Проверочный расчет типа парового котла
10.4 Расчет водяного
экономайзера и воздухоподогревателя
10.4.1 Расчет второй
ступени экономайзера
Таблица 11- Расчет ВЭК II
Наименование
величины
Расчетная
формула или страница [1]
Результат
расчета
Наружный
диаметр труб, d, м
Из чертежа
0,032
Внутренний
диаметр труб, dвн, м
Из чертежа
0,025
Поперечный
шаг, S1, мм
Из чертежа
80
Продольный
шаг, S2, мм
Из чертежа
64
Эффективная
толщина излучающего слоя, S, м
Число
рядов труб, ZР, шт.
[1, с.99]
4
Число
труб в ряду при параллельном расположении Z1, шт.
=150
Живое
сечение для прохода воды, Fвх, м2
Скорость
воды, wвх,
88,88·0,00134/0,294=0,4051
Средний
удельный объем воды, Vвэ,
[7, таблица 3] по
Рпв и tэ
0,00134
Число
рядов труб по ходу газа, Zг, шт.
По чертежу
4
Глубина
конвективной шахты, bшк, м
По чертежу
6,450
Длинна
труб по глубине конвективной шахты, Lэ2, м
По чертежу
6,2
Живое
сечение для прохода газов, Fжэ2, м2
а×bшк- ×Z1×d×Lэ2
12,0513×6,45-150× ×0,032×6,2=48,2592
Поверхность
нагрева, Fэ2, м2
Fэ2=p× Lэ2×Z1×Z2× ZР
3,14×0,032×6,2×150×4××4=1495,1424
Температура
газов на входе во вторую ступень, V’э2, °С
V’э2=
V"п1
448
Энтальпия
газов на входе во вторую ступень, Н’э2,
Н’э2=
Н"п1
4195,6192
Температура
газов на выходе из второй ступени, V"э2, °С
Принимаем
с последующим уточнением
420
Энтальпия
газов на выходе из второй ступени, Н"э2,
№6
расчета
3680,778
Энтальпия
воды на выходе из водяного экономайзера, h" э2,
Hпе+Ù hпо-×
×(Qлт+Qш+Qп1+Qп2)
3434,37+75-14,4319/88,88×
×(7849,8419+268,39+
+883,809+2109,0099+2001,8914)=
=1380,1545
Температура
воды на выходе из водяного экономайзера, t"э2,
°С
[7, таблица 3] по Рпв и
h"э2
282
Тепловосприятие
по балансу, Qбэ2,
Qбэ2=j×( Н’э2- Н"э2+Ùa×H°пр)
0,99×(4195,6192-3680,778
+ 0,02×173,0248)=513,1187
Присос
воздуха, Ùa
[1,
с.52] и №3.6 расчета
0,02
Энтальпия
присасываемого воздуха, H°пр,
№5
расчета
173,0248
Энтальпия
воды на входе во вторую ступень, h’э2,
1380,1545-(513,1187·14,4319/88,88)=1296,8368
Температура
воды на входе в экономайзер, t’э2, °С
[7, таблица 3]
264
Температурный
напор на выходе газов, , °С
V’э2- t"э2
166
Температурный
напор на входе газов, , °С
V"э2- t’э2
156
Средне
логарифмическая разность температур, Ùtэ2,
°С
161
Средняя
температура газов, Vэ2, °С
Средняя
тем-ра воды, tэ2, °С
Тем-ра
загрязненной стенки, tзэ2, °С
Tзэ2= tэ2+Ùt
273+60=333
Средняя
скорость газов, wгэ2,
Коэффициент
теплоотдачи конвекцией от газов к шахматному пучку, aк,
aк =СS×CZ× CФ×aнг
0,7×0,75×0,98×56= =28,2975
Поправка
на компоновку пучка, СS
[1,
с.122] СS=¦(s1×s2)
0,7
Поправка
на число поперечных труб, CZ
[1, с.123] СZ =¦(z2)
0,75
Поправка,
CФ
[1,
с.123] СФ=¦(zН2О,Vп2)
0,98
Объемная
доля водяных паров, rН2О
№5
расчета
0,0766
Относ.
