Объемы и энтальпии продуктов сгорания.

2.1Характеристика продуктов сгорания

Табл.2.1

Расчитываемая величина	Размер ность	V° =9,68; V_R02 =1,03; V°_N2=7,66; V°_H20=2,17
		Топка и фестон		Паропере- греватель		Экономайзер	Воздухоподогреватель
Коэффициент избытка воздуха а		1,1		1,13		1,15	1,35
V_H20= V°_H20 +0,0161(a-l)V°	нм³/нм³	2,183		2,188		2,191	2,222
V_r=V_R02+V°_N2+ V_H20 +(a-l)V°	нм³/нм³	11,839		12,134		12,331	14,298
r_R02= V_R02/Vг		0,087		0,085		0,083	0,072
r_H20₌ V_H20/V_r		0,184		0,180		0,178	0,166
rп= r_R02+ r_H20		0,271	0,265		0,261		0,238

2.2 Энтальпии продуктов сгорания

Табл.2.2

ϑ,°с	I° 'г ' ккал/ нм³	I° 'в ' ккал/ нм³	I = 1r° + (a -1) * 1в°, ккал/нм³
			а=1,1		а=1,13		а=1,15		а=1,35
			I	Δ I	I	Δ I	I	Δ I	I	Δ I
100	357	306			396,78		402,9		464,1
200	721	616			801,08	404,3	813,4	410,5	936,6	472,5
300	1094	931			1215,03	413,95	1233,65	420,25
400	1478	1253			1640,89	425,86	1665,95	432,3
500	1871	1582	2029,2		2076,66	435,77	2108,3	442,35
600	2272	1919	2463,9	434,7	2521,47	444,81	2559,85	451,55
700	2684	2265	2910,5	446,6	2978,45	456,98	3023,75	463,9
800	3110	2614	3371,4	460,9	3449,82	471,37	3502,1	478,35
900	3543	2962	3839,2	467,8	3928,06	478,24	3987,3	485,2
1000	3985	3320	4317	477,8	4416,6	488,54	4483	495,7
1100	4428	3688	4796,8	479,8	4907,44	490,84
1200	4873	4056	5278,6	481,8	5400,28	492,84
1300	5331	4424	5773,4	494,8
1400	5798	4801	6278,1	504,7
1500	6261	5179	6778,9	500,8
1600	6731	5556	7286,6	507,7
1700	7205	5934	7798,4	511,8
1800	7682	6311	8313,1	514.7
1900	8165	6699	8834,9	521,8
2000	8647	7086	9355,6	520,7
2100	9134	7473	9881,3	525,7
2200	9623	7860	10409	527,7

Тепловой расчет котельного агрегата

3.1Тепловой баланс и расход топлива

Табл.3.1

Рассчитываемая величина	Обозначение	Размерность	Формула или обоснование	Расчет или данные чертежей
Располагаемая теплота топлива	Q^p_p	ккал/нм³	Q^p_p	8710
Температура уходящих газов	t_ухг	°С	Задана	120
Энтальпия	1ух	ккал/нм³	по i- ϑ таблице	432,6 (a=l,35)
Температура холодного воздуха	t ХВ	°С	задана	30
Энтальпия холодного воздуха	1°ХВ	ккал/нм³	по i- ϑ таблице	91,8
Потери теплоты
от химического недожога	qз	%	по табл.4	0,5
от механического недожога	q4	%	-	0
с уходящими газами	q2	%	((1ух-аух1°ХВ)(100- q4))/ Q^p_p	((432,6-1,3591,8)(100-0))/8710=3,54
в окружающую среду	q 5	%	по рис. 1	0,58
с теплотой шлаков	q6	%	-	0
Сумма тепловых потерь	Ʃq	%	q2+q₃+ q4 +q 5+q6	3,54+0,5+0+0,58+0 = 4,62
Коэффициент полезного действия котельного агрегата	Ƞк.а	%	100-Eq	100-4,62=95,38
Давление перегретого пара за котельным агрегатом	Рпп	кгс/см²	Рпп	100
Температура перегретого пара	tпп	°С	tпп	510
Расход первично- го пара	Dпп	т/ч	задано	230
Энтальпия перегретого пара за котельным агрегатом	i'пп	ккал/ч	по таблицам термодинамических свойств воды и водяного пара	812,26
Давление питательной воды	Рпв	кгс/см²	Рпв	125
Температура питательной воды	tnв	°С	tnв	215

