Тепловой расчет парогенератора

Автор работы: Пользователь скрыл имя, 09 Января 2013 в 18:43, курсовая работа

Краткое описание

В курсовом проекте для заданного типа теплогенератора производится поверочный тепловой расчет для указанного вида топлива, паро- или теплопроизводительности, а также параметров вырабатываемого теплоносителя. Кроме того, заданным являются конструкция и размеры теплогенератора (котельного агрегата). В указанном расчете определяют температуру воды, пара, воздуха (в случае установки воздухоподогревателя) и дымовых газов на границах между отдельными поверхностями нагрева, коэффициент полезного действия, расход топлива, расход и скорости воздуха, а также дымовых газов.

Содержание работы

Введение 3
1. Постановка задачи 4
2. Расчет процесса горения топлива. Определение характеристик продуктов сгорания 5
3. Тепловой баланс теплогенератора 8
4. Конструктивный расчет топки и конвективных газоходов 9
5. Расчет теплообмена в топке 12
6. Расчет теплообмена в конвективных пучках 14
6.1. Расчет теплообмена в 1м газоходе 14
6.2. Расчет теплообмена в 2м газоходе 17
7. Конструктивный и тепловой расчет низкотемпературной поверхности нагрева (водяного экономайзера) 20
8. Уточнение теплового баланса 22
Заключение 23
Список литературы 24

Скачать целиком (192.33 Кб) Сколько стоит заказать работу?

Содержимое работы - 1 файл

записка.doc

— 904.00 Кб (Скачать файл)

4. Конструктивный расчет топки и конвективных газоходов

Целью конструктивного расчета указанных элементов теплогенератора является определение объема и лучевоспринимающей поверхности нагрева топки, степени экранирования топочной камеры, размера поверхности нагрева труб, расположенных в конвективных газоходах теплогенератора, определение толщины излучающего слоя газов в топке и газоходах теплогенератора.

На рисунке 1 показан эскиз топки и газоходов теплогенератора типа ДКВР. На этом эскизе даны цифровые значения геометрических размеров.

Смысл некоторых основных геометрических характеристик следующий:

a = 2810 мм – ширина топки;

b = 2435 мм – глубина топки;

h_г = 1000 мм – высота расположения оси горелок (от пола топки);

С₁ = 2300 мм – расстояние от потолка топки до оси коллектора экранных труб;

h_т = 2640 мм – высота топки (от пола топки до середины выходного окна из топки);

f = 540 мм – глубина поворотной камеры;

a_I = 1300 мм – глубина 1^го газохода;

a_II = 880 мм – глубина 2^го газохода;

d_н = 51 мм – наружный диаметр экранных труб и труб конвективных газоходов;

S_э = 80 мм – шаг экранных труб;

L = 40 мм – расстояние от оси экранных труб до обмуровки;

S₁ = 100 мм – продольный шаг конвективных труб вдоль оси барабана (продольный);

S₂ = 110 мм – поперечный шаг конвективных труб.

j = 2680 мм – глубина пода топки

g = 1680 мм – высота газоходов

с = 3000 мм – высота топки

Суммарная поверхность стен топки.

Или согласно указанным на рис. 4.1 размерам

F_cm = 2·5,05·2,45+2·3,05·2,7+2·0,54·1,72+(2,45+0,54)·2,7+2,7·2,64= 48,500

Объем топки, м³

V_T = 3,05·2,45·2,2 = 20,2 м²

Луче воспринимающая поверхность топки, м²

H_л =18,4·0,9 м² = 16,56 м²

где - поверхность стен, занятая экранами, м²;

F_см.э = 2·2,3·(2,45+0,54)+1,72 ·2,7 = 18,4м²

х - угловой коэффициент экрана

х = 0,9

Эффективная толщина излучающего слоя газов в топке, м

S = 3,6·20,2/58,5 = 1,5 м

Средний коэффициент тепловой эффективности экранов

Ψ_ср = 0,9·0,65 = 0,585

- коэффициент, учитывающий снижение тепловосприятия, вследствие загрязнения или закрытия экранных труб изоляцией.

