный диаметр турбулизатора dэкв м 4F/П = 4πr2/2(πr+d) 0.0073 0.0073 0.0073  
134 6 Лучевоспринимающая поверхность теплообменника Fл м2 πdвнnL 0.659 0.659 0.659  
135   Газовый объм ячейки турбулиза-тора V м3 Fт2Т 7.913E-05 7.913E-05 7.913E-05  
136   Площадь поверхности ячейки турбулизатора А м2 2Fт+2Тπr 0.005 0.005 0.005  
137 7 Эффективная длина (толщина) луча sэф м 3,6V/А (стр. 399 ф.32.40 [3]) 0.0605 0.0605 0.0605  
138 см 6.0480 6.0480 6.0480  
139 8 Давление газов в теплообменнике р ата Принято 1.00 1.00 1.00  
140 9 Парциальные давления СО2 и Н2О  при α рСО2 кПа Табл. ІІІ-18,  α=1,4 [2] 7.03 7.03 7.03  
141 ата 0.0703 0.0703 0.0703  
142 10 рН2О кПа 14.0667 14.0667 14.0667  
143 ата 0.1407 0.1407 0.1407  
144 11 рsэф СО2 м*кПа рСО2*sэф 0.42538 0.42538 0.42538  
145 см*ат 0.42538 0.42538 0.42538  
146 12 Н2О м*кПА рН2О*sэф 0.85075 0.85075 0.85075  
147 см*ат 0.85075 0.85075 0.85075  
148 13 Средняя температура газа в теплообменнике tcp oC (tг1+tг2)/2 852.62 852.64 852.64  
149 Tcp K (Tг1+Tг2)/2 1125.62 1125.64 1125.64  
150 14 Степень черноты компонентов газа при средней температуре газа εсо2   рис. 32.11 [3] 0.0316 0.0316 0.0316  
151 εН2О   рис. 32.12 [3] 0.0183 0.0183 0.0183  
152 15 Поправочный коэффициент для εН2О β   рис. 32.13 [3] 1.05 1.05 1.05  
153 16 Степень черноты газа при температуре газа εг'   εсо2+β*εн2о 0.05082 0.05082 0.05082  
154 17 Степень черноты стенок труб εст   Приложение 13 [3] 0.7360 0.7360 0.7360  
155 18 Температура среды за стенкой труб теплообменника tв oC Принято (задано)        
156 Тв К        
157 19 Температура стенок труб со стороны продуктов сгорания tст oC Принято 82.00 101.05 98.34  
158 Тст К Принято 355.00 374.05 371.34  
159 20 Степень черноты компонентов газа при температуре cтенок труб εсо2   рис. 32.11 [3] 0.0280 0.0330 0.0330  
160 21 εН2О   рис. 32.12 [3] 0.0550 0.0530 0.0550  
161 22 Поправочный коэффициент для εН2О β   рис. 32.13 [3] 1.05 1.05 1.05  
162 23 Степень черноты газа при температуре стенки εг"   εсо2+β*εн2о 0.0858 0.0887 0.0908  
163 24 Количество тепла, отданное в теплообменнике излучением Qтл ккал/ч 4,9*[εг'/εг"(Tср/100)4-(Тст/100)4]*F/ 
/(1/εст+1/εг"-1)		 2514.41 2500.31 2498.79  
164 25 Коэффициент теплоотдачи излучением αл ккал/м2чК (4,9*[εг'/εг"(Ta/100)4-(Тст/100)4]*F/ 
/(1/εст+1/εг"-1))/(tcp-tcт)		 3.26 3.33 3.31  
165                      
166                       
167                       
168    Расчет теплообмена конвекцией в жаротрубном теплообменнике (АГРОТЕМА)    
169 Коэффициент теплоотдачи от продуктов сгорания (газа) к стенке трубы    
170     I приближение II приближение II приближение  
171 1 Расчетная температура газов перед теплообменником tг1=t"кср оС Из расчета камеры сгорания  
 1585.24 1585.27 1585.27  
172 Tг1 К 1858.24 1858.27 1858.27  
173 2 Энтальпия газов перед теплообменником Iг1=Iкср ккал/нм3газа Из расчета камеры сгорания  
 8560.99 8561.16 8561.16  
174 3 Температура воды на выходе из котла tв2 оС Задано 80.00 80.00 80.00  