Табл.3.1

Энтальпия питательной воды	i'п.в	ккал/ч	по таблицам термодинамических свойств воды и водяного пара	221
Энтальпия продувочной воды	i'кип	кал/ч	по таблицам термодинамических свойств воды и водяного пара	330,8
Количество пара на непрерывную продувку	Dnp	кг/час	0,01 * р * D	0,012%230000=4600
Теплота, полезно используемая в агрегате	Qк.а	кДж/ч	D * (iпп-iпв)+ Dnp*(iкип-iпв)	230000* (812,26-221)+4600(330,8 221) =136,4910⁶
Полный расход топлива	В	нм³/ч	(Qк.а100)/ (Q^p_p Ƞк.а)	(136,491000000100)/(8710*95,38)= 16429,53
Расчетный расход	Bp	нм³/ч	В*(1- q4/100)	16429,53
Коэффициент сохранения тепла	ϕ		ϕ =1-( q 5/ Ƞк.а+ q 5)	ϕ =1-(0,58/(95,38+0,58))=0,99

3.2 Расчет воздухоподогревателя

Табл. 3.2

Рассчитываемая величина	Обозначение	Размерность	Формула или обоснование	Расчет или данные чертежей
Диаметр и толщина стенки труб	d х s	мм	по конструктивным данным	40x1,5
Поверхность нагрева	н_р	м²	по конструктивным данным	7400
Относительный поперечный шаг		S1/d	по конструктивным данным	1,5
Относительный продольный шаг		S2/d	по конструктивным данным	1,05
Сечение для прохода газов	F_г	м²	по конструктивным данным	11,2
Сечение для прохода воздуха	FВ	м²	по конструктивным данным	21,2
Температура воздуха на входе	t'	°С	задана	30
Энтальпия воздуха на входе	I’	ккал/нм³	по I-ϑ таблице	91,8
Температура воздуха на выходе	t"	°С	принимаем	175
Энтальпия воздуха на выходе	I"	ккал/нм³	по I-ϑ таблице	539
Тепловосприятие ступени по балансу	Qб	ккал/нм³	(β”+Δавп/2 )*( I"- I’)	(1,05+0,22/2)*(539-91,8)=518,75
Температура газов на выходе из ВП	ϑух	°С	задана	120
Энтальпия газов на выходе из ВП	Iух	ккал/нм³	по I-ϑ таблице	432,6

Табл. 3.2

Энтальпия газов на входе в ВП	I’		Iух+( Qб/φ)- Δахч* I°хв	432,6+(518,75/0,99)-0,22*91,8=936,39
Средний температурный напор	Δt	°С	ϑ ср - tср	180,95-102,5=78,45
Температура газов на входе в ВП	ϑ’	°С	по I-ϑ таблице	241,9
Средняя температура воздуха	tср	°С	(t’+t”)/2	(30+175)/2=102,5
Средняя температура стенки	tст	°С	(Х1 ϑ ср+ Х2 tср)/( Х1 +Х2)	(180,95+102,5)/2=141,72
Средняя температура газов	ϑ ср	°С	(ϑ’+ ϑух)/2	(241,9+120)/2=180,95
Средняя скорость газов	ωг	м/с	( BpVг(ϑ ср+273))/(Fг 3600*273)	(16429,5314,298(180,95+273))/ (11,23600273)=9,68
Средняя скорость воздуха	ωв	м/с	(BpV°(β”хч+Δахч/2)* (tср +273))/ (3600273Fв)	(16429,539,68(1,05+0,22/2)( 102,5+273))/(3600273*21,2)=3,31
Коэффициент теплоотдачи от газа к стенке	г ак=а1	ккал/ м2ч°С	См* СфСГан	0,91,251,34*42=63,31
Коэффициент теплоотдачи от стенки к воздуху	в ак=а2	ккал/ м2ч°С	См* СфСГан	0,91,141,82*21,8=40,70
Коэффициент использования поверхности нагрева	ξ	-	по таблице 6	0,65
Коэффициент теплопередачи	k	ккал/ м2ч°С	ξ ((а1а2)/( а1+а2))	0,65((63,3140,70)/(63,31 + 40,70))=16,10
Температурный напор на выходе газов	Δt1	°С	Δt1= ϑух-t'	120-30=90
Температурный напор на входе газов	Δt2	°С	Δt2 = ϑ’- t"	241,9-175=66,9
Больший перепад температур	Δtб	°С	Δtб = t"- t'	175-30=145
Меньший перепад температур	Δtм	°С	Δtм= ϑ’- ϑух	241,9-120=121,9
Параметр Р	Р		Р= Δtм/( ϑ’- t')		121,9/(241,9-30)=0,57
Параметр R	R		R= Δtб / Δtм		145/121,9=1,18
Коэффициент Ψ	Ψ		по рис.22		0,9