= 0,65

В соответствии с эскизом теплогенератора поверхность нагрева труб, расположенных в 1 и II газоходах, в м², найдется по формулам

H_I = 308·3,14·0,051·1,72 = 84,8 м²

H_II = 198·3,14·0,051·1,72 = 54,5 м²

где и - общее число труб в I и II газоходах.

Сечение для прохода газов в газоходах, м²

F_I = 1,28·1,72 – 14·1,72·0,051 = 0,97 м²

F_II = 0,08·1,72 – 9·1,72·0,051 = 0,55м²

где и - число труб в ряду вдоль оси барабана.

Эффективная толщина излучающего слоя в газоходах, в м, найдется по формуле

S = 0,201 м

Рис. 1. Эскиз топки и газоходов теплогенератора

5. Расчет теплообмена в топке

Расчет выполняется в виде таблицы 5.1. Результатом этого расчета является температура газов на выходе из топки, которой сначала задаются.

Если температура газов, полученная расчетом, отличается от предварительно принятой не более чем на 50°С, то расчет считается законченным и полученное значение температуры используется в последующих расчетах. В противном случае расчет придется повторить, изменив значения температуры, принимаемые предварительно.

Таблица 5.1

Расчет теплообмена в топке

№	Расчетная величина	Обозначение	Размерность	Формула или обоснование	Расчет
	1	2	3	4	5
1	Коэффициент избытка воздуха в топке	a_т	-	Принят	1,05
2	Температура холодного воздуха	t_хв	°C	Задано	20
3	Энтальпия холодного воздуха		кДж/м³	Таблица 2.2	251,962
4	Тепло, вносимое воздухом в топку	Q_в	кДж/м³		264,560
5	Полезное тепловыделение в топке	Q_T	кДж/м³	(100 - q₃ - q₄ - q₆) / (100 - q₄) + Q_в	35407
6	Теоретическая температура горения	J_A	°C	Таблица 2.2	1839
7	Расстояние по вертикали от пода топки до оси горелки	h_r	м	Из конструктивного расчета топки	1
8	Расстояние от пода топки до середины газовыводящего окна	h_T	м	Из конструктивного расчета топки	2,640
9	Относительное положение максимума температур по высоте топки	x_т	-	h_r / h_т	0,379
10	Коэффициент М	M	-	0,54 - 0,2х_т	0,464
11	Температура газов на выходе из топки		°C	Принимается предварительно	1000
12	Энтальпия газов на выходе из топки		кДж/м³	Таблица 2.2 (по )	17714
13	Объем топочной камеры	V_т	м³	Из конструктивного расчета	20,2
14	Суммарная поверхность топочной камеры	F_CT	м²	Из конструктивного расчета	58,5
15	Эффективная толщина излучающего слоя	S	м	Из конструктивного расчета	1,5
16	Произведение	P_п S	мкгс/см²	p × r_п × S, p = 1 кгс/см² – давление в топке; r_п - из таблицы 2.1	0,44
17	Объемная доля водяных паров в продуктах сгорания		-	Таблица 2.1	0,198
18	Коэффициент ослабления лучей трехатомными газами	К_г	см²/мкгс	Номограмма 3	0,73
19	Коэффициент ослабления лучей для несветящейся части пламени	К_несв	см²/мкгс	К_г×r_п	0,214
Продолжение таблицы 5.1
	1	2	3	4	5
20	Коэффициент ослабления лучей для светящейся части пламени	К_св			0,129
21	Коэффициент ослабления лучей топочной средой	К	см²/мкгс	К = K_несв+К_св	0,344
22	Суммарная оптическая толщина среды для несветящейся части пламени	(К×р×S)_несв	–	К_несв × p × S = К_г × r_п × p × S	0,321
23	Степень черноты несветящейся части пламени	а_r = a_несв	–		0,275
24	Суммарная оптическая толщина среды для светящейся части пламени	(КрS)_св	–	(K_гr_п+K_св) × pS	0,516
25	Степень черноты светящейся части пламени	a_св	–		0,403
26	Коэффициент усреднения	m	–	0,1 для газообразного топлива	0,1
27	Эффективная степень черноты факела	a_ф	–	ma_cв + (1 - m) × a_г, где a_г = a_несв	0,288
28	Средний коэффициент тепловой эффективности экранов	Ψ_ср	–	Из конструктивного расчета	0,585
29	Теплонапряжение стен топочной камеры				361251
30	Действительная температура газов на выходе из топки		°С	Номограмма 7	975
31	Энтальпия дымовых газов на выходе из топки		кДж/м³	Таблица 2.2	17224
32	Теплонапряжение топочного объема	q_v		B_p / V_T	867359
33	Количество тепла, воспринятое излучением в топке		кДж/м³		17747