175 4 Удельная теплоемкость воды при температура  на выходе из котла tв2 св2 оС По табл. физ. констант 1.0023 1.0023 1.0023  
176 5 Наименьшая разность температуры воды на входе в котел и на выходе из котла Δtв1 оС Задано 15.00 15.00 15.00  
177 6 Температура воды на входе в котел tв1 оС tв2-Δtв1 65.00 65.00 65.00  
178 7 Расход воды через котел Gв кг/ч N/Δtв1 1507.87 1507.87 1507.87  
179 8 Температура воды на входе в теплообменник tвт1 оС Задано 65.00 65.00 65.00  
180 9 Удельная теплоемкость воды при температура  на входе в ТА свт1 оС По табл. физ. констант 1.00005 1.00005 1.00005  
181 10 Температура воды на выходе из теплообменника tвт2 оС Принято 80.0000 80.0000 80.0000  
182 11 Удельная теплоемкость воды при температуре  на выходе из ТА свт2 оС По табл. физ. констант 1.00230 1.00230 1.00230  
183 12 Средняя температура воды в теплообменнике tвср оС (tвт1+tвт2)/2 72.50 72.50 72.50  
184 13 Температура стенок труб со стороны продуктов сгорания tст oC Принято 82.00 101.05 98.34  
185 14 Тст К Принято 355.00 374.05 371.34  
186 15 Температура газов на выходе из теплообменника tг2 оС Принято 120.00 120.00 120.00  
187 16 Tг2 оС 393.00 393.00 393.00  
188 17 Энтальпия газов на выходе из теплообменника Iг2 ккал/нм3газа Табл. 1, раздел 4, α=1,4 
(по tг2) 		557.91 557.91 557.91  
189 18 Геометрические характеристики элементов теплообменника Внутренний диаметр жаровых труб dвн м Принято 0.015 0.015 0.015  
190 19 Длина (высота) жаровых труб L м Принято 0.40 0.40 0.40  
191 20 Количество  жаровых труб n шт. Принято 35 35 35  
192 21 Живое сечение для прохода продуктов сгорания Fж м2 πd2внn/4 0.006182 0.006182 0.006182  
193 22 Геометрические характеристики турбулизаторов Радиус полуокруж-ностей отверстий и перегородок r м Принято 0.006 0.006 0.006  
194 23 Диаметр полуокруж-ностей отверстий и перегородок d м Принято 0.012 0.012 0.012  
195   Проходное сечение жаровых труб с турбулизаторами Fж м2 πdвн2n/8 0.003091 0.003091 0.003091  
196   Эквивалентный диаметр жаровых труб с турбулиза-торами dэжт м 4F/П = 4πdвн2/4(πdвн/2+dвн) 0.0092 0.0092 0.0092  
197   Проходное сечение турбулизаторов Fт м2 πr2n/2 0.001978 0.001978 0.001978  
198   Шаг перегородок турбулизатора Т м Принято 0.020 0.020 0.020  
199 24 Эквивалентный диаметр турбулизаторов dэт м 4F/П = 4πr2/2(πr+d) 0.0073 0.0073 0.0073  
200 25 Поверхность теплообмена со стороны продуктов сгорания Fтк=Fтл м2 πdвнnL 0.659 0.659 0.659  
201 26 Удельный объем продуктов сгорания  [на 1 м3 сожженного газа (α=1,4)] vг м3/нм3 Табл. 1, раздел 3, α=1,4 14.328 14.328 14.328  
202 27 Объем продуктов сгорания (α=1,4) Vг м3/ч Вvг 37.9030 37.9030 0.0000  
203 28 м3/с 0.010529 0.010529 0.000000  
204 29 Давление газов в теплообменнике р ата Принято 1.00 1.00 1.00  
205 30 Средняя температура газа в теплообменнике tcp oC (tг1+tг2)/2 852.62 852.64 852.64  
206 31 Tcp K (Tг1+Tг2)/2 1125.62 1125.64 1125.64  
