Кафедра:
теплотехники
КУРСОВОЙ ПРОЕКТ
з дисциплины:
„Котельные установки промышленных предприятий”
Исходные данные
Сорт (марка) топлива -
Межреченское Г
Тип котла - ТП-35
|
|
|
|
| 100 | 202 | 170 |
| 200 | 408 | 360 |
| 300 | 621 | 545 |
| 400 | 840 | 733 |
| 500 | 1066 | 925 |
| 600 | 1295 | 1122 |
| 700 | 1531 | 1325 |
| 800 | 1774 | 1529 |
| 900 | 2022 | 1732 |
| 1000 | 2278 | 1992 |
| 1100 | 2525 | 2157 |
| 1200 | 2778 | 2372 |
| 1300 | 3038 | 2587 |
| 1400 | 3302 | 2808 |
| 1500 | 3564 | 3029 |
| 1600 | 3830 | 3250 |
| 1700 | 4097 | 3470 |
| 1800 | 4365 | 3691 |
| 1900 | 4638 | 3918 |
| 2000 | 4908 | 4144 |
| 2100 | 5083 | 4371 |
tк -
30 ºС
tпв -
100ºС
tпс -
430ºС
Р - 3,7 МПа
Wр
- 8%
Ар
- 25,8 %
Sк
р
- 2,3%
Sор
р
- 0,8 %
Wр
макс
- 10% - влажность
Ар
макс
- 35,0 % - зольность
Wги
- 1,5 % - влажность гигроскопическая
Wп
- 1,55% - влажность 103
кг/ккал
Ап
- 5,01% - зольность 103
кг/ккал
Vг
- 38,01
% - выход летучих на горючую массу
Qг
б
- 8250 - теплота сгорания по бомбе, ккал/ кг
V0
= 5,66
VRO2
= 1,02
V0
N2
= 4,48
V0
Н2
О = 0,59
Vr
0
= 6,09
Qн
р
= 5250 ∙ 4,2 = 21630кДж/кг
Таблица 1-1 Присосы воздуха по газоходам Δα и расчётные коэффициенты избытка воздуха в газоходах α ''
| Участки газового тракта | Δα | α '' |
Топка и фестон |
0,10 |
1,25 |
| Перегреватель (IIступень) | 0,03 |
1,28 |
| То же (Iступень) | 0,02 | 1,30 |
Экономайзер стальной (IIступень) |
0,03 |
1,33 |
| Экономайзер стальной (Iступень) | 0,03 |
1,39 |
Воздухоподогреватель трубчатый (IIступень) |
0,03 |
1,36 |
| воздухонагреватель трубчатый (Iступень) | 0,03 |
1,42 |
Таблица 1-2 Характеристика продуктов сгорания в газоходах парогенератора
|
Величина
|
Единицы
|
Газоходы
|
||||||
| Топка и фестон
|
ІІ ступень перегревателя
|
І ступень перегревателя
|
ІІ ступень экономайзера
|
ІІ ступень воздухоподогревателя
|
І ступень экономайзера
|
ІІ ступень воздухоподогревателя
|
||
| Коэффициент избытка воздуха средний | - |
1.25 |
1.28 |
1.3 |
1.33 |
1,36 |
1.39 |
1.42 |
| vRO2
|
1.02 | 1.02 | 1.02 | 1.02 | 1.02 | 1.02 | 1.02 | |
|
|
|
0.61 |
0.61 |
0.61 |
0.62 |
0.62 |
0.62 |
0.62 |
|
|
|
7.52 |
7.69 |
7.80 |
7.98 |
8.15 |
8.32 |
8.49 |
- |
0.13 |
0.13 |
0.13 |
0.12 |
0.12 |
0.12 |
0.12 |
|
- |
0.08 |
0.07 |
0.07 |
0.07 |
0.07 |
0.07 |
0.07 |
|
|
|
- |
0.21 |
0.20 |
0.20 |
0.19 |
0.19 |
0.19 |
0.19 |
|
|
|
32.5 |
31.8 |
31.4 |
30.7 |
30.7 |
29.4 |
28.8 |
Таблица 1-3 Энтальпия теоретического объёма воздуха и продуктов сгорания топлива, кДж/кг.