попереч. шаг, s1
2,5
Относ.
продольный шаг, s2
2
Норм.
Коэф-т теплоотдачи конвекцией от газов, aнк,
[1,
с.124]
56
Коэффициент
теплоотдачи излучением, a1,
aнл×eэ2
56∙0,180=10,08
Коэффициент
ослабления лучей в чистой газовой среде, Kг,
[1,
с.138, рисунок 6.12]
14,5
Коэффициент
ослабления лучей частицами летучей золы, Kз,
[1,
с.140, рисунок
6.13]
108
Объемная
доля трехатомных газов, rп
№5
расчета
0,2135
Концентрация
золовых частиц, mзл
№5
расчета
0,0672
Оптическая
толщина, КРS,
KPS=( kг× rп+
kз×mзл)× ×РS
(14,5×0,2135+108×0,0672)× 0,1×0,156=0,1615
Коэффициент
излучения газовой среды, eэ2
[1,
с.44, рисунок 4.3]
0,180
Нормативный
коэффициент теплоотдачи излучением, aнл,
[1,
с.144, рисунок 6.14]
58
Коэффициент
теплоотдачи от газов к стенке, a1,
a1=aк+aл
28,2975+10,08=38,3775
Коэффициент
теплопередачи, Кэ2,
=31,2149
Коэффициент
загрязнения стенки, e,
[1, с.143, рисунок 6.16]
0,0059
Тепловосприятие
второй ступени пароперегревателя, Qт.э,
=520,6512
Несходимость
тепловосприятия dQтэ2,
%
(513,1187-520,6512)
·100/513,1187=1,47<2
расчет
окончен
10.4.2 Расчет второй
ступени воздухоподогревателя
Весь воздухоподогреватель
выполнен двухпоточным двухступенчатым. Расчет выполняется согласно
рекомендациям. Расчет второй ступени выполняется и вводится в ниже следующую таблицу.
Таблица 12- Расчет ВЗП II
Наименование
величины
Расчетная
формула или страница[1]
Результат
расчета
Наружный
диаметр труб, d, мм
Из чертежа
40
Внутренний
диаметр труб, dвн, мм
Из чертежа
37
Поперечный
шаг, S1, мм
Из чертежа
60
Продольный
шаг, S2, мм
Из чертежа
45
Глубина
установки труб, bвп, м
Из чертежа
42
Число
труб в ряду, Z1, шт
=200
Число
рядов труб, Z2, шт
=92
Длина
труб воздухоподогревателя, Lвп2, м
Из чертежа
2,5
Поверхность
нагрева, Fвп2, м2
Fвп2=p×d× Lвп2× Z1× Z2
3,14× 0,04×2,5×200× 92=6066,48
Сечение
для прохода газов по трубам, Fгвп2, м2
=19,7738
Температура
воздуха на выходе из второй ступени воздухоподогревателя, t"вп2,
°С
№3 расчета
300
Энтальпия
этого воздуха, h"вп2,
№6 расчета
2615,8274
Температура
газов на входе во вторую ступень, V’ вп2, °С
V’ вп2= V"э2
420
Энтальпия
газов на входе во вторую ступень, Н’вп2,
Н’вп2= Н"э2
3680,778
Температура
воздуха на входе во вторую ступень, t’вп2, °С
Принимаем с последующим уточнением
220
Энтальпия
этого воздуха, h’вп2,
№6 расчета
1910,649
Тепловосприятие
первой ступени, Qбвп2,
Отношение
количества воздуха за вп к теоретически необходимому, bвп
bвп=aт-Ùa т -Ùa пл +0,5×Ùa вп
1,2-0,08-0,04+
+0,5×0,03=1,11
Присос
воздуха в топку, Ùa т
[1, с.19, таблица 1.8]
0,08
Присос
воздуха в вп, Ùa вп
[1, с.19, таблица 1.8]
0,03
Присос
