Тепловой расчет котельного пучка

Котельный пучок расположены между верхним и нижнем барабанами и представляют собой коридорный пучок труб.

Тепловой расчет котельного пучка выполняется поверочным методом, в результате которого определяется температура газов за рассчитываемой поверхностью. Температура газов на входе в поверхность известна из расчета топки. Последовательность поверочного расчета следующая.

1. По чертежу и техническим характеристикам котельного агрегата составляют расчетную схему и таблицу конструктивных характеристик поверхностей нагрева, пример которой приведен в таблице 13.

Таблица 13 – Конструктивные характеристики поверхностей нагрева котельных пучков

Показатели	Обозн.	Ед. изм.	Значение
Диаметр труб наружный		м
Количество труб в ряду		шт
Количество рядов труб		шт
Общее количество труб в расчетном участке		шт
Угловой коэффициент		–
Средняя длина труб (7.1)		м
Высота выходного окна		м
Расположение труб (шахматное, коридорное)	–	–
Шаг труб:
– поперечный		мм
– продольный		мм
Относительный шаг труб
– поперечный		–
– продольный		–
Размеры поперченного сечения газохода		м
Размеры поперченного сечения газохода		м

Если в испарительном пучке длина труб по рядам существенно отличается, то необходимо найти среднюю длину труб:

где , , … – количество труб длиной , , …; – общее количество труб в пучке.

2. Площадь поверхности нагрева , м², принимается по таблице 3.

3. Задаются температурой газов на выходе из поверхности нагрева , при этом понижение температуры газов ориентировочно принимается для котельного пучка 150 – 600 °С.

Температура газов на выходе из рассчитываемой поверхности нагрева, °С:

5. По таблице 8 находят энтальпию газов за поверхностью нагрева .

6. Количество теплоты, отданной газами в рассчитываемой поверхности, кДж/кг (кДж/м³):

где – коэффициент сохранения теплоты ( – энтальпия газов на входе в котельный пучок, кДж/кг (кДж/м³); – присосы воздуха в котельном пучке.

7. Живое сечение для прохода газов , м², принимается по таблице 3.

Рисунок 4 – Эскиз котельного пучка

8. Средняя температура газа в поверхности , °С; , К.

9. Температурный напор , °С

где и – большая и меньшая разности температур теплообменивающихся сред на границах поверхности, °С.

Для котельного пучка , где – температура котловой воды, равная температуре насыщения при давлении в барабане, °С [см. 2, прил. IV].

10. Средний расход дымовых газов , м³/с

где – объем 1кг (1 м³) газов при нормальных условиях, м³/кг (м³/м³); принимается по таблице 5.

11. Средняя скорость газов в поверхности , м/с

12. Коэффициент теплоотдачи конвекцией , Вт/(м²·К), от дымовых газов к стенке при поперечном омывании коридорного пучка определяется по рис. П4.4 [1]:

где – поправка на число поперечных рядов труб по ходу газов;

– поправка на компоновку пучка;

– поправка, которая учитывает влияние на коэффициент теплоотдачи изменений физических характеристик греющей среды при изменении температуры и состава.

13. Эффективная толщина излучающего слоя, м

где и — поперечный и продольный шаги труб, м.

14. Коэффициент поглощения лучей трехатомными газами , (м∙МПа)^-1, определяется по формуле (40) при

15. Коэффициент поглощения лучей частицами золы , (м∙МПа)^-1, определяется по (44) при

16. Суммарная оптическая толщина запыленного газового потока

Для незапыленного потока (продукты сгорания газообразных и жидких топлив) второе слагаемое равно нулю; его можно не вводить в расчет при слоевом сжигании твердого топлива.

17. Степень черноты потока газов

18. Температура наружных загрязнений , °С

Для котельных пучков котлов малой мощности при сжигании твердых и жидких топлив при коридорном расположении труб = 60 °С. При сжигании газа для всех поверхностей нагрева = 25°С.

