МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ УКРАИНЫ
ДОНБАССКИЙ ГОРНО-МЕТАЛЛУРГИЧЕСКИЙ ИНСТИТУТ
Кафедра АСУТП
Курсовой проект
по курсу: «Котельные и турбинные установки»
Выполнил
:
ст. гр. ТА-96-2
Косенко Е.А.
Проверил:
Регишевская И.Д.
Алчевск 1999 г.
СОДЕРЖАНИЕ
Введение
1 Описание прототипа
2 Тепловой расчет парогенератора
2.1
Расчетное задание
2.2
Топливо, воздух, продукты сгорания
2.3
Энтальпии воздуха и продуктов сгорания
2.4
Тепловой баланс парогенератора и расход топлива
2.5
Основные конструктивные характеристики топки
2.6
Расчет теплообмена в топке
2.7
Расчет фестона
2.8
Расчет перегревателя
2.9
Расчет испарительного пучка
2.10
Расчет хвостовых поверхностей
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
ПЕРЕЧЕНЬ ССЫЛОК
ВВЕДЕНИЕ
Поверочный расчет выполняют для существующих парогенераторов. По имеющимся конструктивным характеристикам при заданной нагрузке и топливе определяют температуры воды, пара, воздуха и продуктов сгорания на границах между поверхностями нагрева, К.П.Д. агрегата, расход топлива. В результате поверочного расчета получают исходные данные, необходимые для выбора вспомогательного оборудования и выполнения гидравлических, аэродинамических и прочностных расчетов.
При разработке проекта реконструкции парогенератора, например в связи с увеличением его производительности, изменением параметров пара или с переводом на другое топливо, может потребоваться изменение целого ряда элементов агрегата. Однако основные части парогенератора и его общая компоновка, как правило, сохраняется, а реконструкцию тех элементов, которые необходимо изменить, выполняют так, чтобы по возможности сохранялись основные узлы и детали типового парогенератора.
Расчет выполняется методом последовательного проведения расчетных операций с пояснением производимых действий. Расчетные формулы сначала записываются в общем виде, затем подставляются числовые значения всех входящих в них величин, после чего приводится окончательный результат.
1 ОПИСАНИЕ ПРОТОТИПА
Топочная камера объемом 89.4 м3
полностью экранирована трубами 603 мм с шагом их во всех экранах 90 мм; состоит из четырех транспортабельных блоков . На боковых стенках установлены газомазутные горелки.
Испарительный пучок из труб 603 мм расположен между верхним и нижним барабанами. Опускные трубы испарительного пучка расположены в плоскости осей барабанов. В верхнем барабане перед входными сечениями опускных труб установлен короб для предотвращения закручивания воды и образования воронок на входе в опускные трубы.
Парогенератор имеет перегреватель с коридорным расположением труб 283 мм. Регулирование температуры перегретого пара осуществляется поверхностным пароохладителем, установленным со стороны насыщенного пара.
Схема испарения- трехступенчатая: первая и вторая ступени размещены в верхнем барабане( соответственно в средней его части и по торцам); третья ступень вынесена в выносные циклоны 377 мм.
Воздухоподогреватель- трубчатый, одноходовой (по газам и воздуху), с вертикальным расположением труб 401.5 мм; поперечный шаг- 55 мм, продольный-50 мм.
Экономайзер- чугунный, ребристый, двухходовой ( по газам и воде).
Технические и основные конструктивные характеристики парогенератора Е-25-25-380ГМ следующие:
Номинальная производительность, т/ч...............25
Рабочее давление пара , МПа.......................2.4
Температура перегретого пара, 0
С..................380
Площадь поверхностей нагрева, м2
:
лучевоспринимающая(экранов и фестона).............127
конвективная:
фестона.......................................7
перегревателя.................................73
испарительного пучка..........................188
экономайзера..................................590
воздухоподогревателя..........................242
2 ТЕПЛОВОЙ РАСЧЕТ ПАРОГЕНЕРАТОРА
2.1 Расчетное задание
Для выполнения теплового расчета парогенератора, схема которого изображена на рис. 1-1, будем исходить из следующих данных:
1.
Паропроизводительность агрегата - 25 т/ч
2.
Давление пара у главной паровой задвижки рп
, Мпа-2.4
3.
Температура перегретого пара
t
пп
, 0
С-380
4.
Температура питательной воды
t
пв
-100
5.
Температура уходящих газов
ух
-140
6.
Топливо-мазут малосернистый.
Для сжигания заданного вида топлива выбираем камерную топку. Температуру воздуха на входе в воздухоподогреватель принимаем равной 25 0
С, горячего воздуха- 350 0
С
2.2
Топливо, воздух и продукты сгорания.
Из табл. 6-1 выписываем расчетные характеристики топлива:
Wp
=3 % ; Ap
=0.05 %; Sp
K+OP
=0.3 %; Cp
=84.65%; Hp
=11.7 %;Np
=0.3 %; Op
=0.3; Qp
h
=40.31
МДж
Рассчитываем теоретический объем воздуха, необходимый для сжигания
1 кг топлива:
V0
=0.0889(Cp
+0.375Sp
op+k
)+0.265Hp
-0.0333OP
=7.535+3.09=10.6
м3
/кг
Определяем теоретические объемы продуктов сгорания топлива:
а) объем двухатомных газов
VN2
=0.79V0
+0.008Np
=8.374+0.0024=8.376
б) объем трехатомных газов
VRO2
==1.58
в) объем водяных паров
VH2O
=0.11Hp
+0.0124Wp
+0.0161V0
=1.49
По данным расчетных характеристик и нормативных значений присосов воздуха в газоходах (табл. 2-1) выбираем коэффициент избытка
воздуха на выходе из топки aт
и присосы воздуха по газоходам
и находим расчетные коэффициенты избытка воздуха в газоходах a
``
. Результаты расчетов сводим в таблицу 2-1.
Таблица 2-1 Присосы воздуха по газоходам
Da
и расчетные коэффициенты избытка воздуха в газоходах a
``
| Участки газового тракта
|
Da
|
a
|
| Топка и фестон
Перегреватель
Конвективный пучок
Воздухоподогреватель
Экономайзер
|
0,1
0,05
0,05
0,06
0,1
|
1,15
1,2
1,25
1,3
1,41
|
По формулам (2-18)-(2-24) рассчитываем объемы газов по газоходам, объемные доли газов
r
и полученные результаты сводим в таблицу 2-2.
Таблица 2-2 Характеристика продуктов сгорания в газоходах парогенератора
(
VRO2
=1,58
м3
/кг,
V0
=10,6 м3
/кг,
VN2
0
=8,376 м3
/кг,
V0
H2O
=1,49 м3
/кг)
| Величина
|
Единица
|
Газоходы
|
|||||
| Топка и фестон
|
Перегреватель
|
Конвективный ый пучок
|
Воздухоподогреватель
|
Экономайзер
|
|||
| Расчетный коэффициент избытка воздуха
|
-
|
1.15
|
1.2
|
1,25
|
1,31
|
1,41
|
|
| VRO2
V
VH2O
VГ
rRO2
rH2O
rn
|
м3
м3
м3
м3
-
-
-
|
1,58
9,964
1.515
13.059
0.12
0.116
0.23
|
1,58
10,49
1.52
13.59
0.116
0.111
0.2278
|
1,58
11,02
1.53
14.13
0.111
0.108
0.219
|
1,58
11,662
1.54
14,782
0.107
0.104
0.211
|
1,58
12,722
1.56
15,862
0.099
0.098
0.197
|
|
2.3
Энтальпии воздуха и продуктов сгорания
Удельные энтальпии теоретического объема воздуха и продуктов сгорания топлива определяем по следующим формулам :
IB
=V0
(ct)B
;
I
Г
0
=VRO2
(c
J
)RO2
+V0
N2
(c
J
)N2
+V0
H2O
(c
J
)H2O
.
Полученные результаты сводим в таблицу 2-3.
Таблица 2-3 Энтальпия теоретического объема воздуха и продуктов сгорания топлива.
| J,
|
I0
|
IRO2
|
I0
|
I0
|
Iг
|
| 30
100
200
300
400
500
600
700
800
900
1000
1100
1200
1300
1400
1500
1600
1700
1800
1900
2000
2100
2200
|
413,4
1399,2
2819,6
4271,8
5745,2
7250,4
8798
10377,4
11978
13578,6
15221,6
16907
18592,4
20468,6
22005,6
23733,4
25471,8
27199,6
28927,4
30708,2
32478,4
34333,4
36029,4
|
267,02
564,06
883,22
1219,76
1573,68
1930,76
2308,38
2692,32
3082,58
3479,16
3882,06
4292,86
4702,08
5119,2
5536,32
5951,86
6375,3
6798,74
7222,18
7651,94
8081,7
8511,46
|
1088,62
2177,24
3282,6
4413,098
5560,336
6732,696
7921,804
9152,782
10408,882
11673,356
12937,83
14193,93
15491,9
16823,366
18121,336
19452,802
20784,268
22124,108
23489,07
24820,536
26185,498
27550,46
|
226,5
456
694,5
939
1191
1450,5
1720,5
2002,5
2286
2587,5
2889
3196,5
3516
3837
4168,5
4501,5
4840,5
5187
5532
5889
6241,5
6598,5
|
413,4
2980,01
6014,32
9128,27
12311,85
15568,74
18903,896
22319,03
25814,37
29343,24
32947,05
36599,6
40257,76
47763,06
44178,58
47785,166
51559,556
55377,962
59199,668
63037,248
66951,45
70839,876
74842,098
|
Энтальпию продуктов сгорания топлива подсчитываем по формуле:
I
Г
=
I0
Г
+(
a
-1)
I0
B
.
Полученные результаты сведем в таблицу 2-4.
Таблица 2-4 Энтальпия продуктов сгорания в газоходах
| J
|
I
|
I
|
Участки газового тракта
|
|||||||||
| Топка
a=
|
Перегреватель
a=
|
Конвект. Пучок
a=
|
Воздухоподогреватель
a=
|
Экономайзер
a=
|
||||||||
| I
|
D
|
I
|
D
|
I
|
D
|
I
|
D
|
I
|
D
|
|||
| 100
200
300
400
500
600
700
800
900
1000
1100
1200
1400
1600
1800
2000
2200
|
2681,34
6016,9
9132,12
12317,058
15575,416
18911,956
22328,084
25825,602
29356,062
32961,26
36615,89
40275,69
47785,166
55377,962
63037,248
70839,876
78689,82
|
1399,2
2819,6
4271,8
5745,2
7250,4
8798
10377,4
11978
13578,6
15221,6
16907
18592,4
22005,6
25471,8
28927,4
32478,4
36029,4
|
26112,74
29683,85
33332,5
37029,9
40734.5
48335,3
59198.7
67376.3
75711.6
84094.2
|
3571,1
3648,6
3697,4
3912.6
8021.3
8112.7
8177.6
8335.3
8382.6
|
22660,964
26212,2
29797,4
36005.58
39997.29
43994.17
|
3817.6
3850.4
3933.9
3991.7
3996.8
|
15864,5
19264,09
22746,4
28820,1
|
3723,4
3810,9
3897,6
|
9342,13
12601
15935,5
21639,3
|
3641,6
3725
3816,3
|
3072,25
6199,8
9411,1
|
3917,9
3710,65
|
2.4 Тепловой баланс парогенератора и расход топлива.
