Тепловосприятие пароперегревателя.

↑

▷ Содержание

Стр 1 из 2Следующая ⇒

Содержание.

Исходные данные………………………………………………………………………3

1. Состав и характеристика топлива……………………………………………...4

2. Определение состава и энтальпий дымовых газов…………………………....4

Расчет при коэффициенте расхода воздуха α=1…………………………...4

Расчет при коэффициенте расхода воздуха α>1…………………………...5

Расчет энтальпй……………………………………………………................9

3. Тепловой баланс………………………………………………………………..12

4. Расчет топки…………………………………………………………………….13

Определение конструктивных размеров и характеристик топочной камеры…………………………………………………………………………….13

Расчет теплообмена в топке………………………………………………..15

5. Определение тепловосприятий………………………………………………..16

Тепловосприятие пароперегревателя……………………………………...16

Тепловосприятие котельного пучка……………………………………….16

Тепловосприятие водяного экономайзера………………………………...17

Сведение теплового баланса котла………………………………………..17

6. Поверочно-конструктивный расчет пароперегревателя…………………….18

7. Поверочно-конструктивный расчет котельного пучка……………………...21

8. Поверочно-конструктивный расчет водяного экономайзера……………….23

9. Аэродинамический расчет газового ракта котла…………………………….25

Библиографический список…………………………………………………………..27

Диаграмма зависимости энтальпий газов от температуры при α>1………………28

Исходные данные.

1. Тип котла – ДЕ-25-1.4ГМ;

2. Топливо – природный газ;

3. Коэффициент избытка воздуха – α=1,1.

4. Средний состав природного газа, его теплота сгорания, плотность обьемы воздуха и прдуктов сгорания при α=1.

Газопровод	Состав газа % по объему
Саратов – Н.Новгород	91,9 %	2,1 %	1,3 %	0,4 %	0.1 %	3,0%	1,2 %

1. Состав и характеристика топлива.

Энергетическая характеристика топлива определяется его теплотой сгорания. Различают низшую () и высшую () теплоту сгорания топлива.

Определим низшую теплоту сгорания:

Топливный эквивалент:

;

Из неравенства следует, что используемое топливо является высококалорийным.

2. Определение состава и энтальпий дымовых газов.

Расчет при коэффициенте расхода воздуха α=1:

Теоретическое количество воздуха:

;

;

Теоритическое количество трехатомных газов:

;

Теоритическое количество водяных паров:

;

;

Теоритическое количество азота:

;

Теоритическое количество дымовых газов:

;

Процентный состав дымовых газов при сжигании топлива находим по формуле:

;

; ; ; .

Расчет при коэффициенте расхода воздуха α=1:

Определяем коэффииент расхода воздуха последовательно по всему газовому такту котла по формуле:

;

а также среднее значение коэффициента избытка воздуха в соответствующем газоходе:

;

где α’,α” – начальный и конечный коэффициенты расхода воздуха.

∆α – подсос;

Топка: α’=1.1, Δα=0.05, α”=1.15, αср=1.125;

Пароперегреватель: α’=1.15, Δα=0.05, α”=1.2, αср=1.175;

Котельный пучок: α’=1.2, Δα=0.05, α”=1.25, αср=1.225;

Экономайзер: α’=1.25, Δα=0.1, α”=1.35, αср=1.3;

Количество трехатомных газов:

;

Количество водяных паров:

;

при α_ср=1,125

при α_ср=1,175

при α_ср=1,225

при α_ср=1,3

Количество азота:

;

при α_ср=1,125

при α_ср=1,175

при α_ср=1,225

при α_ср=1,3

Количество кислорода:

при α_ср=1,125

при α_ср=1,175

при α_ср=1,225

при α_ср=1,3

Действительное количество дымовых газов при αср:

;

при α_ср=1,125 V_г^д =11.2237 м³/кг

при α_ср=1,175 V_г^д =11.6653 м³/кг

при α_ср=1,225 V_г^д =12.1067 м³/кг

при α_ср=1,3 V_г^д =12.7689 м³/кг

Процентный состав дымовых газов:

Действительное процентное содержание дымовых газов.

при α_ср=1,125

при α_ср=1,175

при α_ср=1,225

при α_ср=1,3

при α_ср=1,125

при α_ср=1,175

при α_ср=1,225

при α_ср=1,3

при α_ср=1,125

при α_ср=1,175

при α_ср=1,225

при α_ср=1,3

при α_ср=1,125

при α_ср=1,175

при α_ср=1,225

при α_ср=1,3

Масса дымовых газов:

;

=

= 10 г/м³

при α_ср=1,125

при α_ср=1,175

при α_ср=1,225

при α_ср=1,3

Плотность дымовых газов:

;

при α_ср=1,125

при α_ср=1,175

при α_ср=1,225

при α_ср=1,3

Средняя объёмная теплоёмкость продуктов сгорания при постоянном давлении:

при α_ср=1,125

при α_ср=1,175

при α_ср=1,225

при α_ср=1,3

Средняя массовая теплоемкость продуктов сгорания:

при α_ср=1,125 ;

при α_ср=1,175 ;

при α_ср=1,225 ;

при α_ср=1,3 .

