Перевод на природный газ котла ДКВР 20/13 котельной Речицкого пивзавода

Тепловой баланс котельного агрегата

2.6 Тепловой расчет конвективного пучка

1. По конструктивным данным выбираем:

 Н - площадь поверхности нагрева;

 H = 63,3м2 ;

 F - площадь живого сечения (м2) для прохода продуктов сгорания;

 F = 0,348 м2.

 d-наружный диаметр труб;

 d = 51мм

 S1 ,S2 - поперечный и продольный шаг труб,

S1 = S2 = 110 мм, [2], стр.33

Подсчитываем относительный поперечный шаг G1 = S1 / d и относительный продольный шаг G2 = S2 / d

 G1 =110 / 51 = 2,15; G2 =110 / 51 = 2,15

2. Предварительно принимаем два значения температуры продуктов сгорания после рассчитанного газохода. В дальнейшем весь расчет ведется для двух предварительно принятых температур.

²min = 300 ° C; ²max = 500 °С.

3. Определяем теплоту, отданную продуктами сгорания (кДж/кг):

Qs = ∙(h¢ - h² + ∙h0прc)

где:  — коэффициент сохранения теплоты (табл.5); h¢—энтальпия продуктов сгорания перед поверхностью нагрева, определяется по рис.1(приложение) при температуре и коэффициенте избытка воздуха после поверхности нагрева, предшествующей рассчитываемой поверхности; h²— энтальпия продуктов сгорания после рассчитываемой поверхности нагрева, определяется по рис.1(приложение) при двух предварительно принятых температурах после конвективной поверхности нагрева;  — присос воздуха в конвективную поверхность нагрева, определяется как разность коэффициентов избытка воздуха на входе и выходе из нее (табл.3); h0прc — энтальпия присосанного в конвективную поверхность нагрева воздуха, при температуре воздуха tв = 30°С определяется по формуле: h0прс= V0В CВ tв

h0прc=9,91∙ 1,32 30 = 392,436 кДж/кг

h¢=  = 23500 кДж/кг;

По h-t диаграмме: h²min = 5297,1 кДж/кг;

 h²max = 9053,51 кДж/кг;

Коэффициент сохранения тепла: = 0,985

Qб min= 0,985 (23500 – 5297,1 + 0,05 392,436) = 17949,2 кДж/кг;

Qб max= 0,985 (23500 – 9053,51+ 0,05 392,436) = 14249,1 кДж/кг;

4. Вычисляем, расчетную температуру потока продуктов сгорания в конвективном газоходе (°С)

Q = (Q¢ + ²) / 2

min = (1000 + 300) / 2 = 650 °С;

max = (1000 + 500) / 2 = 750 °С;

 где Q¢ и ²— температура продуктов сгорания на входе в поверхность и на выходе из нее.

5. Подсчитываем среднюю скорость продуктов сгорания в поверхности нагрева (м/с)

Wг = Bр∙ Vг∙ ( +273) / (F 273 3600)

где Вр — расчетный расход топлива, кг/с (табл.5); F— площадь живого сечения для прохода продуктов сгорания (см. п. 1), м2; VГ —объем продуктов сгорания на 1 кг твердого и жидкого топлива (из расчетной табл. 3 при соответствующем коэффициенте избытка воздуха); — средняя расчетная температура продуктов сгорания, °С (см. п. 4).

 Wг min=459,62 11,11 (650 + 273) / (0,348 273 3600) =13,78 м/с;

 Wг max=459,62 11,11 (750 + 273) / (0,348 273 3600) = 15,27 м/с.

6. Определяем коэффициент теплоотдачи конвекцией от продуктов сгорания к поверхности нагрева:

при поперечном смывании коридорных и шахматных пучков и ширм

ф

где:  - коэффициент теплоотдачи определяемый по номограмме:

при поперечном омывании коридорных пучков - по рис. 6.1 [2]; - поправка на число рядов труб по ходу продуктов сгорания, определяется при поперечном омывании коридорных пучков - по рис. 6.1 [2];  - поправка на компоновку пучка, определяется: при поперечном смывании коридорных пучков - по рис. 6.1 [2]; Сф - коэффициент, учитывающий влияние изменения физических параметров потока, определяется: при поперечном омывании коридорных пучков труб - по рис. 6.1 [2].