19. Коэффициент теплоотдачи излучением продуктов сгорания , Вт/(м²·К), определяется по рис. П4.8 [1]:

– для запыленного потока

– для незапыленного потока

20. Коэффициент теплоотдачи от продуктов сгорания к трубной поверхности, Вт/(м²·К)

где – коэффициент использования; для смешанном омываемых пучков труб принимается

21. Коэффициент теплопередачи , Вт/(м²·К):

Здесь – коэффициент тепловой эффективности, принимается по таблицам 14 и 15. Таблица 14 – Коэффициент тепловой эффективности для твердых топлив

Вид топлива	Коэффициент тепловой эффективности
АШ и тощие угли	0,60
Каменные, бурые (кроме канско-ачинских)	0,65
Бурые угли (канско-ачинские, подмосковные)	0,70
Фрезерный торф	0,60
Сланцы (северо-западные, кашпирские)	0,50

Таблица 15 – Коэффициенты тепловой эффективности при сжигании газа и мазута

Наименование поверхности нагрева

Скорость газов, м/с

Коэффициент тепловой эффективности

Коридорные поверхности в горизонтальном газоходе без очистки. Котельные пучки парогенераторов малой мощности, фестоны

4–12

0,65–0,6

12–20

0,6

Экономайзеры парогенераторов малой мощности (при температуре воды на входе 100 °С и ниже)

4–12

0,55–0,5

Примечание: большие значения соответствуют меньшим скоростям.

22. Тепловосприятие поверхности, кДж/кг (кДж/м³)

23. Несходимость тепловосприятий

Для котельного пучка .

Если несходимость тепловосприятий превышает допустимое значение, следует изменить температуру газов на выходе из поверхности , °С, и провести, начиная с расчета средней температуры газов, следующее приближение. Если при первом приближении , то во втором приближении выбирают такой, чтобы разница была больше, чем в первом приближении и наоборот.

Для последующего приближения целесообразно выбирать температуру газов, отличающуюся от принятой в предыдущем не более чем на 50 °С. В этом случае коэффициент теплопередачи можно не пересчитывать. Пересчитываются температурный напор , тепловосприятие по балансу , заново рассчитывается тепловосприятие по уравнению теплопередачи . Определяется новое значение несходимости .

Если и после второго приближения несходимость окажется больше указанного предела ( ), то температуру за котельным пучком можно определить линейной интерполяцией: графически (рисунок 5).

Если найденная путем интерполяции расчетная температура отличается от той, по которой определялся коэффициент теплопередачи, не более чем на 50 °С, то необходимо по этой температуре уточнить тепловосприятие . При большем расхождении температур необходимо по расчетной температуре повторить расчет, включая определение коэффициента теплопередачи и температурного напора.

кДж

кг

кДж

кг















I II p ,°С

Рисунок 5 – Графическое определение расчетной температуры за поверхностью нагрева

Экономайзер

Для большинства котлов низкого давления экономайзер не является неотъемлемой частью. Его устанавливают отдельно. Экономайзеры (рисунок 6) могут быть некипящего типа (чугунные) и кипящего типа (стальные). Тип устанавливаемого экономайзера определяется тепловым расчетом.

1. Для рассматриваемых типов котлов экономайзер является последней по ходу газа поверхностью нагрева. Количество теплоты, воспринятое водой в экономайзере, определяется из теплового баланса котельного агрегата, кДж/кг (кДж/м³):

2. Расход питательной воды, кг/с, через экономайзер

где – величина продувки котла, кг/с; .

3. Удельная энтальпия воды на входе в экономайзер, кДж/кг, равна энтальпии питательной воды , см. (27).

а) б)