Табл.3.2

Температурный напор	Δt		Ψ*(( Δt1 + Δt2) /2)	0,9*((90+66,9)/2)=70,6
Тепловосприятие воздухо подогрева теля по уравнению теплопередачи	Qт	ккал/нм³	(KНр Δt)/ Bp	(16,10740070,6)/16429,53=511,96
Относительная величина тепловосприятий	Q	%	(Qт*100)/ Qб	(511,96*100)/518,75=98,69

3.3 Расчет топки

Табл.3.3

Расчитываемая величина	Обозначение	Размерность	Формула или обоснование	Расчет или данные чертежей
Объем топки	Vт	м³	по конструктивным данным	1210
Поверхность стен топки занятая экранами	Fэкр	М²	по конструктивным данным	689,19
Полная поверхность стен	Fст	М²	по конструктивным данным	695,93
Диаметр экранных труб	d	мм	по конструктивным данным	76
Шаг экранных труб	s	мм	по конструктивным данным	95
Угловой коэффициент гладкотрубных экранов	χ		по графику	0,96
Полная лучевоспринимающая поверхность	Нл	М²	Χ*Fэкр	0,96*689,19=661,62
Эффективная толщина излучаемого слоя	S	м	3,6* Vт/ Fст	3,6*1210/689,19=6,32
Температура горячего воздуха	t"	°С	из расчета ВП	175
Энтальпия горячего воздуха	I"	ккал/нм³	из расчета ВП	539
Температура воздуха на входе	t'	°С	задано	30
Энтальпия воздуха на входе	ϑ’	ккал/нм³	по I-ϑ таблице	91,8
Тепло вносимое в топку с воздухом	Qв	ккал/нм³	(ат-Δ ат)Iгв+ Δ атIхв	(1,1-0)539+091,8=592,9

Табл.3.3

Полезное тепловыделение в топке	Qт	ккал/нм³	((Q^p_p*(100- q3- q4- q5))/ (100- q4))+ Qв	((8710*(100-0,5-0-0,58))/(100-0))+592,9=9208,83
Теоретическая температура горения	ϑа	°С	по I-ϑ таблице	1965
Температура газов на выходе из топки	ϑт	°С	принимаем	1060
Энтальпия газов на выходе из топки	I"т	ккал/нм³	по I-ϑ таблице	4266,98
Средняя суммарная теплоемкость	Vccр	ккал/нм^3* °С	(Qт- I"т)/( ϑа- ϑт)	(9208,83-4266,98)/(1965-1060)= 5,46
Относительное положение максимума температур по высоте топки	χт		χт =hг/Нг	5580/17280=0,323
Коэффициент учитывающий относительное положение ядра факела по высоте топки	М		М=0,54-0,5* χт	0,54-0,5*0,323=0,379
Произведение	Р rn s	м*кгс/см2	Рrns	10,2716,32=1,713
Коэффициент ослабления лучей трехатомными газами	kг	1/ м*кгс/см2	по рис.11	0,37
Соотношение содержаний углерода и водорода в рабочей массе топлива	Ср/Нр		Ср/Нр=0,12Σm/nCmHn	0,12(195,7/4+21,9/6+30,5/ 8+40,3/10+50,1/12)=2,989
Коэффициент ослабления лучей сажистыми частицами	kс	1/ м*кгс/см2	0,03(2-ат)((1,6* ϑт)/(1000- 0,5))* Ср/Нр	0,03(2-1,1)((1,61050)/(1000- 0,5)) 2,989=0,136
Оптическая толщина	kPS		P* rnS kг	1,713*0,37=0,633
Степень черноты светящейся части пламени	асв		1-е-( kг* rn+ kс)*pS	1-е-(0,370,271+0,136)6,32= 0,644
Эффективная степень черноты несветящегося пламени	аг		1-е- kг* rn* pS	1-е-0,370,2716,32=0,355