207 32 Коэффициент кинематической вязкости продуктов сгорания 
при tcp		 γ м2/с По табл. физ. констант 1.4252E-04 1.4252E-04 1.4252E-04  
208 33 Коэффициент кинематической вязкости продуктов сгорания 
при tст		 γст м2/с По табл. физ. констант 1.9826E-05 2.1620E-05 2.1346E-05  
209 33 Средняя скорость продуктов сгорания при  Fж uж м/с Vг/Fж 3.41 3.41 3.41  
210 при  Fт uт м/с Vг/Fт 5.3223 5.3223 5.3223  
211 34 Усредненная скорость продуктов сгорания в трубках ТА uср м/с (uж+uср)/2 4.3643 4.3643 4.3643  
212 Число Рейнольдса при uж Reж   uж*dэжт/γ 219.00 219.00 219.00  
213 35 Число Рейнольдса при uт Reт   uт*dэт/γ 273.75 273.75 273.75  
214 Число Прандтля при tcp Prпот   По табл. физ. констант 0.5950 0.5950 0.5950  
215 36 Число Прандтля при tcт Prст   По табл. физ. констант 0.6954 0.6898 0.6905  
216   Условие допуска расчетной формулы (Гребер стр. 237) ж   (RePrdэ/Т)≥7,17 59.7029 59.7029 59.7029  
217 т   59.7029 59.7029 59.7029  
218 37 Критерий Нуссельта (Гребер стр. 237 ф.109) Nuж   1,86(RePrdэ/L)1/3(γ/γст)0,14 5.1514 5.0893 5.0984  
219 Nuт   5.1514 5.0893 5.0984  
220   Критерий Нуссельта (Гребер стр. 275) Nuж'   0,664ReD0,5Pr1/3(dэ/L)0,5 5.5944 5.5944 5.5944  
221 Nuт'   5.5944 5.5944 5.5944  
222 38                
223 39 Коэффициент теплопроводности  продуктов сгорания при tcp λ ккал/кгК По табл. физ. констант 0.0826 0.0826 0.0826  
224 40 Коэффициент теплоотдачи конвекцией (Nu по Греберу) Nuж αж ккал/м2чК Nuжλ/dэжт 46.43 45.87 45.95  
225 41 Nuт αт ккал/м2чК Nuтλ/dэт 58.04 57.34 57.44  
226   Nuж' αж' ккал/м2чК Nuж'λ/dэжт 50.42 50.42 50.42  
227   Nuт' αт' ккал/м2чК Nuт'λ/dэт 63.03 63.03 63.03  
228   Суммарный коэффициент теплоотдачи от излучения и конвекции  продуктов сгорания αг ккал/кгК αж+αл 49.69 49.20 49.26  
229                      
230                       
231                       
232    Расчет теплообмена конвекцией в жаротрубном теплообменнике (АГРОТЕМА)    
233 Коэффициент теплоотдачи от стенки трубы к нагреваемой воде    
234     I приближение II приближение II приближение  
235 1 Температура воды на выходе из котла tв2 оС Принято 80.00 80.00 80.00  
236 2 Удельная теплоемкость воды при температура  на выходе из котла tв2 св2 оС По табл. физ. констант 1.0023 1.0023 1.0023  
237 3 Наименьшая разность температуры воды на входе в котел и на выходе из котла Δtв1 оС Принято 15.00 15.00 15.00  
238 4 Температура воды на входе в котел tв1 оС tв2-Δtв1 65.00 65.00 65.00  
239 5 Расход воды через котел Gв кг/ч N/Δtв1 1507.87 1507.87 1507.87  
240 6 Температура воды на входе в теплообменник tвт1 оС Предварительно принимается 65.00 65.00 65.00  
241 7 Удельная теплоемкость воды при температуре  на входе в ТА свт1 оС По табл. физ. констант 1.00005 1.00005 1.00005  
242 8 Температура воды на выходе из теплообменника tвт2 оС tв2-Qкс/св2Gв 80.00 80.00 80.00  
243   Средняя температура воды в теплообменнике tвср оС (tвт1+tвт2)/2 72.50 72.50 72.50  