Тепловой баланс составляем в расчете на 1 кг располагаемой теплоты топлива
Qp
p
. Считая, что предварительный подогрев воздуха за счет внешнего источника теплоты отсутствует имеем:
Q
в.вн
=0. Расчеты выполняем в соответствии с таблицей 2-5.
Таблица 2-5 Расчет теплового баланса парогенератора и расход топлива
| Наименование
|
Расчетная формула или способ определения
|
Расчет
|
| Располагаемая теплота топлива,
|
Qh
|
40310+244.8=40554.8
|
| Потеря теплоты от
|
По табл. 4-5
|
0.5
|
| Потеря теплоты от механического недожога,
|
То же
|
0
|
| Температура уходящих газов,
|
По заданию
|
140
|
| Энтальпия уходящих газов ,
|
По -таблице
|
4323,17
|
| Температура воздуха в котельной ,
|
По выбору
|
25
|
| Энтальпия воздуха в котельной,
|
По -таблице
|
238,5
|
| Потеря теплоты с уходящими газами
|
|
=9,8
|
| Потери теплоты от наружного охлаждения
|
По рис. 3-1
|
1.2
|
| Сумма тепловых потерь,
|
q2
|
9,8
|
| К.п.д. парогенератора,
|
100-
|
100-11,5=88,5
|
| Коэффициент сохранения теплоты
|
1-
|
1-=0.9
|
| Паропроизводительность агрегата,
|
По заданию
|
6.9
|
| Давление пара в барабане, рб
|
То же
|
2.64
|
| Температура перегретого пара,
|
» »
|
380
|
| Температура питательной воды,
|
» »
|
100
|
| Удельная энтальпия перегретого пара
|
По табл.
|
3192,6
|
| Удельная энтальпия питательной воды,
|
По табл.
|
420.38
|
| Значение продувки, р, %
|
По выбору
|
3
|
| Полезно используемая теплота в агрегате,
|
D(iп.п
|
6,9(3192,6-420,38)+0,20
|
| Полный расход топлива, В,кг/с
|
|
|
| Расчетный расход топлива, Вр
|
|
0,5
|
2.5
Основные конструктивные характеристики топки
Парогенераторы типа Е-25-24-380ГМ имеют камерную топку для сжигания мазута. Определяем активный объем и тепловое напряжение топки. Расчетное тепловое напряжение не должно превышать допустимого, указанного в табл. 4-3. С учетом рекомендаций приложения
III
выбираем количество и тип газомазутных горелок, установленных на боковых стенках. Расчеты приведены в таблице 2-6.
Таблица 2-6 Расчет конструктивных характеристик топки
| Наименование
|
Расчетная формула или способ определения
|
Расчет
|
| Активный объём топки,
|
По конструктивным размерам
|
89.4
|
| Тепловое напряжение объема топки:
расчетное,
допустимое,
|
В
по табл. 4-5
|
0,5
249
|
| Количество горелок,
|
По табл.
|
2
|
| Теплопроизводительность горелки,
|
|
1,2510-3
|
| Тип горелки
|
По табл.
|
ГМП-16
|
2.6
Расчет теплообмена в топке
Топка парогенератора Е-25-24-380ГМ полностью экранирована трубами диаметром 60 мм и толщиной стенки 3 мм с шагом 90 мм. По конструктивным размерам топки рассчитываем полную площадь её стен и площадь лучевоспринимающей поверхности топки. Результаты расчета сводим в таблицу 2-7.
По конструктивным размерам и характеристикам топки выполняем поверочный расчет теплообмена в топке. Расчет проводим в соответствии с таблицей 2-8.
Полученная в результате расчета температура газов на выходе из топки отличается от предварительно принятой менее чем на 0
С; следовательно, пересчета теплообмена не требуется.
Таблица 2-7 Расчет полной площади поверхности стен топки
F
ст
и площади лучевоспринимающей поверхности топки НЛ
| Наименование
|
Стены топки
|
|||||
| Фронтонная и свод
|
боковые
|
Задняя
|
Выходное окно топки
|
Суммарная площадь |
||
| Общая площадь стены и выходного окна,
|
45,7
|
42
|
52,5
|
8,7
|
149 |
|
| Расстояние между осями крайних труб,
|
3,78
|
2,252
|
3,78
|
3,78
|
- |
|
| Освещенная длина труб,
|
9,6
|
7,8
|
7,6
|
2,25
|
- |
|
| Площадь, занятая луче воспринимающей поверхностью
полная,
|
26,6
|
25,74
|
21,07
|
6,24
|
80 |
|
| Наружный диаметр экранных труб ,
|
6
|
6
|
6
|
6
|
- |
|
| Шаг экранных труб,
|
90
|
90
|
90
|
90
|
||
| Расстояние от оси экранных труб до кладки (стены),
|
100
|
100
|
100
|
-
|
- |
|
| Отношение
|
1.36
|
1.36
|
1.36
|
-
|
- |
|
| Отношение
|
1.51
|
1.51
|
1.51
|
-
|
- |
|
| Угловой коэффициент экрана, х
|
0,95
|
0,95
|
0,95
|
1,00
|
- |
|
| Площадь лучевоспринимающей поверхности открытых экранов, Нл
|
127 |
|||||
Таблица 2-8 Поверочный расчет теплообмена в топке
| Величина
|
Расчетная формула или способ определения
|
Расчет |
| Суммарная площадь луче воспринимающей поверхности, Нл
|
По конструктивным размерам
|
127 |
| Площадь лучевоспринимающей поверхности открытых экранов, Нл.откр
|
То же
|
127 |
| Полная площадь стен топочной камеры,
|
» »
|
149 |
| Коэффициент тепловой эффективности лучевоспринимающей поверхности
|
|
=0,469 |
Продолжение таблицы 2-8
| Эффективная толщина излучающего слоя пламени,
|
|
=2,16
|
| Полная высота топки, Нт
|
По конструктивным размерам
|
8.810
|
| Высота расположения горелок,
|
То же
|
1.9
|
| Относительный уровень расположения горелок, хг
|
hг
|
1,9/8,810=0,215
|
| Параметр, учитывающий распределение температуры в топке, М
|
0,59-0,2хт
|
0,59-0,2*0,215=0,547
|
| Коэффициент избытка воздуха на выходе из топки,
|
По табл. 4-5
|
1.15
|
| Присосы воздуха в топке
|
По табл. 2-1
|
0.05
|
| Температура горячего воздуха,
|
По предварит. выбору
|
350
|
| Энтальпия горячего воздуха,
|
По
|
5
|
| Энтальпия присосов воздуха,
|
То же
|
238,8
|
| Количество теплоты, вносимое в топку воздухом,
|
(
|
(1.15-0.05)
|
| Полезное тепловыделение в топке,
|
Qp
|
40554,8*0,95+
|
| Адиабатическая температура горения,
|
По
|
1287,2
|
| Температура газов на выходе из топки
|
По предварительному выбору
|
960
|
| Энтальпия газов на выходе из топки,
|
По
|
31873,04
|
| Средняя суммарная теплоёмкость продуктов сгорания,
|
|
=37,2
|
| Объемная доля:
водяных паров,
трехатомных газов,
|
По табл. 1-2
То же
|
0,116
0.12
|
| Суммарная объемная доля трехотомных газов,
|
rН2О
|
0.116+0.12=0.236
|
| Произведение,
|
prn
|
0.236*0.1*2,16
|
| Коэффициент ослабления лучей трехатомными газами,
|
По формуле 5-26
|
3
|
| Коэффициент ослабления лучей, несветящейся частью среды,
|
rn
|
0,236*
|
| Коэффициент ослабления лучей сажистыми частицами, кСЖ
|
По формуле 5-32
|
2,7
|
| Коэффициент ослабления лучей, светящейся частью среды,
|
kСВ
|
2,
|
| Степень черноты:
светящейся части, аСВ
несветящейся части, аГ
|
1-е-Ксв
1-e-K
|
0,
0.14
|
| Степень черноты факела, аФ
|
maСВ
|
0,55*0,52+0,45*0,
|
| Степень черноты топки, аТ
|
|
=0,53
|
| Тепловая нагрузка стен топки,
|
|
=161.4
|
| Температура газов на выходе из топки
|
По рис. 5-8
|
911,7
|
| Энтальпия газов на выходе из топки,
|
По
|
30120,6
|
| Общее тепловосприятие топки,
|
j
|
0.98
|
| Средняя удельная тепловая нагрузка лучевоспринимающих поверхностей топки,
|
|
=
|
2
.7 Расчет фестона
При тепловом расчете парогенератора фестон, как правило, не изменяют , а проверяют поверочным расчетом( табл. 2-9)
Таблица 2-9. Поверочный расчет фестона
| Наименование
|
Формула или способ определения
|
Расчет
|
| Полная площадь поверхности нагрева, Н, м2
|
По конструктивным размерам
|
7
|
| Площадь поверхности труб боковых экранов, находящихся в зоне фестона Ндоп
|
То же
|
1
|
| Диаметр труб,
|
» »
|
603
|
| Относительный шаг труб,
|
» »
|
1.5
|
| Количество рядов труб,
|
» »
|
1
|
| Количество труб в ряду,
|
» »
|
42
|
| Площадь живого сечения для прохода газов,
|
АВ-
|
2,25*4,23-42*0,06*2,25=3,84
|
| Эффективная толщина излучающего слоя,
|
|
0,9(31,8-1)0,06=
|
| Температура газов перед фестоном
|
Из расчета топки
|
911,7
|
| Энтальпия газов перед фестоном,
|
То же
|
30110,7
|
| Температура газов за фестоном,
|
По предварительному выбору
|
900
|
| Энтальпия газов за фестоном,
|
По
|
29683,85
|
| Количество теплоты, отданное фестону,
|
j
|
0.98
|
| Температура кипения при давлении в барабане
|
По табл.
|
226.8
|
| Средняя температура газов
|
0,5(
|
0,5(911,7+900)=905,8
|
| Средний температурный напор
|
J
|
905,8-226,8=6
|
| Средняя скорость газов,
|
|
=7.9
|
| Коэффициент теплоотдачи конвекцией
|
По рис. 6-6
|
58*0,96*1,04*0,9=50,1
|
| Суммарная поглощательная способность трехатомных газов,
|
prn
|
0,1*0,23
|
| Коэффициент ослабления лучей трехатомными газами,кг
|
По формуле 5-26
|
16,8
|
| Коэффициент ослабления лучей, несветящейся частью среды,
|
rn
|
16,8*0,236=3,97
|
| Коэффициент ослабления луч
ей сажистыми частицами, кСЖ
, 1/(м*МПа) |
По формуле 5-32
|
2,54
|
| Коэффициент ослабления лучей, светящейся частью среды,
|
kСВ
|
3,97+2,54=6,51
|
| Степень черноты:
светящейся части, аСВ
несветящейся части, аГ
|
1-е-Ксв
1-e-K
|
0,06
0,039
|
| Степень черноты излучающей среды, а
|
maСВ
|
0,55*0,06+0,45*0,039=0,05
|
| Температура загрязнённой стенки трубы,
|
t
|
226,8+80=306,8
|
| Коэффициент теплоотдачи излучением
|
По рис. 6-12
|
135*0,05*0,97=6,5
|
| Коэффициент использования поверхности
|
По 6-2
|
0.95
|
| Коэффициент теплоотдачи от газов к стенке, a1
|
x(a
|
0,95(6,5+50,1)=53,77
|
| Коэффициент загрязнения
|
По ф-ле 6-8 и рис. 6-1
|
0,0048
|
| Коэффициент теплопередачи
|
|
=42,7
|
Продолжение таблицы 2-9
| Тепловосприятие фестона по уравнению теплопередачи,
|
|
=376,2
|
| Тепловосприятие настенных труб,
|
|
=
|
| Суммарное тепловосприятие газохода фестона,
|
Qф
|
53,7+376,2=429,9
|
| Расхождение расчетных тепловосприятий, D
|
100
|
100=2,16
|
2.8 Расчет перегревателя
Перегреватель одноступенчатый, с пароохладителем, установленным на стороне насыщенного пара. Перегреватель имеет коридорное расположение труб.
Коэффициент теплопередачи гладкотрубных коридорных пучков перегревателя рассчитывается с учетом коэффициента тепловой эффективности
Y
, используя формулу (6-7). Влияние излучения газового объема, расположенного перед перегревателем, на коэффициент теплопередачи учитываем путем увеличения расчетного значения коэффициента теплопередачи излучением по формуле (6-34).
Конструктивные размеры и характеристики перегревателя, взятые из чертежей и паспортных данных парогенераторов, сводим в таблицу 2-10.
Поверочный расчет перегревателя сводим в таблицу 2-11.
Таблица 2-10. Конструктивные размеры и характеристики перегревателя
| Наименование
|
Расчетная формула или способ определения
|
Расчет
|
| Диаметр труб,
|
По конструктивным размерам
|
28/22
|
| Количество труб в ряду (поперек газохода)
|
То же
|
12
|
| Количество рядов труб ,
|
То же
|
6
|
| Средний шаг труб,
|
» »
|
90
|
| s2
|
100
|
|
| Расположение труб в пучке
|
» »
|
коридорное
|
| Характер омывания
|
» »
|
поперечное
|
| Средняя длина змеевика,
|
» »
|
1,489
|
| Суммарная длина труб
|
» »
|
830,3
|
| Полная площадь поверхности нагрева,
|
» »
|
73
|
| Площадь живого сечения на входе,
|
a`b`-l`z1
|
1.918
|
| То же на выходе,
|
a``b``-l``z1
|
1,702*4,23-1,489*0,672=6,2
|
| Средняя площадь живого сечения газохода,
|
|
6,6
|
| Количество параллельно включенных змеевиков( по пару),
|
По конструктивным размерам
|
72
|
| Площадь живого сечения для прохода пара
|
p
|
0.785*0.0
|
Таблица 2-11. Поверочный расчет перегревателя
| Наименование
|
Расчетная формула или способ определения
|
Расчет |
| Диаметр труб,
|
По конструктивным размерам
|
28/22 |
| Площадь поверхности нагрева, Н, м2
|
То же
|
73 |
| Температура пара на выходе из перегревателя,
|
По заданию
|
380 |
Продолжение таблицы 2-11
| То же на входе в перегреватель,
|
По выбору
|
226,8
|
| Давление пара:
на выходе, р
на входе, р
|
По заданию
По выбору
|
2,4
2,64
|
| Удельная энтальпия пара :
на выходе ,
на входе,
|
По таблице
То же
|
3197
2801,2
|
| Суммарное тепловосприятие ступени,
|
|
(3197-
|
| Средняя удельная тепловая нагрузка лучевоспринимающих поверхностей топки,
|
Из расчета топки
|
58,43
|
| Коэффициент распределения тепловой нагрузки:
по высоте,
между стенами
|
По рис. 5-9
По табл. 5-7
|
1,2
1
|
| Удельное лучистое тепловосприятие выходного окна топки,
|
h
|
1*1,2*
|
| Угловой коэффициент фестона, хФ
|
По рис. 5-1
|
0,76
|
| Площадь поперечного сечения газохода перед ступенью,
|
a`b`
|
1,918*4,23=8,11
|
| Лучистое тепловосприятие ступени ,
|
|
(1-0,
|
| Конвективное тепловосприятие ступени,
|
Q-QЛ
|
5057,4-
|
| Температура газов перед перегревателем
|
Из расчета фестона
|
900
|
| Энтальпия газов на входе в перегреватель,
|
То же
|
29683,85
|
| То же на выходе из ступени,
|
I`-
|
29683,5-5987,5+0,1*239=
|
| Температура газов на выходе из ступени,
|
По
|
730
|
| Средняя температура газов
|
0,5(
|
0,5(900+730)=
|
| Средняя скорость газов в ступени,
|
|
=4.4
|
| Коэффициент теплоотдачи конвекцией
|
По рис. 6-5
|
52*0,96*1
|
| Средняя температура пара,
|
0,5(
|
0,5(226.8+380)=3
|
| Объем пара при средней температуре,
|
По табл.
|
0,094
|
| Средняя скорость пара,
|
|
=24
|
| Коэффициент теплоотдачи от стенки к пару,
|
По рис. 6-8
|
1.05*1075=1128.75
|
| Толщина излучающего слоя,
|
|
0.3
|
| Суммарная поглощательная способность трехатомных газов,
|
prn
|
0,2278*0,1*0,
|
| Коэффициент ослабления лучей трехатомными газами, кГ
|
По рис. 5-6
|
9.9
|
| Коэффициент ослабления лучей, несветящейся частью среды,
|
rn
|
9.7*0,2
|
| Коэффициент ослабления лучей сажистыми частицами, кСЖ
|
По формуле 5-32
|
2
|
| Коэффициент ослабления лучей, светящейся частью среды,
|
kСВ
|
2+
|
Продолжение таблицы 2-11
| Степень черноты:
светящейся части, аСВ
несветящейся части, аГ
|
1-е-Ксв
1-e-K
|
0,19
0,
|
| Степень черноты факела, аФ
|
maСВ
|
1*
|
| Коэффициент загрязнения
|
По 6-2
|
0,0042
|
| Температура загрязненной стенки трубы,
|
tСР
|
3
|
| Коэффициент теплоотдачи излучением,
|
По рис. 6-12
|
0,98*138*0,19=25,8
|
| Коэффициент теплоотдачи от газов к стенке
|
x(a
|
0,95(25,8+
|
| Коэффициент тепловой эффективности
|
По табл. 6-2
|
0,8
|
| Коэффициент теплопередачи, к,Вт/(м2
|
|
0,
|
| Разность температур между газами и паром:
наибольшая
наименьшая
|
J
J
|
900-3
730-
|
| Температурный напор при противотоке,
|
|
511,6
|
| Площадь поверхности нагрева прямоточного участка, НПРМ
|
По конструктивным размерам
|
36
|
| Полная площадь поверхности нагрева, Н, м2
|
То же
|
73
|
| Параметр, А
|
НПРМ
|
0.49
|
| Полный перепад температур газов,
|
J
|
9
|
| То же пара
|
t``
|
380-
|
| Параметр, Р
|
|
0.25
|
| Параметр
|
t
|
1.129
|
| Коэффициент перехода к сложной схеме,
|
По рис. 6-14
|
1
|
| Температурный перепад
|
y
|
1*511,6=511,6
|
| Тепловосприятие ступени по уравнению теплообмена,
|
|
=
|
| Расхождение расчетных тепловосприятий,
|
|
100=0,3
|
2.9
Расчет испарительного пучка
Испарительные пучки непосредственно связаны с барабаном и определяет общую компоновку парогенератора. Поэтому их реконструкция с изменением площади поверхностей нагрева или конструктивных характеристик связана с большими трудностями и значительными капитальными затратами. Поэтому испарительные пучки ,как и фестон, только как правило поверяют. Расчет ведем по таблице 2-12.
Таблица 1-12. Поверочный расчет испарительного пучка
| Наименование
|
Формула или способ определения
|
Расчет
|
| Полная площадь поверхности нагрева, Н, м2
|
По конструктивным размерам
|
188
|
| Диаметр труб,
|
» »
|
603
|
| Относительный шаг труб,
продольный,
поперечный,
|
» »
|
2
5.83
|
| Количество рядов труб,
|
» »
|
10
|
| Количество труб в ряду,
|
» »
|
12
|
| Площадь живого сечения для прохода газов,
|
АВ-
|
4.23*1.7-12*0.06*2.8=5.175
|
| Эффективная толщина излучающего слоя,
|
|
0.74
|
| Температура газов перед пучком
|
Из расчета перегревателя
|
730
|
| Энтальпия газов перед пучком,
|
То же
|
23712
|
| Температура газов за пучком
|
По предварительному выбору
|
560
|
| Энтальпия газов за пучком,
|
По
|
17904,2
|
| Количество теплоты, отданное пучку,
|
j
|
0.986
|
| Температура кипения при давлении в барабане
|
По табл.
|
226.8
|
| Средняя температура газов
|
0,5(
|
0,5(
|
| Средний температурный напор
|
J
|
640-226,8=418,2
|
| Средняя скорость газов,
|
|
=
|
| Коэффициент теплоотдачи конвекцией
|
По рис. 6-6
|
38.3*0,95*1,1*1=
|
| Суммарная поглощательная способность трехатомных газов,
|
prn
|
0,1*0,219*0,74=0,016
|
| Коэффициент ослабления лучей трехатомными газами,кг
|
По формуле 5-26
|
6,9
|
| Коэффициент ослабления лучей, несветящейся частью среды,
|
rn
|
6,9*0,219=1,5
|
| Коэффициент ослабления лучей сажистыми частицами, кСЖ
|
По формуле 5-32
|
1,31
|
| Коэффициент ослабления лучей, светящейся частью среды,
|
k
|
1,31+1,5=2,81
|
| Степень черноты:
светящейся части, аСВ
несветящейся части, аГ
|
1-е-Ксв
1-e-K
|
0,187
0,092
|
| Степень черноты излучающей среды, а
|
ma
|
0,55*0,182+0,45*0,092=0,14
|
| Температура загрязнённой стенки трубы,
|
t
|
226,8+80=306,8
|
| Коэффициент теплоотдачи излучением,
|
По рис. 6-12
|
76*0,14*0,97=10,3
|
| Коэффициент использования поверхности нагрева,
|
По 6-2
|
0.95
|
| Коэффициент теплоотдачи от газов к стенке,
|
x(a
|
0,95(
|
| Коэффициент загрязнения,
|
По ф-ле 6-8 и рис. 6-1
|
0,0048
|
| Коэффициент теплопередачи
|
|
=38.8
|
| Тепловосприятие фестона по уравнению теплопередачи,
|
|
=5649,1
|
| Расхождение расчетных тепловосприятий,
|
100
|
100=-1,54
|
2.10 Расчет хвостовых поверхностей
Расчет воздухоподогревателя и экономайзера будем вести в соответствии с методикой, описанной в §9-1. Используя чертежи и техническую документацию парогенератора Е-25-24-380ГМ, составляем таблицы конструктивных размеров и характеристик его экономайзера и воздухоподогревателя.
После расчета хвостовых поверхностей определяем невязку теплового баланса парогенератора (табл. 2-19). Так как величина невязки теплового расчета не превышает допустимых 0.5%, то тепловой расчет парогенератора считаем законченным.
Таблица 2-14. Конструктивные размеры и характеристики воздухоподогревателя
| Наименование
|
Размер
|
| Диаметр труб:
наружный,
внутренний,
|
40
37
|
| Длина труб,
|
1.6
|
| Расположение труб
|
Вертикальное
|
| Количество ходов по воздуху,
|
1
|
| Количество труб в ряду поперек движения воздуха,
|
84
|
| Количество рядов труб вдоль движения воздуха,
|
27
|
| Шаг труб:
поперечный,
продольный,
|
55
50
|
| Относительный шаг:
поперечный,
продольный,
|
1,375
1,25
|
| Количество параллельно включенных труб( по газам),
|
1251
|
| Площадь живого сечения для прохода газов,
|
2.4
|
| Ширина сечения воздушного канала, В, м
|
2,374
|
| Средняя высота воздушного канала,
|
1.6
|
| Площадь живого сечения для прохода воздуха,
|
2.04
|
| Площадь поверхности нагрева, Н, м2
|
242
|
Таблица 2-15. Конструктивные размеры и характеристики экономайзера
| Наименование
|
Размер
|
| Характеристика одной трубы:
длина,
площадь поверхности нагрева с газовой стороны, Н
площадь живого сечения для прохода газов,
|
3
|
| Количество труб в горизонтальном ряду,
|
20
|
| Количество горизонтальных рядов,
|
10
|
| Площадь поверхности нагрева с газовой стороны, Н, м2
|
590
|
| Площадь живого сечения для прохода газов,
|
2,4
|
| Площадь живого сечения для прохода воды,
|
1,84
|
Таблица 2-16. Поверочный расчет воздухоподогревателя
| Наименование
|
Расчетная формула или способ определения
|
Расчет
|
| Диаметр труб,
|
По конструктивным размерам
|
40х1,5
|
| Относительный шаг труб:
поперечный,
продольный,
|
То же
|
1,375
1,25
|
| Количество рядов труб,
|
» »
|
27
|
Продолжение таблицы 2-16
| Количество труб в ряду,
|
» »
|
84
|
| Площадь живого сечения для прохода газов,
|
» »
|
2.4
|
| То же для прохода воздуха,
|
» »
|
2.04
|
| Площадь поверхности нагрева, Н,м2
|
» »
|
242
|
| Температура газов на выходе
|
По выбору
|
345
|
| Энтальпия газов на выходе,
|
По
|
10808,62
|
| Температура воздуха на входе,
|
По выбору
|
25
|
| Энтальпия теоретического количества холодного воздуха,
|
По
|
239
|
| Температура воздуха на выходе,
|
По выбору
|
350
|
| Энтальпия теоретического количества воздуха на выходе,
|
По
|
5
|
| Отношение
|
a
|
1.15-0.05=1.1
|
| Тепловосприятие ступени,
|
)
|
(1.1+0.03)(5008.2-239)=5
|
| Средняя температура воздуха в ступени,
|
0,5(
|
0.5(25+350)=187.5
|
| Температура газов на входе
|
Из расчета испарительного пучка
|
560
|
| Энтальпия газов на входе в ступень,
|
По
|
17904,2
|
| Средняя температура газов
|
0,5(
|
0,5(560+
|
| Средняя скорость газов,
|
|
=
|
| Коэффициент теплоотдачи от газов к стенке,
|
По рис. 6-5
|
0,9
|
| Средняя скорость воздуха,
|
|
|
| Коэффициент теплоотдачи с воздушной стороны,
|
По рис. 6-4
|
1.4*0.98*0.94*78=100.6
|
| Коэффициент использования поверхности нагрева,
|
По табл. 6-3
|
0,85
|
| Коэффициент теплопередачи, к, Вт/(м3
|
x
|
0,85
|
| Разность температур между средами
наибольшая
наименьшая,
|
|
3
560-
|
| Температурный напор при противотоке
|
|
265
|
| Перепад температур:
наибольший,
наименьший,
|
t``
|
350-25=325
560-
|
| Параметр Р
|
|
0,22
|
| Параметр
|
t
|
2,7
|
| Коэффициент
|
По рис. 6-16
|
1
|
| Температурный перепад
|
y D
|
272,5
|
| Тепловосприятие по уравнению теплообмена,
|
|
=
|
| Расхождение расчетных тепловосприятий,
|
|
100=-1,27
|
Таблица 1-17. Поверочный расчет экономайзера
| Наименование
|
Расчетная формула или способ определения
|
Расчет
|
| Площадь поверхности нагрева, Н,м2
|
По конструктивным размерам
|
590
|
| Площадь живого сечения для прохода газов,
|
То же
|
2.4
|
| Температура газов на входе в ступень,
|
Из расчета воздухоподогревателя
|
360
|
| Температура газов на выходе
|
По заданию
|
140
|
| Энтальпия газов на входе,
|
По
|
10808,62
|
| Энтальпия газов на выходе,
|
По
|
4822.16
|
| Тепловосприятие ступени(теплота, отданная газами),
|
j(
|
0,986(10808,62-
|
| Температура воды на выходе ,
|
По выбору
|
210
|
| Удельная энтальпия воды на выходе,
|
По
|
|
| Температура воды на входе ,
|
По заданию
|
100
|
| Удельная энтальпия воды на входе ,
|
По
|
419,7
|
| Средняя температура воды,
|
0,5(
|
0.5(100+210)=155
|
| Скорость воды в трубах,
|
|
|
| Средняя температура газов
|
0,5(
|
0.5(140+345
|
| Средняя скорость газов,
|
|
|
| Коэффициент теплоотдачи конвекцией
|
По рис. 6-4
|
75*1*1*0.99=74.25
|
| Эффективная толщина излучающего слоя,
|
0.24
|
|
| Суммарная поглощательная способность трехатомных газов,
|
prn
|
0.197*0.1*0.24=0.0047
|
| Коэффициент ослабления лучей трехатомными газами, кГ
|
По рис. 5-6
|
15.3
|
| Коэффициент ослабления лучей, несветящейся частью среды,
|
rn
|
3
|
| Коэффициент ослабления лучей сажистыми частицами, кСЖ
|
По формуле 5-32
|
0.2
|
| Коэффициент ослабления лучей, светящейся частью среды,
|
kСВ
|
0.2+3=3.2
|
| Степень черноты:
светящейся части, аСВ
несветящейся части, аГ
|
1-е-Ксв
1-e-K
|
0.074
0.07
|
| Степень черноты факела, аФ
|
maСВ
|
0.55*0.074+0.45*0.07=0.0722
|
| Температура загрязненной стенки трубы,
|
t
|
279.75
|
| Коэффициент теплоотдачи излучением,
|
По рис. 6-11
|
0.14
|
| Коэффициент теплоотдачи от газов к стенке,
|
)
|
74.25+0.14=74,39
|
| Коэффициент загрязнения
|
По формуле 6-8
|
0.003
|
| Коэффициент теплопередачи, к, Вт/м2
|
|
=60.8
|
| Разность температур между средами:
наибольшая,
наименьшая
|
|
14
34
|
Продолжение таблицы 2-17
| Температурный напор
|
|
87,5
|
| Тепловосприятие ступени,
|
|
|
| Расхождение расчетных тепловосприятий,
|
|
100=-1,9
|
Таблица 1-18.Расчет невязки теплового баланса парогенератора
| Наименование
|
Расчетная формула или способ определения
|
Расчет
|
| Расчетная температура горячего воздуха,
|
Из расчета воздухоподогревателя
|
350
|
| Энтальпия горячего воздуха,
|
То же
|
5008,5
|
| Количество теплоты, вносимое в топку воздухом,
|
(a
|
1,1*5008,5+23,9=5533,25
|
| Полезное тепловыделение в топке,
|
|
44084
|
| Лучистое тепловосприятие топки,
|
(
|
13731,3
|
| Расчетная невязка теплового баланса,
|
|
40554,8* 0,885-(13731,3+420,3 +4804,7+ 5737,8+ 5389+ 5926,2)=-119
|
| Невязка, %
|
|
100=-0,29
|
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
В результате выполнения данной работы я произвел поверочный расчет парогенератора Е-25-24-380ГМ, топливом для которого является малосернистый мазут. Я определил температуры воды, пара, воздуха и продуктов сгорания на границах нагрева, КПД парогенератора, расход топлива. Расчетная невязка теплового баланса равна -0.29% , что меньше допустимого, значит расчет произведен правильно.
ПЕРЕЧЕНЬ ССЫЛОК
1.
В.И. Частухин Тепловой расчет промышленных парогенераторов. - Киев: Вища школа. Головное издательство, 1980.-184 с
2.
Роддатис К.Ф., Соколовский Я.Б. Справочник по котельным установкам малой производительности. М.: Энергия, 1975