Табл.3.3

Степень черноты факела	аф		m* асв+(1-m)* аг по рис.10	0,10,644+(1-0,1)0,355=0,3839 (0,46)
Коэффициент тепловой эффективности Гладкотрубных экранов	ψ		ψ = ζ * χ	0,65*0,96=0,624
Коэффициент учитывающий относительное заполнение топки	m		при ВQ^p_н/ Vт< 350* 10³	0,1
Коэффициент загрязнения экранов	ζ		по табл.6	0,65
Степень черноты топочной камеры	ат		по рис.8	0,52
Действительная температура газов на выходе из топки	ϑт”	°С	(ϑ а/(М((4,910^-8* ψ* Fст* ат * ϑа^3)/( ϕВрVccр))^0,6)+1)-273	(1965/((0,379(4,910^(-8)0,624695,93* 0,52(1965^(3))/(0,9916429,53*5,46))^0,6)+1)-273=1002
Энтальпия газов на выходе из топки	I"т	ккал/нм³	по I-ϑ таблице	4033,5
Количество тепла, воспринятого в топке	Qтл	ккал/нм³	ϕ *(Qт- I"т)	0,99*(9208,83-4033,5)=5123,27
Средняя тепловая нагрузка лучевоспринимающей поверхности	qл	ккал/нм³*ч	(Вр* Qтл)/Нлт	(16429,53*5123,27)/661,62= 127222,5
Теплонапряжение топочного объема	qv	ккал/нм³*ч	(Вр*Qр)/Vт	(16429,53*8710)/1210=118265,45

3.4 Расчет пароперегревателя

Табл.3.4

Расчитываемая величина	Обозначе ние	Размер- ность	Формула или обоснование	Расчет или данные чертежей
Диаметр труб	d	мм	По конструктивным данным	38
Толщина стенки	S	мм	По конструктивным данным	4.5
Шаг продольный	S2	мм	По конструктивным данным	71,7
Шаг поперечный	S1	мм	По конструктивным данным	95
Поверхность нагрева	Н	м ²	По конструктивным данным	601

Табл.3.4

Сечение для прохода газов	Fг	м ²	По конструктивным данным	20,9
Сечение для прохода пара	fп	м ²	По конструктивным данным	0,09
Относительный поперечный шаг	Ϭ1	S1/d	По конструктивным данным	95/38=2,5
Относительный продольный шаг	Ϭ2	S2/d	По конструктивным данным	71,7/38=1,9
Общее число труб	Z	шт	По конструктивным данным	106*14=1482
Эффективная толщина излучаемого слоя	S	м	0,9d((4 S1* S2)/(Пd²))-1)	0,90,038((40,0950,0717)/ (3,140,038^2)-1)=0,171
Температура газов на входе в КПП	ϑ’	°С	принимаем	963
Энтальпия газов на входе в КПП	I'	ккал/нм³	по I-ϑ таблице		3837,55
Температура газов на выходе из КПП	ϑ”	°С	принимаем		783
Энтальпия газов на выходе из КПП	I”	ккал/нм³	по I-ϑ таблице		3043,91
Средняя температура газов	ϑср	°С	(ϑ’+ ϑ”)/2		(963+783)/2=873
Энтальпия холодного воздуха	I'ХВ	ккал/нм³	по I-ϑ таблице		91,8
Тепловосприятие поверхности	Qб	ккал/нм³	ϕ( I'- I”+ Δакпп I'ХВ)		0,99( 3837,55-3043,91+0,03 91,8)=788,43
Температура пара на выходе из пароперегревателя	t”	°С	по конструктивным данным		510
Энтальпия пара на выходе из пароперегревателя	I”	ккал/нм³	по таблицам термодинамических свойств воды и водяного пара		812,83
Температура пара на входе в пароперегреватель	t′	°С	по конструктивным данным		460
Энтальпия пара на выходе из пароперегревателя	I'	ккал/нм³	I”- Qб* (Bp/D)		812,83-788,43*(16429,53/ 230000)=756,51
Больший перепад температур	Δ tб	°С	ϑ’- t”		963-510=453