6. Расчет теплообмена в конвективных пучках

Рассчитывается теплообмен сначала в первом, а затем во втором газоходе. При этом определяются температура дымовых газов на выходе из газоходов.

6.1. Расчет теплообмена в 1^м газоходе

Расчет выполняется в виде таблицы 6.1.1. Температура дымовых газов на входе в первый газоход берется из предыдущего расчета (расчет топки). Что касается определяемой в расчете температуры дымовых газов на выходе из газохода, то сначала принимаются два произвольных значения этой температуры, а в конце расчета с помощью вспомогательного графика (см. рис. 6.1.1) находится искомая температура. Эта температура используется в последующем расчете второго газохода.

Таблица 6.1.1

Расчет теплообмена в 1^м газоходе

№	Расчетная величина	Обозначение	Размерность	Формула или обоснование	Расчет
	1	2	3	4	5
1	Поверхность нагрева	H_I	м²	Из конструктивного расчета	84,8
2	Число рядов труб вдоль оси котла		шт.	Из конструктивного расчета	14
3	Число рядов труб по ширине котла		шт.	Из конструктивного расчета	20
4	Наружный диаметр труб	d_н	мм	Из конструктивного расчета	51
5	Продольный шаг	S₁	мм	Из конструктивного расчета	100
6	Поперечный шаг	S₂	мм	Из конструктивного расчета	110
7	Площадь сечения для прохода газов	F_I	м²	Из конструктивного расчета	0,97
8	Эффективная толщина излучающего слоя	S_I	м		0,201
9	Температура газов перед газоходом		°С	Из расчета топки	975
10	Энтальпия газов перед газоходом			Таблица 2.2	17224
11	Температура газов за газоходом		°С	Принимается с последующим уточнением	300	500
12	Энтальпия газов за 1^м газоходом			Таблица 2.2	4971	7242
13	Тепло, вносимое воздухом	DH_в			12,598
14	Тепловосприятие газохода по уравнению теплового баланса		кДж/ч		5924062	4827090
Продолжение таблицы 6.1.1
	1	2	3	4	5А	5Б
15	Температура насыщения при давлении в барабане котла	t_н	°С	[2]	194,13
16	Средний логарифмический температурный напор	Dt_ср	°С		337,805	506,803
17	Средняя температура газов	J_ср	°С		637,5	737,5
18	Объем продуктов сгорания	V_г	м³/м³	Таблица 2.1	11,864
19	Средняя скорость газов	W_ср	м/с		5,607	6,223
20	Объемная доля водяных паров		-	Таблица 2.1	0,177
21	Коэффициент теплоотдачи конвекцией	a_к	Вт/(м²К)	Номограмма 12	48	51
22	Суммарная доля трехатомных газов	r_п	-	Таблица 2.1	0,261
23	Суммарная поглощательная способность трехатомных газов	p_пS_I	мкгс/см²	pr_пS_I	0,053
24	Коэффициент ослабления лучей трехатомными газами	K_г	см²/мкгс	Номограмма 3	3,3		3,0
25	Суммарная оптическая толщина среды	KpS	-	K_rp_пS_I	0,175		0,159
26	Степень черноты продуктов сгорания	а	-	или номограмма 2	0,161		0,147
27	Превышение температуры стенки трубы над средней температурой среды внутри трубы	Dt	°С	Принято (60°С)	60
28	Температура стенки трубы	t_ст	°С	t_н + Dt	254,13
29	Коэффициент теплоотдачи излучением	a_л	Вт/(м²К)	Номограмма 19	13,445		14,990
30	Коэффициент использования поверхности нагревания	x	-	Пункт 7-50	0,95
31	Коэффициент теплоотдачи газов к стенке	a₁	Вт/(м²К)	x(a_к + a_л)	58,373		62,692
32	Коэффициент тепловой эффективности	y	-	Пункт 7-55	0,9		0,85
33	Коэффициент теплопередачи	K	Вт/(м²К)	ya₁	52,536		53,287
34	Тепловосприятие газохода по уравнению теплообмена		кДж/ч	3,6 × K × H_I × Dt_ср	5417781		8244395
35	Действительная температура на выходе из газохода		°С	Находится графическим путем (рис. 6.1.1)	335
36	Энтальпия газов за газоходом		кДж/м³	Таблица 2.2	5580
37	Тепловосприятие газохода по уравнению теплового баланса		кДж/ч		5629955
37	Тепловосприятие газохода по уравнению теплового баланса		кДж/м³		11377