воздуха в пылесистему, Ùa пл
[1, с.18]
0,04
Энтальпия
газов на выходе из вп, Н"вп2,
Температура
этих газов, V"вп2 °С
№6 расчета
328
Средняя
температура газов, Vвп2, °С
Скорость
дымовых газов, wвп2,
=9,0635
Коэффициент
теплоотдачи конвекцией от газов, aк,
aк = CL× CФ×aн
33×1×1,05=34,65
Нормативный
коэффициент теплоотдачи конвекцией , aн,
[1,
с.130] aн=¦(wвп2,dвн)
33
Поправка
на относительную длину трубок, CL
[1,
с.123]
СL =¦(Lвп2/dвн)
1
Поправка, CФ
[1,
с.130] СФ=¦(rН2О,Vвп2)
1,05
Объемная
доля водяных паров, rН2О
№5
расчета
0,0752
Коэффициент
теплоотдачи излучением от газов к поверхности, aл,
aл=0,5×(aнл×э2)
10,08/2=5,04
Коэффициент
теплоотдачи от газов к поверхности, a1,
a1=aк+aл
34,65+5,047=39,69
Коэффициент
теплоотдачи от поверхности к воздуху, a2,
a2=aк
[1,
с.177, таблица 6.2]
34,65
Коэффициент
теплопередачи, К,
Коэффициент
использования ВЗП, z
[1,
с.147, таблица 6.6]
0,9
Температурный
напор на входе газов, Ùtб, °С
V’вп2-t"вп2
420-300=120
Температурный
напор на выходе газов, Ùtм, °С
V" вп2-t’
вп2
328-220=144
Средний
температурный напор, Ùtвп2,
°С
Тепловосприятие
второй ступени пароперегревателя, Qт.вп2,
18,4996·114·5700/14431,9=832,9492
Несходимость
тепловосприятия, dQт.вп2, %
(793,3257-832,9492)
·100/793,3257=4,99<5 %
расчет
окончен
10.4.3
Расчет первой ступени водяного экономайзера
Расчет проводится согласно рекомендациям данным для расчета
второй ступени экономайзера
Таблица 13
Наименование
величины
Расчетная
формула или страница[1]
Результат
расчета
Наружный
диаметр труб, d, мм
Из чертежа
32
Внутр.
диаметр труб, dвн, мм
Из чертежа
25
Поперечный
шаг, S1, мм
Из чертежа
80
Продольный
шаг, S2, мм
Из чертежа
64
Число
рядов труб на выходе из коллектора, ZР, шт
[1, с.99]
2
Число
труб в ряду, Z1, шт
(12,0513-0,08)0,08=150,2
Число
рядов труб, Z2, шт
Принимаем с последующим уточнением
28
Живое
сечение для прохода газов, Fжэ1, м2
Fжэ1= Fжэ2
48,2592
Поверхность
нагрева, Fэ1, м2
Fэ1=p× Lэ1×Z1×Z2× ZР
3,14×0,032×6,2×150,2×28×
×2=5239,9757
Длина
трубок в экономайзере, L э1, м
из чертежа
4,3
Температура
газов на входе в первую ступень, V’э1, °С
V’э1=
V"вп2
328
Энтальпия
газов на входе в первую ступень, Н’э1,
Н’э1=
Н"вп2
2874,3385
Тем-ра
воды на входе в первую ступень, t’э1, °С
t’э1= tпв
240
Энтальпия
воды на входе в первую ступень, h’э1,
[1, таблица 3] по Рпв
1239,5
Тем-ра
воды на выходе из первой ступени, t’’э1, °С
t’’э1= t’э1 [1, с.72]
264
Энтальпия
воды на выходе из первой ступени, h’’э1,
h’’э1= h’э1
1296,8368
Тепловосприятие
по балансу, Qбэ1,
88,88·(1296,8368-1239,5)/14,4319=353,1132
Энтальпия
газов на выходе из ВЭК, Н"э1,