Для удобства все вышеприведенные расчеты сводим в таблицу 1.

Таблица 1.

№ п/п	Величины	Размер- ность
Газоходы
Топка	Паро-перегрев.	Котел. пучок	Эконо-майзер
	Коэффициент избытка воздуха перед газоходом, α’		1.1	1.15	1.2	1.25
	Коэффициент избытка воздуха за газоходом, α”		1.15	1.2	1.25	1.35
	Присос, Δα		0.05	0.05	0.05	0.1
	Средний коэффициент избытка воздуха в газоходе, αср		1.125	1.175	1.225	1.3
	Количество трехатомных газов,		1,035	1,035	1,035	1,035
	Количество водяных паров,		2,1475	2,1545	2,1615	2,1719
	Количество азота,		7,8131	8,1564	8,4996	9,0145
	Количество кислорода,		0,2281	0,3194	0,4106	0,5475
	Количество продуктов сгорания,		11,2237	11,6653	12,1067	12,7689
	Объемное содержание трехатомных газов,	%	9,22	8,87	8,55	8,11
	Объемное содержание водяных паров,	%	19,13	18,47	17,85	17,01
	Объемное содержание азота,	%	69,61	69,92	70,21	70,6
	Объемное содержание кислорода,	%	2,03	2,74	3,39	4,29
	Суммарное объемное содержание трехатомных газов и паров воды,	%	28,35	27,34	26,4	25,12
	Масса дымовых газов,		13,6	14,1	14,7	15,5
	Плотность дымовых газов,		1,212	1,36	1,214	1,214
	Средняя объемная теплоемкость продуктов сгорания,		1,362	1,36	1,358	1,355

Расчет энтальпий:

Расчет энтальпий продуктов сгорания для всех видов топлива при α=1 проводят по формуле:

;

Энтальпии газов определяются:

;

;

;

При коэффициенте расхода воздуха α>1 расчёт энтальпий проводится по формуле:

где энтальпия воздуха

300 °С ;

400 °С ;

500 °С ;

600 °С ;

700 °С ;

800 °С ;

900 °С ;

1000 °С ;

1100 °С ;

1200 °С ;

1300 °С ;

1400 °С ;

1500 °С ;

1600 °С ;

1700 °С ;

1800 °С ;

1900 °С ;

2000 °С ;

2100 °С ;

2200 °С ;

При коэффициенте расхода воздуха α>1 расчет энтальпий проводят по формуле:

, кДж/м³;

800 °С

900 °С Y _г =15280,65 кДж/кг

1000 °С Y _г =17182,17 кДж/кг

1100 °С Y _г =19092,57 кДж/кг

1200 °С Y _г =21016,2 кДж/кг

1300 °С Y _г =22986,69 кДж/кг

1400 °С Y _г =24992,21 кДж/кг

1500 °С Y _г =26991,90 кДж/кг

1600 °С Y _г =29018,57 кДж/кг

1700 °С Y _г =31058,05 кДж/кг

1800 °С Y _г =33106,65 кДж/кг

1900 °С Y _г =35188,42 кДж/кг

2000 °С Y _г =37263,48 кДж/кг

2100 °С Y _г =39358,75 кДж/кг

2200 °С Y _г =41462,84 кДж/кг

Пароперегреватель: 700-1200 ºС, αср=1.175:

700 °С

800 °С Y _г =13905,07 кДж/кг

900 °С Y _г =15836,41 кДж/кг

1000 °С Y _г =17805,13 кДж/кг

1100 °С Y _г =19784,55 кДж/кг

1200 °С Y _г =21777,19 кДж/кг

Котельный пучек: 500-1000 ºС, αср=1.225:

500 °С

600 °С Y _г =10520,02 кДж/кг

700 °С Y _г =12432,13 кДж/кг

800 °С Y _г =14395,44 кДж/кг

900 °С Y _г =16392,17 кДж/кг

1000 °С Y _г =18428,09 кДж/кг

Экономайзер: 300-700 ºС, αср=1.3:

300 °С

400 °С Y _г =7197,06 кДж/кг

500 °С Y _г =9090,92 кДж/кг

600 °С Y _г =11059,44 кДж/кг

700 °С Y _г =13069,62 кДж/кг

Таблица 3.

t, ºС	Газоход , кДж/м³
Топка	Пароперегреватель	Котельный пучок	Экономайзер
300				5330,84
400				7196,06
500			8646,86	9090,92
600			10520,02	11059,44
700		12007,13	12432,13	13069,62
800	13414,69	13905,07	14395,44
900	16280,65	15836,41	16392,17
1000	17182,17	17805,13	18428,09
1100	19092,57	19784,13
1200	21016,2	21777,19
1300	22986,69
1400	24992,21
1500	26991,90
1600	29018,57
1700	31058,09
1800	33106,65
1900	35188,42
2000	37263,48
2100	39358,75
2200	41525,71

3. Тепловой баланс.