6.2. Расчет теплообмена во 2^м газоходе

Расчет производится аналогично предыдущему в виде таблицы 6.2.1. Искомая температура после 2го газохода также определяется с помощью графика (см. рис. 6.2.1)

Таблица 6.2.1

Расчет теплообмена во 2^м газоходе

№	Расчетная величина	Обозначение	Размерность	Формула или обоснование	Расчет
	1	2	3	4	5
1	Поверхность нагрева	H_II	м²	Из конструктивного расчета	54,5
2	Число рядов труб вдоль оси котла		шт.	Из конструктивного расчета	9
3	Число рядов труб по ширине котла		шт.	Из конструктивного расчета	20
4	Наружный диаметр труб	d_н	мм	Из конструктивного расчета	51
5	Продольный шаг	S₁	мм	Из конструктивного расчета	100
6	Поперечный шаг	S₂	мм	Из конструктивного расчета	110
7	Площадь сечения для прохода газов	F_II	м²	Из конструктивного расчета	0,55
8	Эффективная толщина излучающего слоя	S_II	м		0,201
9	Температура газов перед газоходом		°С	Из расчета топки	335
10	Энтальпия газов перед газоходом			Таблица 2.2	5580
11	Температура газов за газоходом		°С	Принимается с последующим уточнением	200	300
12	Энтальпия газов за 1^м газоходом			Таблица 2.2	3475	5259
13	Тепло, вносимое воздухом	DH_в			25,196
14	Тепловосприятие газохода по уравнению теплового баланса		кДж/ч		1028305	166958
15	Температура насыщения при давлении в барабане котла	t_н	°С	[2]	194,13
16	Средний логарифмический температурный напор	Dt_ср	°С		42,480	122,538
17	Средняя температура газов	J_ср	°С		267,5	317,5
18	Объем продуктов сгорания	V_г	м³/м³	Таблица 2.1	12,590
19	Средняя скорость газов	W_ср	м/с		6,230	6,806
20	Объемная доля водяных паров		-	Таблица 2.1	0,168
21	Коэффициент теплоотдачи конвекцией	a_к	Вт/(м²К)	Номограмма 12	49	53
22	Суммарная доля трехатомных газов	r_п	-	Таблица 2.1	0,248
Продолжение таблицы 6.2.1
23	Суммарная поглощательная способность трехатомных газов	p_пS_II	мкгс/см²	pr_пS_II	0,050
	1	2	3	4	5А		5Б
24	Коэффициент ослабления лучей трехатомными газами	K_г	см²/мкгс	Номограмма 3	3,6		3,5
25	Суммарная оптическая толщина среды	KpS	-	K_rp_пS_I	0,180		0,175
26	Степень черноты продуктов сгорания	а	-	или номограмма 2	0,165		0,161
27	Превышение температуры стенки трубы над средней температурой среды внутри трубы	Dt	°С	Принято (60°С)	60
28	Температура стенки трубы	t_ст	°С	t_н + Dt	254,13
29	Коэффициент теплоотдачи излучением	a_л	Вт/(м²К)	Номограмма 19	15,279		7,189
30	Коэффициент использования поверхности нагревания	x	-	Пункт 7-50	0,95
31	Коэффициент теплоотдачи газов к стенке	a₁	Вт/(м²К)	x(a_к + a_л)	51,565		57,180
32	Коэффициент тепловой эффективности	y	-	Пункт 7-55	0,9
33	Коэффициент теплопередачи	K	Вт/(м²К)	ya₁	46,409		48,603
34	Тепловосприятие газохода по уравнению теплообмена		кДж/ч	3,6 × K × H_I × Dt_ср	386799		1168511
35	Действительная температура на выходе из газохода		°С	Находится графическим путем (рис. 6.1.1)	243,5
36	Энтальпия газов за газоходом		кДж/м³	Таблица 2.2	4251
37	Тепловосприятие газохода по уравнению теплового баланса		кДж/ч		653636
37	Тепловосприятие газохода по уравнению теплового баланса		кДж/м³		1321