M 6hpvIdyUchRFU2mw4NCQY0XrnNLL7tcoqHj1fT3Tvo8Zjx+y+bkeT5cvpd567fIDhKfWv8RP96cO 8+MonsD/O+EGOf8DAAD//wMAUEsBAi0AFAAGAAgAAAAhANvh9svuAAAAhQEAABMAAAAAAAAAAAAA AAAAAAAAAFtDb250ZW50X1R5cGVzXS54bWxQSwECLQAUAAYACAAAACEAWvQsW78AAAAVAQAACwAA AAAAAAAAAAAAAAAfAQAAX3JlbHMvLnJlbHNQSwECLQAUAAYACAAAACEALh0I2MMAAADeAAAADwAA AAAAAAAAAAAAAAAHAgAAZHJzL2Rvd25yZXYueG1sUEsFBgAAAAADAAMAtwAAAPcCAAAAAA== " adj="0,,0" path="m,l673825,e" filled="f" strokeweight=".24783mm"> H zLLOXrsZz2IeRn1nzFoHHFgSepxo31P31X4HC03l18eWS/Px+uJLbH4G92wu1l4vy+MDqEwl/4v/ vp+c1K/MvQAIjsygt78AAAD//wMAUEsBAi0AFAAGAAgAAAAhANvh9svuAAAAhQEAABMAAAAAAAAA AAAAAAAAAAAAAFtDb250ZW50X1R5cGVzXS54bWxQSwECLQAUAAYACAAAACEAWvQsW78AAAAVAQAA CwAAAAAAAAAAAAAAAAAfAQAAX3JlbHMvLnJlbHNQSwECLQAUAAYACAAAACEAUDgIkcYAAADeAAAA DwAAAAAAAAAAAAAAAAAHAgAAZHJzL2Rvd25yZXYueG1sUEsFBgAAAAADAAMAtwAAAPoCAAAAAA== " adj="0,,0" path="m,l645897,e" filled="f" strokeweight=".24783mm">

y qRt8hnBTyVEUjaXBkkNDgTX9FJRdD3ejIKFtmqyq0e/tjPvd/Xrqvt2mU6r31S6nIDy1/i3+d691 mD8ZRmP4eyfcIOcvAAAA//8DAFBLAQItABQABgAIAAAAIQDb4fbL7gAAAIUBAAATAAAAAAAAAAAA AAAAAAAAAABbQ29udGVudF9UeXBlc10ueG1sUEsBAi0AFAAGAAgAAAAhAFr0LFu/AAAAFQEAAAsA AAAAAAAAAAAAAAAAHwEAAF9yZWxzLy5yZWxzUEsBAi0AFAAGAAgAAAAhAN7Sg1zEAAAA3gAAAA8A AAAAAAAAAAAAAAAABwIAAGRycy9kb3ducmV2LnhtbFBLBQYAAAAAAwADALcAAAD4AgAAAAA= " adj="0,,0" path="m,l,277958e" filled="f" strokeweight=".04622mm">

эк

Рисунок 6 – Эскиз экономайзера: а) чугунный; б) стальной

4. Удельная энтальпия воды на выходе из экономайзера, кДж/кг, определяется из уравнения

Если разность между удельными энтальпиями кипящей воды при давлении в барабане агрегата и воды на выходе из экономайзера будет больше 125 кДж/кг, т. е. кДж/кг,

то в агрегате можно установить экономайзер некипящего типа и при давлении в барабане

МПа использовать чугунные трубы. В противном случае экономайзер должен быть кипящего типа из стальных труб.

Температура среды на выходе из кипящего экономайзера равна температуре насыщения при давлении в барабане , см. (27).

5. Для кипящего экономайзера паросодержание пароводяной смеси на выходе из экономайзера

где – теплота парообразования при давлении в барабане, кДж/кг.

Паросодержание не должно превышать 30%.

6. Количество теплоты, отданное газами, кДж/кг (кДж/м³):

Отсюда находим энтальпию уходящих газов .

7. По таблице 8 определяем температуру уходящих газов , которая должна отличаться от заданной не более чем на ± 10 °С.

8. Определяют среднюю температуру продуктов сгорания я; .

9. Определяют средний расход дымовых газов в экономайзере по (58).

10. Выбирают скорость продуктов сгорания. По условиям истирания труб экономайзера золой скорость газов принимается 7–14 м/с (оптимальными считаются скорости 8–10 м/с).

11. Для воды определяем среднюю температуру , среднее давление

12. Определяем удельный объем воды при и [см. 2, прил. V].