Табл. 3.4

Меньший перепад температур	Δ tм	°С	ϑ” - t′	783-460=323
Температурный напор в КПП	Δ t	°С	(Δtб+Δtм)/(2,3*lg(Δtб/Δtм)) или ϑср- tср	873-485=388
Средняя температура пара	tср	°С	(t′+ t”)/2	(460+510)/2=485
Произведение	РnS	м*кгс/см²	Рrns	10,2650,171=0,0453
Коэффициент ослабления лучей трехатомными газами	Кг	1/ (м*кгс/см²)	по рис.11	3,2
Оптическая толщина	kPS		KrrпPS	3,20,2651*0,171=0,145
Средняя скорость газов	ωг	м/с	(ВрVг( ϑср+273))/ (3600273Fг)	(16429,5312,134(873+273))/ (360027320,9)=11,12
Коэффициент теплоотдачи конвекцией	aк	ккал/м²ч°С	СфСсСz*ан по рис.15	1,140,981*81=90,49
Удельный объем пара	υуд	м³/кг	по таблицам термодинамических свойств водяного пара	0,034134 (при Р=9,8 Мпа) (Р=100кгс/см²)
Средняя скорость пара	ωп	м/с	(Dпеυуд)/(fп3600)	(2300000,034134)/ (0,093600)=24,23
Коэффициент теплоотдачи от стенки к пару	а2	ккал/м²ч°С	Сd*анк по рис.17	0,97*2350=2279,5
Температура стенки	tз	°С	t+Δt,где Δt=25°С	485+25=510
Коэффициент теплоотдачи излучением	ал	ккал/м²ч°С	анасг по рис.20	1700,030,97=4,95
Коэффициент теплоотдачи от газов к стенке	а1	ккал/м²ч°С	ξ *( aк+ ал) , где ξ=0,65	0,65*(90,49+4,95)=62,03
Коэффициент тепловой эффективности	Ψ		стр.32	0,85
Коэффициент теплопередачи	k		(Ψа1)/(1+(а1/а2))	(0,85*62,03)/(1+(62,03/2279,5))= 51,329
Теплота, воспринят. расчитываемой поверхностью конвекцией и излучением	Qт	ккал/нм³	(kНΔt)/Вр	(51,329601388)/16429,53= 728,52

Табл. 3.4

Относительная величина тепловосприятий

(Qт*100)/Qб

(728,52*100)/788,43=92,4

3.5 Расчет экономайзера.

Табл. 3.5

Расчитываемая величина	Обозначе- ние	Размер- ность	Формула или обоснование	Расчет или данные чертежей
Диаметр труб	d	мм	По конструктивным данным	38
Толщина стенки	S	мм	По конструктивным данным	4,5
Шаг продольный	S2	мм	По конструктивным данным	41
Шаг поперечный	S1	мм	По конструктивным данным	95
Число рядов	Z2	шт	По конструктивным данным	40
Поверхность нагрева	Н	м ²	По конструктивным данным	1108,5
Сечение для прохода газов	Fг	м ²	По конструктивным данным	21,49
Сечение для прохода рабочего тела	fв	м ²	По конструктивным данным	0,04
Относительный поперечный шаг	Ϭ1	S1/d	По конструктивным данным	95/38=2,5
Относительный продольный шаг	Ϭ2	S2/d	По конструктивным данным	41/38=1,07
Эффективная толщина излучаемого слоя	S	м	0,9d((4/р)(S1S2)/d²)-1	0,90,038((4/3,14)(0,0950,041)/ 0,038^2)-1=0,08
Температура газов на входе	ϑ’	°С	принимаем	460
Энтальпия газов на входе	I'	ккал/нм³	по I-ϑ таблице	1721,32
Температура газов на выходе	ϑ”	°С	принимаем	287
Энтальпия газов на входе	I”	ккал/нм³	по I-ϑ таблице	1046,59
Тепловосприятие поверхности	Qб	ккал/нм³	(I'- I”+ ∆a_эJ⁰_хв)* φ	(1721,32-1046,59+0,0291,8)0,99 =669,8
Температура воды на входе	t_пв_’	°С	По конструктивным данным	145

Табл. 3.5

Энтальпия питательной воды на входе	I'_пв	ккал/нм³	по таблицам термодинамических свойств водяного пара	618
Температура питательной воды на выходе	t_пв”	°С	По конструктивным данным	215
Энтальпия питательной воды на выходе	I”	ккал/нм³	по таблицам термодинамических свойств водяного пара	925,18
Температурный напор на входе	∆t′	°С	J′- t"	450-215=235
Температурный напор на выходе	∆t"	°С	J"- t′	287-145=142
Средний температурный напор	∆t	°С	∆t′ - ∆ t" 2,3lg∆t′/∆t" ИЛИ ϑср- tср	230 - 132 2,3lg*230/132=183,5
Средняя температура воды	t_ср	°С	(t_пв_’₊ t_пв”)/2	(145+215)/2=180
Средняя температура газов	J_ср	°С	(ϑ’+ ϑ”)/2	(450+287)/2=368,5
Объем дымовых газов	V_г	м³	по табл.2.1	12,331
Средняя скорость газов	ω_г	м/с	В_р V_г( J_ср+273) 3600F_ 273	(16429,53 12,331(368,5+283))/ (360021,49273)=6,24
Коэффициент ослабления лучей 3-х атомными газами	Кг	1/ (м*кгс/см²)	по рис.11	6,8
Произведение	PnS		PrпS	10,2610,08=0,02088
Оптическая толщина	kPS		KrrпPS	6,8*0,02088=0,142
Коэффициент теплоотдачи конвекцией	aк	ккал/м²ч°С	СфСсСz*ан по рис.15	0,881,21*57=60,19
Температура загрязненной стенки	t_зст	°С	t_ср+∆t	180+183,5=363,5
Степень черноты продуктов сгорания	а		1-е^-кр^s	1-е^-0,142=0,723
Коэффициент теплопередачи излучением	a_л	ккал/м²ч°С	a_нС_га по рис.20(для незапылен-ного потока)	320,930,723=21,51
Температура стенки	tз	°С	t+Δt,где Δt=25°С	180+25=205

Табл. 3.5

Коэффициент загрязнения	έ	м²ч °С ккал	при сжигании газа,стр.29	0
Коэффициент теплоотдачи от газов к стенке	а1	ккал/м²ч°С	ξ *( aк+ ал) , где ξ=0,65	0,65*(60,19+21,51)=53,1
Коэффициент теплопередачи	k	ккал/м²ч°С	а1/(1+ έ*а1)	53,1/(1+0*53,1)=53,1
Теплота, воспринят. расчитываемой поверхностью конвекцией и излучением	Q_т	ккал/нм³	(kНΔt)/Вр	(53,11108,5183,5)/16429,53=657,41
Относительная величина тепловосприятий	Q	%	Q_δ- Q_т*100 Q_δ	((669,8-657,41)/669,8)*100=1,84

Заключение

В ходе данной курсовой работы был произведен проверочный расчет котлоагрегата

ПК-14, топливом для которого является газ газопровода ”Игрим-Пунга”. Определены по

известным конструктивным данным геометрические характеристики поверхностей котель-

ного агрегата. В работе выполнены расчет теплового баланса и получен расход топлива,

расчет топки котла, расчет конвективных поверхностей нагрева - воздухоподогревателя,

пароперегревателя, экономайзера.

Дата добавления: 2019-03-09; просмотров: 142; Мы поможем в написании вашей работы!

Поделиться с друзьями:

⇐ Предыдущая 12

Мы поможем в написании ваших работ!