244   Температура воды "на большом удалении от греющей поверхности (стенки)" tв∞ оС принято tв∞=tвср 72.50 72.50 72.50  
245   Средняя температура стенки труб со стороны продуктов сгорания в теплообменнике tст оС принято 82.00 101.05 98.34  
246 9 Удельная теплоемкость воды при температуре  на выходе из ТА свт2 оС По табл. физ. констант 1.00230 1.00230 1.00230  
247 10 Количество тепла, которое необходимо передавать в ТА Qта ккал/ч Gв(свт2tвт2-свт1tвт1) 22890.55 22890.55 22890.55  
248 11 Геометрические характеристики элементов теплообменника Наружный диаметр жаровых труб dн м Принято (ГОСТ 3262) 0.0213 0.0213 0.0213  
249 Толщина стенки жаровых труб δ м Принято (ГОСТ 3262) 0.0030 0.0030 0.0030  
250 Коэффициент теплопроводности материала жаровых труб (сталь) λтр ккал/мчК По табл. физ. констант 39.040 39.040 39.040  
251 Длина жаровых труб L м Принято 0.400 0.400 0.400  
252 Шаг расположения  жаровых труб ł м Принято 0.042 0.042 0.042  
253 Количество  жаровых труб по длине nдл шт. Принято 7 7 7  
254 Количество  жаровых труб по ширине nш шт. Принято 5 5 5  
255 Живое сечение для прохода воды (по ширине, шаг труб -42 мм, зазор между крайними трубами и стенкой т/а - 5 мм) Fжв м2 [(Т-dн)nш+0,010]L 0.045 0.045 0.045  
256 12 Поверхность теплообмена со стороны воды Fв м2 dнπnшnдлL 0.936 0.936 0.936  
257 13 Тепловой поток через стенку жаровой трубы Φ ккал/м2ч Qта/Fв 24446.62 24446.62 24446.62  
258   Температура стенки трубы со стороны воды (Исаченко стр.30, ф-ла (2-21), стр. 455) t'ст оС tст-Φδ/λтр 80.12 98.18 95.49  
259   Определяющая температура для физических констант θm оС (t'ст+tв∞)/2 76.311 85.340 83.996  
260   Число Прандтля для воды при θm Prθm   По табл. физ. констант 2.3520 2.09 2.1220  
261   Ускорение свободного падения g м/ч2 9,81(3600)2 1.27E+08 1.27E+08 1.27E+08  
262   Коэффициент термического расширения при θm β 1/град По табл. физ. констант 6.220E-04 6.7240E-04 6.6500E-04  
263   Коэффициент кинематической вязкости при θm γθm м2/ч По табл. физ. констант 1.377E-03 1.2382E-03 1.2570E-03  
264   Высота поверхности теплообме-на Н м H=L 0.400 0.400 0.400  
265   Критерий Грасгофа Grн   (gβθmH3)/γ2θm 2.037E+11 3.045E+11 2.877E+11  
266   Условие допуска расчетной формулы (Гребер стр. 369) а   1700‹(GrнPr)‹108 нет нет нет  
267   б   (GrнPr)›108 да да да  
268   Критерий Нуссельта для свободной конвекции (Гребер стр.369, ф.(261) Nuа   0,55(GrнPrθm)1/4        
269   Критерий Нуссельта для свободной конвекции (Гребер стр.369, ф.(262) Nuб   0,13(GrнPrθm)1/3 1016.297 1116.535 1101.760  
270   Коэффициент теплопроводности воды при θm λθm ккал/мчК По табл. физ. констант 0.5724 0.5782 0.5774  
271   Коэффициент теплоотдачи конвекцией от стенки к воде αв ккал/м2чК Nuбλθm/Н 1454.32 1613.95 1590.39  
272                      
273    Коэффициент теплопередачи в ТА k ккал/м2чК 1/(1/(αГ+αл)+δ/λтр+1/αж) 47.87 47.57 47.61  
274   Определение среднелогарифмической разности температур t'1   t'1=tг1 1585.24 1585.27 1585.27  
275   t''1   t''1=tг2 120.00 120.00 120.00  
276   t'2   t'2=tв1 65.00 65.00 65.00  
277   t''2   t''2=tв2 80.00 80.00 80.00  
278   Δtб   tг1-tв2 1505.24 1505.27 1505.27  
279   Δtм   tг2-tв1 55.00 55.00 55.00  
280   Δtта   (Δtб-Δtм)/ln(Δtб/Δtм) 438.22 438.23 438.23  
281   Нобходимая поверхность тепло-обмена Fр м2 Qта/(kΔtта) 1.091 1.098 1.097  
282   Количество тепла переданное в ТА Qта ккал/ч kFвΔtта 19643.93 19518.26 19535.82  
283   Коэффициент запаса поверхности теплообмена к % (Fв/Fр)100 -100 -14.18 -14.73 -14.66  
284                      
285                       
286                       
287  Определение температур поверхностей нагрева    
288 1 Средняя температура газа в теплообменнике tcpг oC (tг1+tг2)/2 852.62 852.64 852.64  
289 2 Средняя температура воды в теплообменнике tсрв оС (tвт1+tвт2)/2 72.50 72.50 72.50  
290 3 Коэффициент теплоотдачи излучением и конвекцией продуктов сгорания αг=α1 ккал/м2чК Из расчета теплообмена излучением и конвекцией продуктов сгорания 49.69 49.20 49.26  
291 4 Коэффициент теплоотдачи конвекцией от стенки к воде αв=α2 ккал/м2чК Из расчета теплообмена от стенки к нагреваемой воде 1454.32 1613.95 1590.39  
292 5 Толщина стенки КС δ м Принято (ГОСТ 3262) 0.0030 0.0030 0.0030  
293 6 Коэффициент теплопроводности материала стенки (сталь) λст ккал/мчК По табл. физ. констант 39.040 39.040 39.040  
294 7 Температура стенки КС со стороны продуктов сгорания tс1 oC [t1(α1δ/λст+α1/α2)+t2]/(1+α1/α2+ 
+α1δ/λст)		 101.05 98.34 98.71  
295 8 Температура стенки КС со стороны водяной рубашки tс2 oC [t2(α2δ/λст+α2/α1)+t1]/(1+α2/α1+ 
+α2δ/λст)		 98.18 95.49 95.85  
296                      
297                       
298    ВЫВОДЫ по расчету теплообмена в ТА 
 
1. Обеспечивается удовлетворительная сходимость температур поверхностей нагрева. 
2. Для получения на выходе из ТА tв2=80 оС при принятом расчетном значени k=47…48 ккал/м2чК теплообменная поверхность должна быть увеличена на ~ 15%. 
3. Возможно определение максимально возможной температуры воды на выходе из ТА при принятой площади поверхности теплообмена с последующей проверкой температур поверхностей нагрева и оценкой догревания в хвостовой части котла.		    

15.12.10

  A B C D E F G J K L
1   Расчет теплообмена в камере сгорания (кухонный теплогенератор АГРОТЕМА)  
2     I приближение II приближение III приближение
3 1 Потребляемая тепловая мощ-ность N кВт По заданию 2.60 2.60 2.60
4 ккал/ч 2236.00 2236.00 2236.00
5 2 Низшая теплотворная способ-ность (теоретическая энталь-пия) топлива (газа) Qн  
кДж/нм3 
    
35825 
  
35825 
  
35825 
6 (ккал/нм3) Принято (по стандарту) 8550.00 8550.00 8550.00
7 3 Расход топлива В нм3/ч N*860/Qн 0.26 0.26 0.26
8 4 Теоретически необходимое количество воздуха для горения 1нм3 газа Vo нм3/нм3газа табл. 13 [1] 9.52 9.52 9.52
9 5 Коэффициент избытка воздуха α   Принято 2.00 2.00 2.00
10 6 Температура воздуха, поступающего в КС tв оС Принято 20.00 20.00 20.00