13. Определяют средний температурный напор по (57), рисунок 7.

b St1iH8OtkbMk+ZAWa44NFTa0q6i4n36tgms4m/sx+3Kd+9yRmWP/nR5KpSbjYbsEEWgIL/HTfdBx fjbPUni8E2+Q638AAAD//wMAUEsBAi0AFAAGAAgAAAAhANvh9svuAAAAhQEAABMAAAAAAAAAAAAA AAAAAAAAAFtDb250ZW50X1R5cGVzXS54bWxQSwECLQAUAAYACAAAACEAWvQsW78AAAAVAQAACwAA AAAAAAAAAAAAAAAfAQAAX3JlbHMvLnJlbHNQSwECLQAUAAYACAAAACEAOEcXJ8MAAADeAAAADwAA AAAAAAAAAAAAAAAHAgAAZHJzL2Rvd25yZXYueG1sUEsFBgAAAAADAAMAtwAAAPcCAAAAAA== " adj="0,,0" path="m,l,860204e" filled="f" strokeweight=".06147mm">

эк

”

кп

ух

°C

S qSt8hHBTyEEUfUqDOYeGDEtaZ5Tcjnej4NW309E21187Gtcbu/5e4eX+o1Sn3axmIDw1/l/8du91 mD8dDQfw9064QS5+AQAA//8DAFBLAQItABQABgAIAAAAIQDb4fbL7gAAAIUBAAATAAAAAAAAAAAA AAAAAAAAAABbQ29udGVudF9UeXBlc10ueG1sUEsBAi0AFAAGAAgAAAAhAFr0LFu/AAAAFQEAAAsA AAAAAAAAAAAAAAAAHwEAAF9yZWxzLy5yZWxzUEsBAi0AFAAGAAgAAAAhAB29/fLEAAAA3gAAAA8A AAAAAAAAAAAAAAAABwIAAGRycy9kb3ducmV2LnhtbFBLBQYAAAAAAwADALcAAAD4AgAAAAA= " adj="0,,0" path="m,l246780,e" filled="f" strokeweight=".32961mm">

e Y5K1r7XtcRBz3+q3LJtrjw1LgsOO1o6q3+PFG1hsv9cnh1/dkOm4p7Dbv+/iizHPT+PqE1SiMf2L /763VuovZjMBEByZQZd3AAAA//8DAFBLAQItABQABgAIAAAAIQDb4fbL7gAAAIUBAAATAAAAAAAA AAAAAAAAAAAAAABbQ29udGVudF9UeXBlc10ueG1sUEsBAi0AFAAGAAgAAAAhAFr0LFu/AAAAFQEA AAsAAAAAAAAAAAAAAAAAHwEAAF9yZWxzLy5yZWxzUEsBAi0AFAAGAAgAAAAhAMDfPW/HAAAA3gAA AA8AAAAAAAAAAAAAAAAABwIAAGRycy9kb3ducmV2LnhtbFBLBQYAAAAAAwADALcAAAD7AgAAAAA= " adj="0,,0" path="m,l231740,e" filled="f" strokeweight=".32961mm"> g V6LtqE/hrsEnrWfoqJbUUFHLrxUX5/zLGdCfb+sfvc0P/nwqT9hfkMMHGvMwGtYvoCIP8V/85363 af58Op3A7zvpBlzeAAAA//8DAFBLAQItABQABgAIAAAAIQDb4fbL7gAAAIUBAAATAAAAAAAAAAAA AAAAAAAAAABbQ29udGVudF9UeXBlc10ueG1sUEsBAi0AFAAGAAgAAAAhAFr0LFu/AAAAFQEAAAsA AAAAAAAAAAAAAAAAHwEAAF9yZWxzLy5yZWxzUEsBAi0AFAAGAAgAAAAhAPIcn0DEAAAA3gAAAA8A AAAAAAAAAAAAAAAABwIAAGRycy9kb3ducmV2LnhtbFBLBQYAAAAAAwADALcAAAD4AgAAAAA= " adj="0,,0" path="m,l285598,e" filled="f" strokeweight=".32961mm">

Рисунок 7 – График изменения температуры сред в экономайзере при противотоке:

1 – температура дымовых газов; 2 – температура воды

Дата добавления: 2018-05-12; просмотров: 907; Мы поможем в написании вашей работы!

Поделиться с друзьями:

⇐ Предыдущая 1 234 Следующая ⇒

Мы поможем в написании ваших работ!