| V, ºС | I0
B = V0 (ct) в |
IRO2
= =VRO2 (Cύ) RO2 |
I0
= V0
|
I0
∙ (Cύ) ∙H2
|
I0
+ I0
|
| 25 | 221 | - | - | - | - |
| 100 | 748 | 173 | 583 | 90 | 846 |
| 200 | 1506 | 365 | 1165 | 180 | 1710 |
| 300 | 2281 | 571 | 1757 | 274 | 2602 |
| 400 | 3068 | 788 | 2361 | 351 | 3500 |
| 500 | 3872 | 1016 | 2975 | 469 | 4460 |
| 600 | 4698 | 1247 | 3602 | 571 | 5420 |
| 700 | 5542 | 1491 | 4239 | 677 | 6407 |
| 800 | 6396 | 1739 | 4897 | 788 | 7424 |
| 900 | 7251 | 1991 | 5569 | 890 | 8450 |
| 1000 | 8128 | 2247 | 6246 | 1018 | 9511 |
| 1100 | 9028 | 2507 | 6922 | 1137 | 10566 |
| 1200 | 9928 | 2772 | 7594 | 1258 | 11624 |
| 1400 | 12317 | 3305 | 9001 | 1510 | 13816 |
| 1600 | 13601 | 3843 | 10408 | 1771 | 16022 |
| 1800 | 15447 | 4390 | 11837 | 2041 | 18268 |
| 2000 | 17343 | 4940 | 13279 | 2335 | 20554 |
| 2200 | 19239 | 5495 | 14740 | 2596 | 22831 |
Таблица 1-4 Энтальпия продуктов сгорания в газоходах кДж/кг
|
|
Участки газового тракта
|
|||||||||||||||
| Топка | ІІ перегре-ватель | І перегре-ватель | ІІ эконо-майзер |
ІІ воздухоподогреватель |
І эконо-майзер |
І воздухо-подогреватель | ||||||||||
|
|
||||||||||||||||
| 100 | 848 | 714 | 1254 1349 1210 1289 1317 1341 1333 1349 1352 1358 1385 1371 974 |
1193 1230 1261 1280 1382 1231 |
1191 1210 1247 1278 1296 1404 |
1181 1215 1235 1273 1303 1322 |
1105 | 1153 1174 1204 1240 1259 |
1127 | 1177 1197 1228 1263 |
1148 | 1201 1220 |
||||
| 200 | 1714 | 1512 | 2258 | 2304 | 2349 | |||||||||||
| 300 | 2608 | 2289 | 3363 | 3432 | 3501 | 3569 | ||||||||||
| 400 | 3528 | 3079 | 4452 | 4544 | 4636 | 4729 | ||||||||||
| 500 | 4477 | 3885 | 5565 | 5643 | 5759 | 5876 | 5992 | |||||||||
| 600 | 5439 | 4712 | 6758 | 6853 | 6994 | 7135 | ||||||||||
| 700 | 6430 | 5565 | 7988 | 8100 | 8267 | |||||||||||
| 800 | 7451 | 6422 | 9057 | 9249 | 9378 | 9570 | ||||||||||
| 900 | 8492 | 7274 | 10311 | 10529 | 10674 | 10892 | ||||||||||
| 1000 | 9568 | 8366 | 11660 | 11911 | 12078 | |||||||||||
| 1100 | 10605 | 9059 | 12870 | 13142 | ||||||||||||
| 1200 | 11668 | 9962 | 14159 | |||||||||||||
| 1300 | 12760 | 10865 | 15476 | |||||||||||||
| 1400 | 13868 | 11794 | 16817 | |||||||||||||
| 1500 | 14969 | 12722 | 18150 | |||||||||||||
| 1600 | 16086 | 13650 | 19499 | |||||||||||||
| 1700 | 17207 | 14574 | 20851 | |||||||||||||
| 1800 | 18333 | 15502 | 22209 | |||||||||||||
| 1900 | 19480 | 16456 | 23594 | |||||||||||||
| 2000 | 20614 | 17405 | 24965 | |||||||||||||
| 2100 | 21349 | 18358 | 25939 | |||||||||||||
Таблица 1-5 Расчёт теплового баланса парогенератора и расход топлива
| Величины | Единица
|
Расчёт
|
||
Наименование |
Обозначение | Расчётные формулы или способ определения | ||
| Располагаемая теплота топлива | ++ | кДж/кг |
21630+0+0=21630 | |
| Потеря теплоты от химической неполноты сгорания топлива | По табл.4 - 3 |
% |
0.5 |
|
| Потеря теплоты от механической неполноты сгорания топлива | То же |
% |
3 |
|
Температура уходящих газов |
По заданию |
100 | ||
Энтальпия уходящих газов |
По - таблице |
кДж/кг |
2231 | |
| Температура воздуха в котельной | По выбору |
30 | ||
| Энтальпия воздуха в котельной | По - таблице | кДж/кг | 221 | |
Потеря теплоты с уходящими газами |
|
% |
|
|
| Потеря теплоты от наружного охлаждения | По рис.3 - 1 |
% |
1.1 | |
Сумма тепловых потерь |
+++ | % |
8.5+0.5+3+1.1=13 | |
К.П.Д. парогенератора |
100 - | % |
100 - 13= 87 | |
Коэффициент сохранения теплоты |
|
1 - | ||
| Паропроизводительность агрегата | По заданию |
9.72 | ||
Давление пара в барабане |
То же |
МПа |
3.7 | |
| Температура перегретого пара | То же |
430 | ||
| Температура питательной воды | То же |
100 | ||
| Удельная энтальпия перегретого пара | По табл. VI-8 |
кДж/кг |
3290 | |
| Удельная энтальпия питательной воды | По табл. VI-6 |
кДж/кг |
390 | |
| Значение продувки | По выбору | % | 4.5 | |
Полезно используемая теплота в агрегате |
|
( - ) + + ( - ) |
кВт |
|
Полный расход топлива |
|
|
||
Расчётный расход топлива |
|
|
|
|
Таблица 1-6 Расчёт конструктивных характеристик топки
Величины |
Единица | Расчёт |
||
Наименование |
Обозначение | Расчётные формулы или способ определения | ||
| Активный объём топочной камеры | По конструктивным размерам | 206 | ||
Тепловое напряжение объёма топки: расчётное допустимое |
|
/ По табл.4 - 3 |
кВт/ кВт/ |
210 |
Количество горелок |
|
По табл. III - 10 |
шт. |
2 |
Теплопроизводи-тельность горелки |
|
1.25 | МВт |
|
Тип горелки |
- |
По табл. III - 6 |
- |
ТКЗ - ЦКТИ, ГУ - 11 №3 |
Таблица 1-7 Расчет полной площади поверхности стен топки Fст