  = 1;  = 1;

 СФ min = 1,08; СФ max = 1,04;

 mi n= 84Вт/К∙м2 ; max = 89 Вт/К∙м2.

 ak min = 1 1,08 84 1= 90,72 Вт/К∙м2

 ak max=1 1,04 89 1 = 92,56 Вт/К∙м2

7. Вычисляем степень черноты газового потока по номограмме рис. 5.6. [2]. При этом необходимо вычислить суммарную оптическую толщину

kps = (kг rn + kзл∙ μ) p s

 где: kг — коэффициент ослабления лучей трехатомными газами;

 kзл − коэффициент ослабления лучей золовыми частицами, [2], стр.75

 μ − концентрация золовых частиц.

 Толщина излучающего слоя для гладкотрубных пучков (м)

S = 0,9 d (4/∙ (S1 S2 / d2 ) -1)

 S = 0,9 51 10-3 (4 / 3,14 (1102 / 512) -1) = 0,213 м

Pn= rn p

 Pn = 0,216 0,1 = 0,0216 МПа,

где: p — давление продуктов сгорания в газоходе принимается 0,1 МПа [2], стр.62.

kг= 

kг min = (м∙МПа)-1

kг max = (м∙МПа)-1

kpsmin = 36,48 0,0216 0,213 = 0,167

kps2 = 33,05∙ 0,0216 0,213 = 0,152

По рис.5.6 [2] определяем степень черноты газового потока

 amin= 0,16; amax= 0,14.

8. Определяем коэффициент теплоотдачи , учитывающий передачу теплоты излучением в конвективных поверхностях нагрева, Вт/(м2 ∙К):

для незапыленного потока (при сжигании жидкого и газообразного топлива)

 = ∙ a cг,

где:  — коэффициент теплоотдачи, определяется по номограмме на рис. 6.4,[2]; а — степень черноты; cг — коэффициент, определяется по рис. 6.4,[2].

 Для определения  и коэффициента cг вычисляется температура загрязненной стенки (°С)

 tз = t +t,

где: t — средняя температура окружающей среды, для паровых котлов принимается равной температуре насыщения при давлении в котле, а для водогрейных — полусумме температур воды на входе в поверхность нагрева и на выходе из нее, °С; t — при сжигании газа принимается равной 25°С ,[2] стр.78.

t = 195,04 °C

 t3= 195,04 + 25= 220,4 °C

 cг min= 0,93 cг max= 0,97.

 min= 38 Вт/(м2∙K); max= 58 Вт/(м2∙K);

 min = 38 0,93 0,16 = 5,65 Вт/(м2∙K);

 max = 58 0,97 0,14= 7,87 Вт/(м2∙K).

 9. Подсчитываем суммарный коэффициент теплоотдачи от продуктов сгорания к поверхности нагрева, Вт/(м2∙K):

∙(+),

где:  - коэффициент использования, учитывающий уменьшение тепловосприятия поверхности нагрева вследствие неравномерного омывания ее продуктами сгорания, частичного протекания продуктов сгорания мимо нее и образования застойных зон; для поперечно омываемых пучков принимается

= 1.[2], стр.79.

 a1min = 1 (90,72 +5,65) = 96,37 Вт/(м2∙K);

 a1max = 1 (92,56 + 7,87) = 100,43 Вт/(м2∙K).

10. Вычисляем коэффициент теплопередачи Вт/(м2∙K),

К= ∙

где: —коэффициент тепловой эффективности, определяемый из табл. 6.1 и 6.2 в зависимости от вида сжигаемого, топлива [2]:

= 0,85

 Kmin = 0,85 96,37 = 81,915 Вт/(м2∙K);

 Kmax = 0,85 100,43 = 85,366 Вт/(м2∙K).

11. Определяем количество теплоты, воспринятое поверхностью нагрева, на 1кг сжигаемого твердого и жидкого топлива (кДж/кг),

 Qт = [(K H T) / (Bр 1000 )] ∙3600

Для испарительной конвективной поверхности нагрева °С :

tk - температура насыщения при давлении в паровом котле, определяется из таблиц для насыщенных водяных паров, °С

tk = 195,04 °С, [1]стр.47:

 Tmin = (1000 - 300) / [ln (1000 – 195,04) / (300 – 195,04)] = 344 °С

 Tmax = (1000 - 500) / [ln (1000 – 195,04) / (500 – 195,04)] = 515 °С

Страницы: 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7