7. Конструктивный и тепловой расчет низкотемпературной поверхности нагрева (водяного экономайзера)

При конструировании известны температура газов на входе в экономайзер (она равна температуре газов на выходе из последнего конвективного газохода теплогенератора) и температура после него, равная температуре уходящих газов, если экономайзер является последней поверхностью нагрева по ходу дымовых газов.

В результате расчета определяется полная поверхность нагрева H_вэ, м²; число труб в горизонтальном и вертикальном рядах. Материалом, длиной и диаметрами труб задаются.

Для теплогенераторов малой производительности с давлением до 2,3 МПа обычно принимаются чугунные ребристые водяные экономайзеры конструкции ВТИ. Их характеристики приведены на номограмме 20.

При конструировании водяных экономайзеров их трубы и змеевики располагаются параллельно фронту теплогенератора. Трубы стальных водяных экономайзеров обычно располагаются в шахматном порядке.

Порядок работы изложен в таблицах 7.1 и 7.2.

Таблица 7.1

Тепловой расчет чугунного водяного экономайзера

№	Расчетная величина	Обозначение	Размерность	Формула или обоснование	Расчет
	1	2	3	4	5
1	Температура газов перед экономайзером		°С	Из предыдущего расчета	243,5
2	Энтальпия газов перед экономайзером		кДж/м³	Таблица 2.2	3251
3	Температура уходящих газов		°С	Принято	125
4	Энтальпия уходящих газов		кДж/м³	Таблица 2.2	2395
5	Расход питательной воды	Д_пв	кг/ч	Д + Д(Р / 100)	7140
6	Тепловосприятие по уравнению теплового баланса	Q_бвэ	кДж/ч		920737
6	Тепловосприятие по уравнению теплового баланса	Q_бвэ	кДж/м³		1861
7	Температура питательной воды		°С	Задано по заданию	100
8	Энтальпия питательной воды		кДж/кг	[2]	419,06
9	Энтальпия воды на выходе из экономайзера		кДж/кг		419,261
10	Температура воды на выходе из экономайзера		°C	По , [2]	101
11	Скорость дымовых газов	W_г.вэ	м/с	Принято	10
12	Объем дымовых газов	V_г.вэ	м³/м³	Таблица 2.1	14,044
13	Средняя температура газов	J_ср.вэ	°С		184,25
Продолжение таблицы 7.1
14	Сечение для прохода дымовых газов	F_г.вэ	м²		0,323

Информация о работе Тепловой расчет парогенератора

Тепловой расчет парогенератора

Краткое описание

Содержание работы

Содержимое работы - 1 файл

записка.doc

Таблица 5.1

Принят

Таблица 2.2

Из конструктивного расчета

Таблица 2.1

Номограмма 3

Из конструктивного расчета

Таблица 6.1.1

Расчет теплообмена в 1м газоходе

Расчет

Таблица 2.2

Таблица 2.1

KpS

Таблица 6.2.1

Расчет

Таблица 2.2

Таблица 2.1

KpS

Таблица 7.1

Тепловой расчет чугунного водяного экономайзера

По , [2]

101

Принято

Расчет теплообмена в 1^м газоходе