Для газообразного топлива распологаемая теплота равна:

, кДж/м³;

кДж/кг

Уравнение теплового баланса:

, %;

q3=0.5% - потери теплоты от химической неполноты сгорания топлива, зависят от вида топлива и способа его сжигания;

q4=0% - из-за физической неполноты горения;

q5=1.2% - потери теплоты на наружное охлаждение котельного агрегата;

q6=0% - потери теплоты с физическим теплом шлака и золы.

Потери теплоты при сжигании попутного газа определяются по формуле:

%;

q₁=100-11-0,5-0-1,2=87,3%

Расход топлива на котельный агрегат:

;

Расчетный расход топлива:

;

Коэффициент сохранения тепла:

.

4. Расчет топки.

Определение конструктивных размеров и характеристик топочной камеры:

Для удобства результаты определения конструктивных размеров топки оформим в виде таблицы 3.

Таблица 4.

№ п/п	Наименование величин	Обозначение	Ед. Изм.	Топочные экраны
Фронтальный	Задний	Левый боковой	Правый боковой	Потолочный	На поду
	Расчетная ширина экранной стены			1.79	1.79	5,91	6,85	6,85	6,85
	Освещенная длинна стены			1.80	2.3	1.75	2.00	1.8	1.8
	Площадь стены			3.22	4.12	10,34	13,7	12,33	12,33
	Площадь участка стены, не закрытого экранами			5.10	-	-	-	-	-
	Наружный диаметр труб			0.051	0.051	0.051	0.051	0.051	0.051
	Шаг экранных труб			0.055	0.055	0.0525	0.055	0.055	0.055
	Отнасительный шаг труб			1.07	1.07	1.03	1.07	1.07	1.07
	Расстояние от оси трубы до обмуровки			0.076	0.076		0.076	0.076	0.076
	Относительное расстояние до бмуровки			1.49	1.49		1.49	1.49	1.49
	Угловой коэффициент экрана			0.98	0.98	0.99	0.98	0.98	0.98
	Коэффициент, учитывающий загрязнение			0.7	0.7	0.7	0.7	0.7	0.7
	Коэффициент тепловой эффективности экрана			0,686	0,686	0,693	0,686	0,686	0,686

Площадь стен экранов:

,м²;

Суммарная площадь стен экранов:

;

Угловой коэффициент экранов:

Коэффициент тепловой эффективности экранов:

;

Среднее значение коэффициента тепловой эффективности для топки в целом:

;

;

Активный объем топочной камеры:

где - площадь боковой стены топки, м²

- ширина топки,

Эффективная толщина излучающего слоя газов в топке:

Расчет теплообмена в топке.

Температура на выходе из топки:

, ºС;

Количество тепла, вносимое в топку с воздухом Q_B:

Y_хв – энтальпии холодного воздуха, поступающего в топку в результате подсосов, кДж/кг

- коэффициенты расхода воздуха за топкой и величин подсоса.

Полезное тепловыделение в топке:

;

;

По диаграмме находим Та: Та=2063, К,

Параметр М для факельного сжигания топлива:

где А и В –опытные коэффициенты, зависящие от способа и типа сжигаемого топлива:

А=0,52 В=0,3

х_т – относительное положение максимума температур факела в топке:

где - поправка на отклонение максимума температур, равна 0,15;

- относительный уровень расположения горелок;

где -высота расположения горелок от пода.

- высота топки.

Определяем степень черноты топки:

где , - степень черноты, которой обладал бы факел при заполнении всей топки только светящихся пламенем или только трёхатомными газами;

m – коэффициент усреднения, зависящий от теплового напряжения топочного объёма, равен 0,1

Величины а_св и а_г находят по формулам:

где е – основание натуральных логарифмов;

S_T – эффективная толщина излучающего слоя в топке(2,526)

К_г – коэффициент ослабления лучей топочной средой, К_г=3,875

Р – давление в топке, равно атмосферному 1кг/см²

К_С – коэффициент ослабления лучей сажистыми частицами

Коэффициент К_с определяют по формуле:

Средняя суммарная теплоёмкость продуктов сгорания 1кг топлива в интервале температур от t_а до t^’’_т вычисляют:

Вычисляем :

Количество теплоты, переданное излучением в топке, определяют по формуле:

5. Определение тепловосприятий.

