Поверочный расчёт парового котла

Содержание
Задание на курсовую работу
Введение
1.Технологический процесс получения пара
2.Расчет объемов воздуха и продуктов сгорания
3.Расчет энтальпий воздуха и продуктов сгорания
4.Тепловой баланс котла и расход топлива
5.Тепловой расчет топочной камеры
5.1. Определение геометрических размеров топки
5.2. Поверочный расчет топки
6.Расчет конвективного пучка
7.Расчет экономайзера
8.Сводная таблица теплового расчета парогенератора
9.Проверочный расчет
Библиографический список

xlsx») =20258 кДж/м3, расчетное =34512,05.
=13926,2 .
Среднее тепловое напряжение лучевоспринимающей поверхности нагрева:
=64,27 .
6. Расчет конвективного пучка
Котел ДЕ 6,5-1,4 имеет в конвективном пучке продольную перегородку, что обеспечивает разворот газов в пучке и выход газов через заднюю стену котла в водяной экономайзер. Таким образом, конвективный пучок делится на две части (рисунок 5.1).
Рисунок 6.1 – Устройство конвективного пучка котла ДЕ-6,5-14
Конвективный пучок рассчитываем как одну поверхность нагрева.
Предварительно для ведения расчета задаемся двумя значениями – 200 и 400 оС. Температура дымовых газов на выходе из конвективного пучка определяется при равенстве Qб= QТ.
Определяем значения Qб по трем температурам за кипятильным пучком. Балансовое количество тепла передается дымовыми газами конвективной поверхности нагрева.
Уравнение баланса тепла [1. таблица 8], :
, (34)
Где – коэффициент сохранения тепла, из расчета топки=0,977;
– теплосодержание дымовых газов на входе в пучок, при =1145 оС
=20258 ;
– теплосодержание газов на выходе из пучка, принимается по (таблица .xlsx) по задаваемым температурам на выходе из пучка, ;
– присосы воздуха в кипятильном пучке, принимали =0,05;
– энтальпия подсасываемого холодного воздуха при , =371,82.
=13233,26 кДж/м3.
=16598,15 кДж/м3.
Уравнение теплопередачи, [1], :
, (35)
Где – коэффициент теплопередачи от дымовых газов к водопаровой смеси, текущей внутри труб кипятильного пучка, ;
– температурный напор, ;
– поверхность нагрева кипятильного пучка, Н=68,04;
– расход топлива, .
Средняя температура газов [1], :
=.
=.
Расчет скорости газов в пучке [1. таблица (8)], м/с:
,
Где – расход топлива, 0,1289;
– объем газов в конвективном пучке по (таблица 1) =12,65 ;
– среднее значение температуры газов в пучке :
- живое сечение для прохода дымовых газов в конвективном пучке, .
[По таблице 7] .
=16,23 м/с.
=17,94 м/с.
– коэффициент теплоотдачи конвекцией для гладких коридорных труб при поперечном омывании дымовыми газами, [1. рисунок П5],:
=,
=,
где - поправки.
Значения поправок по П5 при поперечном шаге σ1= 2,2; продольном шаге σ2=1,8 и =0,19 -=0,97;=1; =0,98.
Суммарная поглощательная способность 3-х атомных газов:
м·МПа.
Коэффициент ослабления лучей 3-х атомных газов по (1. рисунок П2):
. .
Оптическая толщина .
.
По рисунку П3 находим коэффициент теплового излучения:
. .
Температура насыщения при давлении в барабане котла:
tн =180.
Определяем температуру наружной стенки трубы с учетом загрязнений [1. Таблица П5], : ,
– поправка на загрязнение для конвективных пучков, при сжигании газа принимается 25 oС.
.
– коэффициент теплоотдачи излучением трехатомных газов, определяемый по [1], .
Коэффициент теплоотдачи конвекцией зависит от: расположения конвективного пучка, движения дымовых газов, скорости газов, диаметра труб.
Коэффициент для незапыленного потока и, : ,
.
.
Определяем коэффициент тепловой эффективности котельного пучка:
=0,85 [1. Таблица П4].
Коэффициент теплопередачи [1], :
,
=77,877 .
=84,5 .
Расчет температурного напора [1. Таблица 8], :
если > 1,7 и
Где и – температуры дымовых газов перед и после конвективного пучка ( из расчета топки), ;
– температурный напор (в зависимости от двух задаваемых температур на выходе из конвективного пучка).
=244,06.
=504,4.
= 10032,69 .
=22498 .
По двум вычисленным значениям при пересечении линий Qб и QТ графически определяем (рисунок 5.1) истинную температуру дымовых газов выходе из конвективного пучка, которая равна =282,0 .
Температуре =282,0 по графику («из файла .xls») соответствует энтальпия газов =5100.
Рисунок 6.2 – Графическое определение температуры газов за конвективным пучком
Таблица 6.1 - Результаты расчетов конвективного пучка
Обозначение Размерность Расчет величины при
температуре газов оС 200 400 б/р 0,977 б/р 0,05 1145 20284 371,82 0,1289 12,65 кДж/м3 3287,7 6731,8 Qб кДж/м3 16598,16 13233,26 м/с 16,23 17,24 194 205 4,16 5,3 к 77,877 84,5 244,06 504,4 Н м2 68,04 10032,69 22498 Примечание: =, где - поправки.
Значения поправок по П5 при поперечном шаге σ1= 2,2; продольном шаге σ2=1,8.
7. Расчет экономайзера
Для утилизации тепла, увеличения КПД и уменьшения расхода топлива в котле устанавлен чугунный водяной экономайзер (ВЭК). Дымовые газы после конвективного пучка охлаждаются до и поступают в ВЭК, где происходит их дальнейшее снижение до .