и площади лучевоспринимающей поверхности топки Нл
| Величина | Единица | Стены топки | Выходное окно топки | Суммарная площадь | |||
| Наименование | Обозначение | Фронтовая и свод | Боковые | задняя | |||
| Общая площадь стены и выходного окна | Fст
|
м2
|
74 | 87 | 41 | 20 | 222 |
| Расстояние между осями крайних труб | b | м | 4,66 | 4,072 | 4,66 | 4,66 | - |
| Освещенная длина труб | lосв
|
м | 13,8 | 9,9 | 8,5 | 4,3 | - |
Площадь, занятая лучевоспринимающей поверхностью: полная покрытая торкретом открытая |
F Fзакр
Fоткр
|
м2
м2
м2
|
64,4 14 50,4 |
80,6 15 65,6 |
39,6 39,6 |
20,0 20,0 |
204,6 29 175,6 |
| Наружный диаметр экранных труб | d | мм | 60 | 60 | 60 | 60 | - |
| Шаг экранных труб | s | мм | 110 | 110 | 80 | - | - |
| Расстояние от оси экранных труб до кладки (стены) | l | мм | 60 | 60 | 60 | - |
- |
| Отношение | s/d | - | 1,83 | 1,83 | 1,33 | - | - |
| Отношение | l/d | - | 1 | 1 | 1 | - | - |
| Угловой коэффициент экрана | x | - | 0,90 | 0,90 | 0,96 | 1,00 | - |
| Площадь лучевоспринимающей поверхности открытых экранов | Hл.откр
|
м2
|
45,4 | 59,4 | 38,2 | 20,0 | 163 |
| Площадь лучевоспринимающей поверхности экранов, покрытых торкретом | Hл.закр
|
м2
|
14 | 15 | - | - | 29 |
Таблица 1-8 Поверочный расчёт теплообмена в топке
Величины |
Единица |
Расчёт |
||
Наименование |
Обозна- чение |
Расчётные формулы или способ определения | ||
| Суммарная площадь лучевоспринимающей поверхности | По конструктивным размерам |
|
192 | |
| Площадь лучевоспринимающей поверхности открытых экранов |
|
То же |
|
163 |
| Площадь лучевоспринимающей поверхности закрытых экранов |
|
То же |
|
29 |
| Полная площадь стен топочной камеры | То же |
222 | ||
| Коэффициент тепловой эффективности лучевоспринимающей поверхности |
|
- |
||
Эффективная толщина излучающего слоя пламени |
|
3.6 |
|
|
Полная высота топки |
По конструктивным размерам |
|
10.6 | |
| Высота расположения горелок | То же |
|
2.6 | |
| Относительный уровень расположения горелок | / | - |
0.245 | |
| Параметр, учитывающий характер распределения температуры в топке |
|
0.59 - 0.5 |
- |
0.59-0.50.245=0.467 |
| Коэффициент избытка воздуха на выходе из топки | По табл.4 - 3 |
- |
1.2 |
|
Присос воздуха в топке |
По табл.2 - 1 |
- |
0.1 | |
| Присос воздуха в системе пылеприготовления | То же |
- |
0.1 | |
| Температура горячего воздуха | По предварительному вибору |
350 | ||
Энтальпия горячего воздуха |
По - таблице |
кДж/кг |
3143.5 | |
| Энтальпия присосов воздуха | То же |
кДж/кг |
229.2 | |
Количество теплоты, вносимое в топку воздухом |
|
(--) + + (+) |
кДж/кг |
(1.2 - 0.1 - 0.1) 3143.5 + + (0.1+0.1) 229.2 = 3189.34 |
Полезное тепловыделение в топке |
|
+ +- |
кДж/кг |
+ 3189.34= 24708 |
| Адиабатическая температура горения | По - таблице |
1906 | ||
| Температура газов на выходе из топки | По предварительному вибору |
1000 | ||
| Энтальпия газов на выходе из топки | По - таблице |
кДж/кг |
11850 | |
| Средняя суммарная теплоёмкость продуктов сгорания |
|
кДж/ (кгК) |
||
Объёмная доля: водяных паров трёхатомных газов |
|
По табл.1 - 2 То же |
0.08 0.14 |
|
| Суммарная объёмная доля трёхатомных газов | + | - |
0.08 + 0.14 = 0.22 | |
Произведение |
МПа |
0.1∙ 0.22 ∙ 3.35 = 0.074 | ||
Коэффициент ослабления лучей: трёхатомными газами золовыми частицами частицами кокса |
|
По рис.5 - 5 По рис.5 - 6 По п.5 - 2 |
1/ (МПа) 1/ (МПа) 1/ (МПа) |
9.6 0.057 10 |
Безразмерные параметры |
|
По п.5 - 2 То же |
0.5 0.1 |
|
Коэффициент ослабления лучей топочной средой |
|
++ | 1/ (МПа) |
9.6 ∙ 0.22 + 0.057 ∙ 18.5 + 10 ∙ 0.5 ∙0.1= =3.67 |
| Суммарная сила поглащения топочного объёма |
|
|
3.67 0.13.35 = 1.23 | |
Степень черноты факела |
По рис.5 - 4 |
- |
0.77 |
|
Степень черноты топки |
По рис.5 - 3 |
- |
0.91 | |
Тепловая нагрузка стен топки |
|
кВт/ |
||
| Температура газов на выходе из топки | По рис.5 - 7 |
1115 | ||
| Энтальпия газов на выходе из топки | По - таблице |
кДж/кг |
13360 | |
| Общее тепловосприятие топки | (-) | кДж/кг |
0.988 (25126 - 13360) = 11625 | |
| Средняя удельная тепловая нагрузка лучевоспринимающих поверхностей топки |
|
|
кВт/ |
|
Таблица 1-9 Поверочный расчёт фестона
| Величины | Единица |
Расчёт |
||
| Наименование | Обозначение | Расчётные формулы или способ определения | ||
| Полная площадь поверхности нагрева | По конструктивным размерам | 42 | ||
| Площадь поверхности труб боковых экранов, находящихся в зоне фестона |
|
То же |
|
4 |
| Диаметр труб | То же | |||
Относительный шаг труб: поперечный продольный |
/ / |
То же То же |
4 3.5 |
|
| Кол-во рядов труб по ходу газов | То же |
шт. |
3 |
|
| Кол-во труб в ряду | То же | шт. | 16 | |
| Площадь живого сечения для прохода газов | АВ- | 13.3 | ||
| Эффективная толщина излучающего слоя |
|
0.9 () |
|
0.85 |
| Температура газов перед фестоном | Из расчёта топки | 1008 | ||
| Энтальпия газов перед фестоном | То же | кДж/кг | 11948 | |
| Температура газов за фестоном | По предварительному выбору | 950 | ||
| Энтальпия газов за фестоном | По - таблице | кДж/кг | 11198 | |
| Кол-во теплоты отданное фестону | (-) | кДж/кг | 0.988 (11948 - 11198) =750 | |
| Температура кипения при давлении в барабане Рб = 4.3 МПа | По табл.VI - 7 |
255 | ||
| Средняя температура газов | 0.5 (+) | 0.5 (1008 + 950) =979 | ||
| Средний температурный напор | - | 979 - 255 =724 | ||
| Средняя скорость газов |
|
|
||
| Коэффициент теплоотдачи конвекцией | По рис.6 - 5 |
кВт/ (К) | 32.3 | |
| Суммарная поглащательная способность трёхатомных газов |
|
|
МПа |
0.1 ∙ 0.194∙ 0.85 = 0.016 |
| Коэффициент ослабления лучей трёхатомными газами | По рис 5 - 5 |
1/МПа |
13 | |
| Коэффициент ослабления лучей золовыми частицами | По рис 5 - 6 |
1/МПа |
0.07 | |
| Суммарная оптическая толщина запылённого газового потока |
|
(+) | (13∙ 0.194+ 0.07∙ 18.5) ∙ 0.1 ∙ ∙ 0.85 = 0.32 |
|
| Степень черноты излучающей среды | По рис 5 - 4 | - | 0.161 | |
| Температура загрязнённой стенки трубы | + | 255+ 80 =335 | ||
| Коэффициент теплоотдачи излучением | По рис.6 - 12 (=) | Вт/ (К) | 195 ∙ 0.161 = 31.3 | |
| Коэффициент использованной поверхности нагрева |
|
По п.6 - 2 |
1 | |
| Коэффициент теплоотдачи | (+) | Вт/ (К) | 1 (32.3 + 31.3) = 63.6 | |
| Коэффициент загрязнения |
|
По рис.6 - 13 (=) |
(К) / Вт | 0.018 |
| Коэффициент теплопередачи |
|
Вт/ (К) | ||
| Тепловосприятие фестона по уровню теплопередачи |
|
кДж/кг |
||
| Тепловосприятие настенных труб | кДж/кг |
|||
| Суммарное тепловосприятие газохода фестона | + | кДж/кг |
719+69 = 788 | |
| Расхождение расчётных тепловосприятий |
|
100 | % |
|
Таблица 1-10 Конструктивные размеры и характеристики перегревателя
| Размеры и характеристики | Единица |
Ступень | |||
| наименование | обозначение | Расчётная ф-ла или способ определения | I |
II |
|
| Диаметр труб | По конструктивным размерам | 38/32 | 38/32 | ||
| Кол-во труб в ряду (поперёк газохода) | То же | шт. | 40 | 40 | |
| Кол-во труб в ряду (по ходу газов) | То же | шт. | 22 | 6 | |
Средний шаг труб: поперечный продольный |
|
То же |
|
110 82 |
110 104 |
| Расположение труб в пучке | То же | - | коридорное |
коридорное |
|
| Характер омывания | - | То же | - | поперечное |
поперечное |
| Средняя длина змеевика | То же | 1.65 |
3.5 |
||
| Суммарная длина труб | То же | 1450 |
840 |
||
| Полная площадь поверхности нагрева | 174 |
102 |
|||
| Площадь живого сечения на входе | 7.2 |
11.4 |
|||
| То же, на выходе | 4.7 |
9.4 |
|||
| Средняя площадь живого сечения газохода | 5.7 |
10.2 |
|||
| Кол-во параллельно включённых змеевиков (по пару) | По конструктивным размерам | шт. | 40 |
40 |
|
| Площадь живого сечения для прохода пара | 0.032 |
0.032 |
|||
Таблица 1-11 Поверочный расчёт второй ступени перегревателя
| Величины | Единица |
Расчёт |
||
Наименование |
Обозначение | Расчётные формулы или способ определения | ||
| Диаметр труб | По конструктивным размерам |
|
38/32 |
|
| Площадь поверхности нагрева | То же | 102 | ||
| Температура пара на выходе из ступени | По заданию | 410 | ||
| Температура пара на входе в ступень |
|
По предварительному выбору | 360 | |
Давление пара: на выходе из ступени на входе в ступень |
|
По заданию По выбору |
МПа МПа |
4,2 4.2 |
Удельная энтальпия пара: на выходе из ступени на входе в ступень |
|
По табл. VI - 8 То же |
кДж/кг кДж/кг |
3235 3117 |
| Суммарное тепловосприятие ступени |
|
(-) | кДж/кг |
|
| Средняя удельная тепловая нагрузка лучевосприни-мающих поверхностей топки |
|
Из расчёта топки |
кВт/ |
91,1 |
Коэффициент распределения тепловой нагрузки: по высоте между стенами |
|
По рис.5 - 2 По табл.5 - 7 |
0.62 1.1 |
|
| Удельное лучистое тепловосприятие выходного окна топки | ∙∙ | кВт/ | 0.621.191.1=62.1 | |
| Угловой коэффициент фестона | По рис.5 - 1 | - | 0.72 | |
| Площадь поперечного сечения газохода перед ступенью |
|
3.9 ∙ 4.4 = 17.2 | ||
Лучистое тепловосприятие ступени |
|
(1-) | кДж/кг |
|
| Конвективное тепловосприятие ступени | - | кДж/кг | 949 - 247.2= 701.8 | |
| Температура газов перед ступенью | Из расчёта фестона | 950 | ||
| Энтальпия газов на входе в ступень | То же | кДж/кг | 12180 | |
| Энтальпия газов на выходе из ступени | -+ | кДж/кг |
|
|
| Температура газов на выходе из ступени | По - таблице | 840 | ||
| Средняя температура газов | 0.5 (+) | 0.5 (950 + 840) = 995 | ||
| Средняя скорость газов в ступени | ||||
| Коэффициент теплоотдачи конвекцией | = | Вт/ (К) | 34 | |
| Средняя температура пара | 0.5 (+) | 0.5 (360 + 410) = 385 | ||
| Объём пара при средней температуре | По табл. VI - 8 |
0.072 | ||
| Средняя скорость пара | ||||
| Коэффициент теплоотдачи от ступени к пару | По рис.6 - 8 (=) | Вт/ (К) | 1258.8 | |
| Толщина излучающего слоя |
|
0.9 () |
|
|
| Полный перепад температур газов | 950 - 840 = 110 | |||
| Полный перепад температур пара | - | 410 - 360 = 50 | ||
| Параметр |
|
- | ||
| Параметр | / | - | 110 ⁄ 50 = 2.2 | |
| Коэффициент перехода к сложной схеме | По рис.6 - 14 | - | 0.997 | |
| Температурный перепад | 0.997510 = 508 | |||
| Тепловосприятие ступени по уравнению теплообмена |
|
кДж/кг |
||
| Расхождение расчётных тепловосприятий |
|
100 | % |
|
| Температура пара на входе в ступень | По выбору | 365 | ||
| Удельная энтальпия пара на входе в ступень | По табл. IV - 8 |
кДж/кг | 3040 | |
| Суммарное тепловосприятие ступени | (-) | кДж/кг | ||
| Конвективное тепловосприятие ступени | - | кДж/кг | 1568 - 247.2 = 1320.8 | |
| Энтальпия газов за ступенью | -+ | кДж/кг | ||
Температура газов на выходе из ступени |
|
По - таблице |
820 | |
Разность температур между газами и паром: наибольшая наименьшая |
|
- - |
|
950 - 410 = 540 820 - 365 = 455 |
| Температурный напор при противотоке |
|
|
||
| Температурный перепад | 0.997∙500 = 498.5 | |||
| Тепловосприятие ступени по уравнению теплообмена | кДж/кг | |||
| Расхождение расчётных тепловосприятий |
|
100 | % |
|
Таблица 1-12 Конструктивный расчёт первой ступени перегревателя
| Величины | Единица |
Расчёт |
||
| Наименование | Обозначение | Расчётные формулы или способ определения | ||
| Диаметр труб | По конструктивным размерам | 38/32 | ||
Параметры пара на входе в ступень: давление температура паросодержание |
|
= = По выбору |
МПа |
4.2 255 0.98 |
Удельная энтальпия: кипящей воды сухого насыщенного пара |
|
По табл. VI - 7 То же |
кДж/кг кДж/кг |
1101.7 2798.4 |
| Удельная энтальпия пара на входе в ступень | + (1-) | кДж/кг | 0.98 ∙ 2798.4 + (1 - 0.98) ∙ 1101.7= = 2764 |
|
Параметры пара на выходе из ступени: давление температура удельная энтальпия |
|
Из расчёта второй ступени перегревателя То же То же |
МПа кДж/кг |
4.2 360 3040 |
| Тепловосприятие пароохладителя | По выбору | кДж/кг |
60 | |
| Тепловосприятие ступени |
|
(+ - ) | кДж/кг |
|
| Энтальпия газов на входе в ступень | Из расчёта второй ступени перегревателя |
кДж/кг |
12180 | |
| Температура газов на входе в ступень | То же | 820 | ||
| Энтальпия газов на выходе из ступени | -+ | кДж/кг |
12180- |
|
| Температура газов на выходе из ступени | По - таблице | 612 | ||
| Средняя температура газов в ступени | 0.5 (+) | 0.5∙ (820 + 612) = 716 | ||
| Средняя скорость газов в ступени | ||||
| Коэффициент теплоотдачи конвекцией | = | Вт/ (К) | 55.6 | |
| Средняя температура пара | 0.5 (+) | 0.5∙ (255+ 360) = 307.5 | ||
| Объём пара при средней температуре | По табл. VI - 8 |
0.063 | ||
| Средняя скорость пара | ||||
| Коэффициент теплоотдачи от стенки к пару | По рис.6 - 7 (=) |
Вт/ (К) | 1227 | |
| Эффективная толщина излучающего слоя |
|
0.9 () |
|
|
| Суммарная поглощательная способность трёхатомных газов |
|
|
МПа |
|
Коэффициент ослабления лучей: трёхатомными газами золовыми частицами |
|
По рис.5 - 5 По рис.5 - 6 |
1/ (МПа) 1/ (МПа) |
26 0.079 |
| Суммарная оптическая толщина запылённого газового потока | (+) | - | (26∙0.2+0.079∙18.5) ∙0.1∙0.25 = = 0.17 |
|
| Степень черноты излучающей среды | По рис.5 - 4 | - | 0.16 | |
| Коэффициент загрязнения | По п.6 - 2 |
(К) / Вт | 0.006 | |
| Температура загрязнённой стенки трубы |
|
+ (+) |
|
|
| Коэффициент теплоотдачи излучением | По рис.6 - 12 (=) | Вт/ (К) | 25.6 | |
| Температура в объёме камеры перед ступенью | Из расчёта второй ступени перегревателя | 840 | ||
| Коэффициент | По п.6 - 2 |
- | 0.4 | |
Глубина по ходу газов: cтупени (пучка) объёма перед ступенью |
|
По конструктивным размерам То же |
|
0.7 1.8 |
| Коэффициент теплоотдачи излучением с учётом излучения газового объёма перед ступенью |
|
Вт/ (К) |
=33.3 |
|
| Коэффициент теплоотдачи от газов к стенке | (+) | Вт/ (К) | 1∙ (55.6 +33.3) = 88.9 | |
| Коэффициент тепловой эффективности | По табл.6 - 2 |
- | 0.55 | |
| -Коэффициент теплопередачи |
|
Вт/ (К) |
||
Разность температур между газами и паром: Наибольшая наименьшая |
|
|
|
820 - 360 = 460 612 - 255 = 357 |
| Температурный напор при противотоке |
|
|
||
| Полный перепад температур газового потока в ступени | 820 - 612 = 208 | |||
| Полный перепад температур потока пара | 360 - 255= 105 | |||
| Параметр | - | |||
| Параметр | / | - | 280/105 = 1.98 | |
| Коэффициент перехода к сложной схеме | По рис.6 - 15 | - | 0.98 | |
| Температурный перепад | 0.98 ∙ 412 = 403.8 | |||
| Площадь поверхности нагрева ступени | ||||
Таблица 1-13. Конструктивные размеры и характеристики экономайзера
| Величины | Единица |
Ступень | ||
| Наименование | Обозна- чение |
I | II | |
Диаметр труб: наружный внутренний |
|
|
32 26 |
32 26 |
| Расположение труб | - | - | шахматное |
шахматное |
| Кол-во труб в горизонтальном ряду | шт. | 16 | 16 | |
| Кол-во горизонтальных рядов труб | шт. | 38 | 12 | |
Шаг труб: поперёк потока газов (по ширине) вдоль потока газов (по высоте) |
|
|
90 56 |
90 56 |
Относительный шаг труб: поперечный продольный |
/ / |
2.8 1.75 |
2.8 1.75 |
|
| Площадь поверхности нагрева | 250 | 80 | ||
| Размеры сечения газохода поперёкдвижения газов | 4.3 1.49 |
4.3 1.49 |
||
| Площадь живого сечения для прохода газов | 4.2 | 4.2 | ||
| Кол-во параллельно включённых труб (по воде) | шт. | 32 | 32 | |
| Площадь живого сечения для прохода воды | 0.017 | 0.017 | ||
Таблица 1-14. Конструктивные размеры и характеристики воздухоподогревателя
| Величины | Обозна- чение |
Единица |
Ступень | |
| Наименование | I | II | ||
Диаметр труб: наружный внутренний |
|
|
40 37 |
40 37 |
| Длина труб | 3.4 | 3.4 | ||
| Расположение труб | - | - | шахматное |
шахматное |
| Кол-во ходов по воздуху | 2 | 2 | ||
| Кол-во труб в ряду поперёк движения воздуха | шт. | 70 | 70 | |
| Кол-во рядов труб вдоль движения воздуха | шт. | 34 | 34 | |
Шаг труб: поперечный (поперёк потока воздуха) продольный (вдоль потока воздуха) |
|
|
56 44 |
56 44 |
Относительный шаг труб: поперечный продольный |
/ / |
- |
1.4 1.1 |
1.4 1.1 |
| Кол-во параллельно включённых труб (по газам) | шт. | 2400 | 2400 | |
| Площадь живого сечения для прохода газов | 2.4 | 2.4 | ||
| Ширина сечения воздушного канала | 4.3 | 4.3 | ||
| Площадь живого сечения для прохода воздуха | 2.1 | 2.1 | ||
| Площадь поверхности нагрева | 1000 | 1000 | ||
| Средняя высота воздушного канала | 1.7 | 1.7 | ||
Таблица 1-15 Поверочный расчёт второй ступени экономайзера
| Величины | Единица |
Расчёт |
||
| Наименование | Обозначение | Расчётные формулы или способ определения | ||
| Площадь поверхности нагрева ступени | По конструктивным размерам | 145 | ||
| Площадь живого сечения для прохода газов | То же | 4.2 | ||
| То же, для прохода воды | То же | 0.017 | ||
| Температура газов на входе в ступень | Из расчёта перегревателя |
685 | ||
| Энтальпия газов на входе в ступень | То же | кДж/кг | 8080 | |
| Температура газов на выходе из ступени | По выбору | 600 | ||
| Энтальпия газов на выходе из ступени | По - таблице | кДж/кг | 7149 | |
| Тепловосприятие ступени (теплота, отданная газами) | (-+) | кДж/кг | 0.988 (8080 - 7149+0.03 ∙ ∙229) = 927 | |
| Удельная энтальпия воды на выходе из ступени |
|
кДж/кг |
2930+ 60 - (12573+ +1446 + 782 +1622) =711.4 | |
| Температура воды на выходе из ступени | По табл.VI - 6 | 165 | ||
| Удельная энтальпия воды на входе в ступень |
|
- | кДж/кг |
|
| Температура воды на входе в ступень | По табл.VI - 6 | 145 | ||
| Средняя температура воды | 0.5 (+) | 0.5∙ (165 + 145) =155 | ||
| Скорость воды в трубах |
|
|||
| Средняя температура газов | 0.5 (+) | 0.5∙ (685 +600) = 642.5 | ||
| Средняя скорость газов |
|
|
||
| Коэффициент теплоотдачи конвекцией | По рис.6 - 5 | кВт/ (К) | 76.3 | |
| Эффективная толщина излучающего слоя |
|
0.9 () |
|
= 0.16 |
| Суммарная поглощательная способность трёхатомных газов |
|
|
МПа |
|
Коэффициент ослабления лучей: трёхатомными газами золовыми частицами |
|
По рис.5 - 5 По рис.5 - 6 |
1/ (МПа) 1/ (МПа) |
35 0.0076 |
| Суммарная оптическая толщина запылённого газового потока | (+) | - | (35 ∙ 0.2 + 0.0076∙ 17.9) ∙0.1∙ ∙ 0.16 = 0.11 |
|
| Степень черноты газа | По рис.5 - 4 | - | 0.036 | |
Разность температур между газами и паром: наибольшая наименьшая |
|
|
|
685 - 165= 520 550 - 115= 435 |
| Температурный напор | 0.5 (+) | 477.5 | ||
| Тепловосприятие ступени по уравнению теплообмена |
|
кДж/кг |
||
| Расхождение расчётных тепловосприятий |
|
100 | % |
|
Таблица 1-16 Поверочный расчёт первой ступени воздухоподогревателя
| Величины | Единица |
Расчёт |
||
| Наименование | Обозначение | Расчётные формулы или способ определения | ||
| Диаметр и толщина стенки труб | По конструктивным размерам | |||
Относительный шаг труб: поперечный продольный |
/ |
То же То же |
- |
1.4 1.1 |
| Кол-во рядов труб | То же | шт. | 34 | |
| Кол-во ходов по воздуху | То же | - | 2 | |
| Площадь живого сечения для прохода газов | То же | 2.4 | ||
| То же, для прохода воздуха | То же | 2.1 | ||
| Площадь поверхности нагрева | То же | 1000 | ||
| Температура газов на выходе из ступени | По заданию (=) | 150 | ||
| Энтальпия газов на выходе из ступени | По - таблице | кДж/кг | 1799 | |
| Температура воздуха на входе в ступень | По выбору | 25 | ||
| Энтальпия теоретического кол-ва холодного воздуха | По - таблице | кДж/кг | 191 | |
| Температура воздуха на выходе из ступени | По выбору | 160 | ||
| Энтальпия теоретического кол-ва воздуха на выходе из ступени | По - таблице | кДж/кг | 1228 | |
| Отношение | - | 1.25 - 0.1 - 0.1 + 0.03 = 1.08 | ||
| Тепловосприятие ступени | (-) | кДж/кг | ||
| Средняя температура воздуха в ступени | 0.5 (+) | 0.5∙ (25 + 160) = 92,5 | ||
| Энтальпия теоретического кол-ва воздуха присосов при средней температуре | По - таблице | кДж/кг | 707 | |
| Энтальпия газов на входе в ступень | +- | кДж/кг |
1799+ | |
| Температура газов на входе в ступень | По - таблице | 243 | ||
| Средняя температура газов | 0.5 (+) | 0.5∙ (243+ 150) = 196.5 | ||
| Средняя скорость газов | ||||
| Коэффициент теплоотдачи от газов к стенке | По рис.6 - 7 (=) | Вт/ (К) | 30 | |
| Средняя скорость воздуха |
|
|
||
| Коэффициент теплоотдачи конвекцией | = | Вт/ (К) | 58 | |
| Коэффициент использованной поверхности нагрева | По табл.6 - 3 |
0.85 |
||
| Коэффициент теплопередачи | Вт/ (К) | |||
Разность температур между газами и паром: наибольшая наименьшая |
|
|
|
150 - 25 = 125 243 - 160 =83 |
| Температурный напор | 0.5 (+) | 0.5∙ (125 + 83) = 104 | ||
| Отношение | - | |||
| Наибольший перепад температур | 160 - 25 = 135 | |||
| Наименьший перепад температур | 243 - 150 = 93 | |||
| Параметр | - | |||
| Параметр | / | - | 135/93 = 1,45 | |
| Коэффициент | По рис.6 - 16 | - | 0.91 | |
| Температурный перепад | ||||
| Тепловосприятие ступени по уравнению теплообмена |
|
кДж/кг |
||
| Расхождение расчётных тепловосприятий |
|
100 | % |
|
Таблица 1-17 Поверочный расчёт второй ступени воздухоподогревателя
| Величины | Единица |
Расчёт |
||
| Наименование | Обозначение | Расчётные формулы или способ определения | ||
| Диаметр труб | По конструктивным размерам | |||
Относительный шаг труб: поперечный продольный |
/ |
То же То же |
- |
1.4 1.1 |
| Кол-во рядов труб | То же | шт. | 34 | |
| Кол-во ходов по воздуху | То же | - | 2 | |
| Площадь живого сечения для прохода газов | То же | 2.4 | ||
| То же, для прохода воздуха | То же | 2.1 | ||
| Площадь поверхности нагрева | То же | 1000 | ||
| Температура газов на входе в ступень | Из расчёта второй ступени экономайзера | 350 | ||
| Энтальпия газов на входе в ступень | То же | кДж/кг |
6519 | |
| Температура воздуха на выходе из ступени | По выбору | 400 | ||
| Энтальпия воздуха на выходе из ступени | По - таблице | кДж/кг | 3125 | |
| Отношение кол-ва воздуха на выходе из ступени к теоретически необходимому | - | 1.25 - 0.1 - 0.1 = 1.05 | ||
| Температура воздуха на входе в ступень | Из расчёта первой ступени воздухоподогревателя | 160 | ||
| Энтальпия воздуха на входе в ступень | По - таблице | кДж/кг | 1228 | |
| Тепловосприятие ступени | (-) | кДж/кг | ||
| Средняя температура воздуха | 0.5 (+) | 0.5∙ (160 + 400) = 280 | ||
| Энтальпия теоретического кол-ва воздуха присосов при средней температуре | По - таблице | кДж/кг | 2166 | |
| Энтальпия газов на входе в ступень | -+ | кДж/кг |
||
| Температура газов на выходе из ступени | По - таблице | 373 | ||
| Средняя температура газов | 0.5 (+) | 0.5∙ (550+373) = 461.5 | ||
| Средняя скорость газов | ||||
| Коэффициент теплоотдачи от газов к стенке | По рис.6 - 7 (=) | Вт/ (К) | 33.4 | |
| Средняя скорость воздуха |
|
|
||
| Коэффициент теплоотдачи конвекцией | По рис.6 - 6 (=) | Вт/ (К) | 60.4 | |
| Коэффициент использованной поверхности нагрева | По табл.6 - 3 | - | 0.85 | |
| Коэффициент теплопередачи | Вт/ (К) | |||
Разность температур между газами и паром: наибольшая наименьшая |
|
|
|
373 - 160 = 213 550 - 400 = 150 |
| Средний температурный напор при противотоке | 0.5 (+) | 0.5∙ (213 +150) = 181.5 | ||
| Наибольший перепад температур | 400 - 160 = 240 | |||
| Наименьший перепад температур | 550 - 373 = 177 | |||
| Параметр | - | |||
| Параметр | / | - | 240/177 = 1.4 | |
| Коэффициент | По рис.6 - 16 | - | 0.84 | |
| Температурный напор | ||||
| Тепловосприятие ступени по уравнению теплообмена |
|
кДж/кг |
||
Расхождение расчётных тепловосприятий |
|
100 | % |
|
Таблица 1-18 Конструктивный расчёт первой ступени экономайзера
| Величины | Единица |
Расчёт |
||
| Наименование | Обозначение | Расчётные формулы или способ определения | ||
| Температура газов на входе в ступень | Из расчёта второй ступени воздухоподогревателя | 373 | ||
| Энтальпия газов на входе в ступень | То же | кДж/кг | 4009 | |
| Температура газов на выходе из ступени | Из расчёта первой ступени воздухоподогревателя | 243 | ||
| Энтальпия газов на выходе из ступени | То же | кДж/кг | 2928 | |
| Тепловосприятие ступени (теплота, отданная газами) | (-+) | кДж/кг |
|
|
Таблица 1-19 Расчёт невязки теплового баланса парогенератора
| Величины | Единица |
Расчёт |
||
| Наименование | Обозначение | Расчётные формулы или способ определения | ||
| Расчётная температура горячего воздуха | Из расчёта воздухоподогревателя | 400 | ||
| Энтальпия горячего воздуха | То же | кДж/кг | 3125 | |
| Количество теплоты, вносимое в топку воздухом |
|
(--) + + (+) |
кДж/кг |
(1.25 - 0.1 - 0.1) ∙3125+ + (0.1 + 0.1) ∙229= 3327 |
Полезное тепловыделение в топке |
|
+ + |
кДж/кг |
|
| Лучистое тепловосприятие топки | (-) | кДж/кг | 0.988∙ (25263 - 11980) = = 13124 |
|
Расчётная невязка теплового баланса |
|
(+ ) |
кДж/кг |
|
Невязка |
∙100 | % |
||
Таблица 1-20 Распределение температурного перепада и тепловосприятий между ступенями воздухоподогревателя и экономайзера
| Величины | Единица |
Расчёт |
||
| Наименование | Обозначение | Расчётные формулы или способ определения | ||
| Температура уходящих газов | По выбору | 150 | ||
| Энтальпия уходящих газов | По - таблице | кДж/кг | 1799 | |
| Температура горячего воздуха | По выбору | 380 | ||
| Энтальпия теоретического кол-ва горячего воздуха | По - таблице | кДж/кг | 2965 | |
Температура воздуха на выходе из первой ступени воздухоподогревателя: по условию (9 - 12) по выбору |
|
>0.4 () |
180 |
|
Энтальпия теоретического кол-ва воздуха на выходе из первой ступени воздухоподогревателя |
По - таблице | кДж/кг | 1382.4 | |
| Отношение | - | |||
| Тепловосприятие первой ступени воздухоподогревателя | (-) | кДж/кг | ||
| Средняя температура воздуха в первой ступени воздухоподогревателя | 0.5 (+) | |||
| Энтальпия воздуха присосов при средней температуре | По - таблице | кДж/кг | 783 | |
| Энтальпия газов перед первой ступенью воздухоподогревателя | +- | кДж/кг |
||
| Температура газов перед первой ступенью воздухоподогревателя | По - таблице | 263 | ||
| Отношение | - | 1.25 - 0.1 - 0.1 = 1.05 | ||
| Тепловосприятие второй ступени воздухоподогревателя | (-) | кДж/кг | ||
| Температура газов перед второй ступенью воздухоподогревателя | По выбору | 500 | ||
| Энтальпия газов перед второй ступенью воздухоподогревателя | По - таблице | кДж/кг |
5889 | |
| Средняя температура воздуха во второй ступени воздухоподогревателя | 0.5 (+) | 0.5∙ (180 + 380) = 280 | ||
| Энтальпия воздуха при средней температуре | По - таблице | кДж/кг |
3267 | |
| Энтальпия газов на выходе из второй ступени воздухоподогревателя | -+ | кДж/кг |
||
| Температура газов на выходе из второй ступени воздухоподогревателя | По - таблице | 374 | ||
| Тепловосприятие первой ступени экономайзера | (-+) | кДж/кг | ||
| Энтальпия газов на входе во вторую ступень экономайзера | Из расчёта перегревателя | кДж/кг |
8080 | |
| Температура газа на входе во вторую ступень экономайзера | То же | 684 | ||
| Тепловосприятие второй ступени экономайзера | (-+) | кДж/кг | ||
| Суммарное тепловосприятие ступеней экономайзера | + | кДж/кг | 1029 + 1953= 2982 | |
| То же, по уравнению теплового баланса (9 - 13) |
|
- (+) |
кДж/кг |
|
| Расхождение расчётных тепловосприятий | 100 | % | ||
| Расход воды через экономайзер | ( + ) | |||
| Тепловосприятие пароохладителя | Из расчёта перегревателя | кДж/кг |
60 | |
Параметры воды на входе в первую ступень: удельная энтальпия температура |
|
По табл. VI - 6 |
кДж/кг |
112 |
Параметры воды на выходе из первой ступени: удельная энтальпия температура |
|
+ По табл. VI - 6 |
кДж/кг |
143 |
Параметры воды на выходе из второй ступени: удельная энтальпия температура |
|
+ По табл. VI - 6 |
кДж/кг |
205 |
| Температура кипения воды при давлении в барабане | По табл. VI - 7 |
256 | ||
| Недогрев воды до кипения на выходе из второй ступени | - | 256 - 206= 51 | ||