Библиографичесуий список.

Учебное пособие: «Тепловой расчет паровых котлов малой мощности». Иваново 1994, ИИСИ, Курилов В. К.

Содержание.

Исходные данные………………………………………………………………………3

1. Состав и характеристика топлива……………………………………………...4

2. Определение состава и энтальпий дымовых газов…………………………....4

Расчет при коэффициенте расхода воздуха α=1…………………………...4

Расчет при коэффициенте расхода воздуха α>1…………………………...5

Расчет энтальпй……………………………………………………................9

3. Тепловой баланс………………………………………………………………..12

4. Расчет топки…………………………………………………………………….13

Определение конструктивных размеров и характеристик топочной камеры…………………………………………………………………………….13

Расчет теплообмена в топке………………………………………………..15

5. Определение тепловосприятий………………………………………………..16

Тепловосприятие пароперегревателя……………………………………...16

Тепловосприятие котельного пучка……………………………………….16

Тепловосприятие водяного экономайзера………………………………...17

Сведение теплового баланса котла………………………………………..17

6. Поверочно-конструктивный расчет пароперегревателя…………………….18

7. Поверочно-конструктивный расчет котельного пучка……………………...21

8. Поверочно-конструктивный расчет водяного экономайзера……………….23

9. Аэродинамический расчет газового ракта котла…………………………….25

Библиографический список…………………………………………………………..27

Диаграмма зависимости энтальпий газов от температуры при α>1………………28

Исходные данные.

1. Тип котла – ДЕ-25-1.4ГМ;

2. Топливо – природный газ;

3. Коэффициент избытка воздуха – α=1,1.

4. Средний состав природного газа, его теплота сгорания, плотность обьемы воздуха и прдуктов сгорания при α=1.

Газопровод	Состав газа % по объему
Саратов – Н.Новгород	91,9 %	2,1 %	1,3 %	0,4 %	0.1 %	3,0%	1,2 %

1. Состав и характеристика топлива.

Энергетическая характеристика топлива определяется его теплотой сгорания. Различают низшую () и высшую () теплоту сгорания топлива.

Определим низшую теплоту сгорания:

Топливный эквивалент:

;

Из неравенства следует, что используемое топливо является высококалорийным.

2. Определение состава и энтальпий дымовых газов.

Расчет при коэффициенте расхода воздуха α=1:

Теоретическое количество воздуха:

;

;

Теоритическое количество трехатомных газов:

;

Теоритическое количество водяных паров:

;

;

Теоритическое количество азота:

;

Теоритическое количество дымовых газов:

;

Процентный состав дымовых газов при сжигании топлива находим по формуле:

;

; ; ; .

Расчет при коэффициенте расхода воздуха α=1:

Определяем коэффииент расхода воздуха последовательно по всему газовому такту котла по формуле:

;

а также среднее значение коэффициента избытка воздуха в соответствующем газоходе:

;

где α’,α” – начальный и конечный коэффициенты расхода воздуха.

∆α – подсос;

Топка: α’=1.1, Δα=0.05, α”=1.15, αср=1.125;

Пароперегреватель: α’=1.15, Δα=0.05, α”=1.2, αср=1.175;

Котельный пучок: α’=1.2, Δα=0.05, α”=1.25, αср=1.225;

Экономайзер: α’=1.25, Δα=0.1, α”=1.35, αср=1.3;

Количество трехатомных газов:

;

Количество водяных паров:

;

при α_ср=1,125

при α_ср=1,175

при α_ср=1,225

при α_ср=1,3

Количество азота:

;

при α_ср=1,125

при α_ср=1,175

при α_ср=1,225

при α_ср=1,3

Количество кислорода:

при α_ср=1,125

при α_ср=1,175

при α_ср=1,225

при α_ср=1,3

Действительное количество дымовых газов при αср:

;

при α_ср=1,125 V_г^д =11.2237 м³/кг

при α_ср=1,175 V_г^д =11.6653 м³/кг

при α_ср=1,225 V_г^д =12.1067 м³/кг

при α_ср=1,3 V_г^д =12.7689 м³/кг

Процентный состав дымовых газов:

Действительное процентное содержание дымовых газов.

при α_ср=1,125

при α_ср=1,175

при α_ср=1,225

при α_ср=1,3

при α_ср=1,125

при α_ср=1,175

при α_ср=1,225

при α_ср=1,3

при α_ср=1,125

при α_ср=1,175

при α_ср=1,225

при α_ср=1,3

при α_ср=1,125

при α_ср=1,175

при α_ср=1,225

при α_ср=1,3

Масса дымовых газов: