ТЕПЛОВОЙ РАСЧЕТ И ЭКСЕРГЕТИЧЕСКИЙ АНАЛИЗ КОТЕЛЬНОГО АГРЕГАТА

5 Расчёт газотрубного котла-утилизатора

 

5.1 Выбор типа  котла. Газы пред котлом-утилизатором  имеют невысокую температуру  , а абсолютное давление насыщенного пара составляет всего 0,55…1,4 МПа. Этим условиям наиболее удовлетворяет газотрубный котёл-утилизатор с большим водяным объёмом. Такой тип котла отличается простотой обслуживания и большой надёжностью.

5.2 Объём продуктов  сгорания принимаем согласно  расчёту и по расходу газов  через котёл-утилизатор:

 

                                                                                           (43)

 

    

 

Выбираем котёл-утилизатор Г-1030 Б.

5.3 Определяем  среднюю температуру продуктов  сгорания в котле-утилизаторе: 

 

                                                                                            (44)

 

 

5.4 Выписываем теплофизические  свойства продуктов сгорания  при  из таблицы [1]:

коэффициент теплопроводности;

коэффициент кинематической вязкости;

средняя объёмная теплоёмкость дымовых  газов;

критерий Прандтля.

 

5.5 Выбираем  скорость движения продуктов  сгорания по дымовым трубам

 

W=25 м/с.

 

5.6 Определяем  необходимую площадь поперечного  сечения дымовых труб:

 

                                                                                          (45)

 

 

5.7 Принимаем  диаметр дымогарных труб котла-утилизатора тогда количество дымогарных труб определяется:

 

                                                                                            (46)

 

        

.

 

5.8 Полученное количество сравниваем с величиной, имеющейся в технической характеристике

                                            < 1032,                                              (47)

что удовлетворяет условию  .

 

5.9 Коэффициент  теплоотдачи конвекций от продуктов  сгорания к стенкам дымогарных  труб при продольном движении  газа в трубах

 

 ,                           (48)

 

где и поправочные коэффициенты.

, [1].

 

 

5.10 Коэффициент  теплопередачи от газов к воде  через дымогарные трубы

 

                                                                                              (49)

 

где коэффициент загрязнения поверхности нагрева (опытная величина).

 

                                  

5.11 Теплота,  переданная продуктами сгорания  испаряемой водой в котле-утилизаторе:

 

                                                                         (50)

 

 

5.12 Величина  температурного напора (°С) определяется  по зависимости

 

                                                  (51)

 

где разность температур сред на том конце поверхности нагрева, где она наибольшая, °С;

       разность температур сред на другом конце поверхности нагрева, где она наименьшая, °С.

Определяем:

                      

 

 

Вычисляем температурный напор

 

5.13 Принимая потери тепла котлом-утилизатором  в окружающую среду равной 10%, определяем поверхность нагрева  котла-утилизатора:

 

                                                                                  (52)

 

 

5.14 Длина дымогарных труб (м)  вычисляется по зависимости:

 

                                                                          

    

                          (53)

 

         

 

5.15 Паропроизводительность (кг/с) котла-утилизатора  определяется из уравнения теплового  баланса

 

                                 ,                              (54)

 

где удельная энтальпия сухого насыщенного пара, определяем [2]

удельная энтальпия питательной  воды, определяем [2]

       Тогда:

                                                                                       (55)

 

 

t’₁ – температура дымовых газов, входящих в котел-утилизатор; t’’₁ - температура дымовых газов; t’₂ – температура питательной воды; t’’₂ – температура насыщения воды при давлении в котле-утилизаторе.

Рисунок 5.1 Схема относительного движения сред и изменения их температур вдоль поверхности нагрева:

5.16 Известно, что эксергетический  к.п.д. проточного теплообменника (теплогенератора) равен отношению изменения эксергии нагревающего (горячего) тела. Тогда при отсутствии тепловых потерь в котле-утилизаторе эксергетический к.п.д. выразится следующим образом:

 

                                (56)

 

     

 

5.17 Потери эксергии за счёт  теплообмена в котле-утилизаторе

 

                                                    (57)

 

            

 

                                                                                (58)

 

или в %:

 

                                                                (59)

 

   

5.18 Эксергетический баланс котельного агрегата, работающего без воздухоподогревателя, но с котлом-утилизатором, имеет следующий вид:

 

                                                  (60)

 

                                                (61)

 

       

 

или в %:

                                      (62)

 

 

5.19 Эксергетический к.п.д. котельного  агрегата с котлом-утилизатором:

 

                            (63)

 

 

5.20 По результатам расчётов проводим  анализ влияния энергосберегающего оборудования на эффективность и энергетическое совершенство котельной установки:

Эксергетический к.п.д. котельного агрегата с котлом утилизатором: 

Энергосберегающее оборудование (котёл-утилизатор) на энергетическое совершенство котельного агрегата практически не влияет.