2874,3385+0,02·173,0248-353,1132/0,99=2531,3735
Изменение
избытка воздуха в первой ступени, Ùaэ1
№5 расчета
0,02
Температура
газа на выходе из вэ, V"э1, °С
№5 расчета
251
Средняя температура
воды, tэ1, °С
(240+264)/2=252
Средняя
температура газов, Vэ1, °С
Средняя
скорость газов, wгэ1,
14,4319·5,24·(374+273)/
(273·48,2592)=3,7138
Коэффициент
теплоотдачи конвекцией от газов к шахматному пучку, aк,
aк =СS×CZ× CФ×aн
58×0,75 ×0,7×99=30,1455
Поправка
на компоновку пучка, СS
Из
расчета второй ступени
0,7
Поправка
на число поперечных труб, CZ
[1, с.125] СZ =¦(z2)
0,75
Поправка,
CФ
[1,
с.123] СФ=¦(rН2О,Vэ1)
0,99
Объемная
доля водяных паров, rН2О,
№5
расчета
0,0738
Нормативный
коэффициент теплоотдачи конвекцией от газов, aн,
[1,
с.124]
aн=¦(w гэ1×d)
58
Коэффициент
теплоотдачи излучением, a1,
a1=aк
30,1455
Коэффициент
теплопередачи, Кэ1,
30,1455/(1+0,0063·30,1455)=25,3349
Коэффициент
загрязнения стенки, e,
[1, с.143, рисунок 6.16]
0,0063
Температурный
напор на выходе газов, , °С
V’э1- t"э1
328-264=64
Температурный
напор на входе газов, , °С
V"э1- t’э1
251-240=11
Средний
температурный напор, Ùtэ1,
°С
(64+11)/2=37,5
Тепловосприятие
первой ступени экономайзера, Qт.э,
55239,9757·25,3349·37,5/14431,9=344,95
Несходимость
тепловосприятия, dQтэ1,
%
(353,1132-344,95)
·100/353,1132=2,31
расчет
окончен
10.4.4
Расчет первой ступени воздухоподогревателя
Диаметры трубок, их длину шага и количество, а так же глубину
установки в конвективной шахте принять из расчета второй ступени воздухоподогревателя.
Таблица 14
Наименование
величины
Расчетная
формула или страница[1]
Результат
расчета
Поверхность
нагрева, Fвп1, м2
Fвп1= 3×p×d× Lвп1× Z1× Z2
18200,34
Сечение
для прохода газов по трубам, Fгвп1, м2
Из расчета второй ступени
19,7738
Температура
газов на входе в первую ступень, V’вп1, °С
V’вп1=
V’’э1
251
Энтальпия
газов на входе в первую ступень, Н’вп1,
Н’вп1=
Н’’э1
2531,3735
Температура
воздуха на входе в первую ступень, t’вп1, °С
№6 расчета
30
Энтальпия
воздуха на входе в первую ступень, h’вп1,
№6 расчета
267,2652
Температура
воздуха на выходе из первой ступени, T’’вп1, °С
t’’вп1= t’вп2
170
Энтальпия
этого воздуха, H’’вп1,
№6 расчета
1539,0148
Тепловосприятие
первой ступени, Qбвп1,
Отношение
количества воздуха за вп к теоретически необходимому, bвп
Из расчета второй ступени воздухоподогревателя
1,11
Присос
воздуха в воздухоподогреватель, Ùa вп1
Ùa вп1=Ùa вп2
0,03
Энтальпия
газов на выходе из взп, Н"вп1,
2531,3735+0,03·173,0248-1430,7183/0,99=1091,3942
Температура
газов на выходе, V’’вп1, °С
№6
расчета по Н"вп1
121
Средняя
температура газов, Vвп1, °C
(251+121)/2=186
Ср.