11 7 Объемная теплоемкость воздуха при tв св ккал/(нм3оС) Из таблиц физических констант 0.31032 0.31032 0.31032
12 8 Тепло, внесенное в топку с воздухом Iв ккал/нм3газа α*Vo*св*tв 118.17 118.17 118.17
13 9 Потеря тепла от химического недожога q3 % Принято 0.50 0.50 0.50
14 10 Теоретическая энтальпия продуктов сгорания Iа ккал/нм3газа Qн*(100 - q3)/100 + Iв 8625.42 8625.42 8625.42
15 11 Теоретическая температура продуктов сгорания tа оС Табл. 1, раздел 4, α=1,4 1200.00 1200.00 1200.00
16 Ta К 1473.00 1473.00 1473.00
17 12 Температура газов на выходе из камеры сгорания t"кс оС Предварительно принимается 900.00 1000.00 950.00
18 T"кс оС 1173.00 1273.00 1223.00
19 13 Энтальпия газов на выходе из камеры сгорания при α, t"кс Iкс ккал/нм3газа Табл. 1, раздел 4, α=1,4 6285.34 7054.00 6670.00
20 14 Объем камеры сгорания (КС) Vкс м3 По эскизу 0.0019 0.0019 0.0019
21 15 Лучевоспринимающая поверхность КС Нл м2 По эскизу 0.0597 0.0597 0.0597
22 16 Эффективная длина (толщина) луча sэф м 0,9*4*Vкс/Нл 0.116 0.116 0.116
23 см      
24 17 Давление газов в КС р ата Принято 1.00 1.00 1.00
25                    
26                    
27 18 Парциальные давления СО2 и Н2О  при α рСО2 кПа Табл. ІІІ-18,  α=1,4 [2] 5.00 5.00 5.00
28 ата 0.0500 0.0500 0.0500
29 19 рН2О кПа 10.0000 10.0000 10.0000
30 ата 0.1000 0.1000 0.1000
31 20 рsэф СО2 м*кПа рСО2*sэф 0.5819 0.5819 0.5819
32 см*ат      
33 21 Н2О м*кПА рН2О*sэф 1.16 1.16 1.16
34 см*ат      
35 22 Средняя температура газа tcp oC (tа+t"кс)/2 1050.00 1100.00 1075.00
36 Tcp K (Ta+T"кс)/2 1323.00 1373.00 1348.00
37 23 Степень черноты компонентов газа при средней температуре газа εсо2   рис. 32.11 [3] 0.0320 0.0300 0.0310
38 εН2О   рис. 32.12 [3] 0.0170 0.0180 0.0175
39 24 Поправочный коэффициент для εН2О β   рис. 32.13 [3] 1.08 1.08 1.08
40 25 Степень черноты газа при температуре газа εг'   εсо2+β*εн2о 0.0504 0.0494 0.0499
41 26 Степень черноты стенки КС εст   Приложение 13 [3] 0.7500 0.7500 0.7500
42 27 Температура среды за стенкой КС tв oC Принято (задано) 80.00 80.00 80.00
43 Тв К 353.00 353.00 353.00
44 28 Температура стенки КС со стороны газа Тст К Тв+100 453.00 453.00 453.00
45 29 Степень черноты компонентов газа при температуре cтенки КС εсо2   рис. 32.11 [3] 0.04 0.04 0.04
46 30 εН2О   рис. 32.12 [3] 0.04 0.04 0.04
47 31 Поправочный коэффициент для εН2О β   рис. 32.13 [3] 1.08 1.08 1.08
48 32 Степень черноты газа при температуре стенки εг"   εсо2+β*εн2о 0.08 0.08 0.08
49 33 Количество тепла, отданное в камере сгорания Qкс ккал/ч 4,9*[εг'/εг"(Tср/100)4-(Тст/100)4]*F/ 
/(1/εст+1/εг"-1)		 429.68 490.12 459.00
50 34 Количество тепла за КС QI ккал/ч N - Qкс 1806.32 1745.88 1777.00
51 35 Энтальпия газов на выходе из камеры сгорания при α I'кс ккал/нм3газа QI/В 6907.00 6675.88 6794.87
52 36 Температура газов на выходе из камеры сгорания t"кс оС Табл. 1, раздел 4, α=1,4 981.00 950.72 966.32
53   Сравнение (36) с (12)       -81.00 49.28 -16.32
54                    

Информация о работе Контактно-поверхностный котел