скорость газов, wгвп1,
14,4319·5,24·(186+273)/(273·19,7738)=6,43
Коэффициент
теплоотдачи конвекцией от газов к поверхности, aк,
aк =СL× CФ×aн
1,1×1×26= 28,6
Нормативный
коэффициент теплоотдачи конвекцией от газов, aн,
[1,
с.130, рис. 6.6 ]
aн=¦(w гэ1×dвн)
26
Поправка
на относительную длину трубок, CL
[1,
с.123]
СL =¦(Lвп1/dвн)
1,1
Поправка, CФ
[1,
с.130] СФ=¦(zН2О,Vвп1)
1
Объемная
доля водяных паров, rН2О
№5
расчета
0,0725
Коэффициент
теплоотдачи излучением от газов к поверхности, aл,
aл=0,5×(aнл×ξэ2)
0,5∙0,180∙26=2,34
Коэффициент
теплоотдачи от газов к поверхности, a1,
a1=aк+aл
28,6+2,34=30,94
Коэффициент
теплоотдачи от поверхности к воздуху, a2,
a2=aк
[1,
с.177, таблица 6.2]
28,6
Коэффициент
теплопередачи, К,
0,9·30,94·28,6/(30,94+28,6)=13,3758
Коэффициент
использования воздухоподогревателя, z
[1,
с.147, таблица 6.6]
0,9
Температурный
напор на входе газов, Ùtб, °С
V’вп1-t"вп1
251-170=81
Температурный
напор на выходе газов, Ùtм, °С
V"вп1-t’вп1
121-30=91
Средний температурный
напор, Ùtвп1,
°С
(81+91)/2=86
Тепловосприятие
первой ступени пароперегревателя, Qт.вп1,
18200,34·13,3758·86/14431,9=1450,6895
Несходимость
тепловосприятия, dQт.вп1, %
(1430,7183-1450,6895)
·100/1430,7183=1,39% расчет окончен
11. Определение неувязки
котлоагрегата
Расчет сведен в таблицу
15
Потеря
тепла с уходящими газами, q2, %
=4,6498
КПД,
hпг, %
hпг=100-(q2+ q3+ q4+ q5+ q6)
100-(4,6498+0+0,5+0,48+0,9615)=93,4087
Расход
топлива, В,
Тепло
воздуха, Qв,
Полезное
тепловыделение в топке, Qт,
Удельное
тепловосприятие топки, Qлт,
Определение
неувязки, /ΔQ/
×hпг - (Qлт+Qш+Qп1+Qп2 + QЭ1+ QЭ2+ QП1+ QП1)(100 –q4/100)
16606,154*0.934087
–
(7849,841972+883,809+2109,0099+2001,8914+520,6512+344,95+832,9492+1450,6895)*(100-1.5/100)=-426,6607
Несходимость
баланса, /dQ/, %
/ΔQ/*100/
426,6607*100/16606,154=2,5733%
Список используемой
литературы
1.
Компоновка и
тепловой расчет парового котла: Учеб. пособие для вузов/ Ю.М. Липов, Ю.Ф.
Самойлов, Т.В. Виленский. – М.: Энергоатомиздат, 1988.- 208 с.: ил.
2.
Теплоэнергетика и
теплотехника. Общие вопросы. Справочник. //Под ред. Григорьев В.А., Зорин В.М.
– М.: Энергия, 1980.
3.
Котельные
установки и парогенераторы (тепловой расчет парового котла): Учебное пособие /
Е.А. Бойко, И.С. Деринг, Т.И. Охорзина. Красноярск: ИПЦ КГТУ, 2005. 96 с.
4.
Котельные
установки и парогенераторы (конструкционные характеристики энергетических
котельных агрегатов): Справочное пособие для курсового и дипломного
проектирования студентов специальностей 1005 – "Тепловые электрические
станции", 1007 – "Промышленная теплоэнергетика" / Сост. Е.А.
Бойко, Т.И. Охорзина; КГТУ. Красноярск, 2003. 223с.
Страницы: 1 , 2 , 3 , 4