Рисунок 7.1 – Схема включения экономайзера:
1–барабан котла; 2–запорный вентиль; 3–обратный клапан; 4–вентиль на сгонной линии; 5–предохранительный клапан; 6–вентиль воздушника; 7–чугунный водяной экономайзер; 8–дренажный вентиль.
Экономайзер чугунный блочный предназначен для нагревания питательной воды в паровых стационарных котлах с рабочим давлением до 2,4 МПа. Экономайзеры состоят из пакетов труб с оребрением, соединенных между собой и заключенных в каркас с теплоизоляционной обшивкой.
Детали чугунного водяного экономайзера: А – труба; Б – соединение калачом
Рисунок 7.2 – Чугунная ребристая труба экономайзера
Таблица 7.1 -Техническая характеристика чугунного экономайзера применяемого с котлом ДЕ-6,5-14
Типоразмер Поверхность нагрева, м2 Температура воды, ° С Номинальный расход воды, т/ч Масса, кг не более на входе на выходе ЭБ 2-142 141,6 100 140 7,15 5300
Габаритные размеры (без короба и присоединительных коллекторов с арматурой), (длина×ширина×высота) - 3080 (3900) × 1180 × 2090 мм.
Расчет водяного экономайзера является конструкторским расчетом. При известных температурах газов на выходе и входе поверхность () определяется из уравнения тепловосприятия. По рассчитанной поверхности конструируют ВЭК.
Для котлов ДЕ с давлением в барабане до 2,4 МПа используется экономайзер некипящего типа, собираемый из ребристых чугунных труб ВТИ, соединяемых между собой чугунными калачами. Для котлов производительностью до 10 т/час обычно используются ребристые чугунные трубы длиной 2 м. При производительности котла 6,5 т/час число труб в горизонтальном ряду =3.
Трубы-элементы укладываются в коридорном порядке, причем фланцы элементов образуют боковые стороны ВЭК.
Таблица 7.2 - Техническая характеристика экономайзерной трубы
Параметр Величина Длина, м 2 Поверхность нагрева со стороны газов, м2, Н0 2,95 Живое сечение для прохода газов, м2, f1 0,12 Живое сечение для прохода воды, м2, fВ 0,00435
Исходные данные для расчета экономайзера:
Температура газов на входе в ВЭК ==282,0 .
Энтальпия газов покидающих конвективный пучок =5100.
Температура газов на выходе из ВЭК =128 .
Энтальпия уходящих газов ==2275 .
Температура питательной воды на входе в водяной экономайзер
tпв = 104 ºС.
Энтальпия воды =435,76 .
В общем случае считают уравнение теплового баланса ВЭК Qб и приравнивают его к QТ для определения из уравнения теплопередачи.
Уравнение баланса тепла ВЭК Qб [1], :
,
Где – энтальпия газов покидающих конвективный пучок при ;
– энтальпия газов за ВЭК при ;
– коэффициент сохранения тепла.
=2796,35 .
Теплосодержание питательной воды на выходе из ВЭК [1], :
,
Где – теплосодержание воды на выходе из ВЭК, ;
– количество тепла, передаваемое газами ВЭК, =2796,35 .
– расход топлива, ;
– паропроизводительность теплогенератора, задана =1,8056 .
Температура питательной воды на выходе из ВЭК [1], :
,
Где – теплоемкость воды ();
=635,4 .
=151,6 .
Условие для для чугунных ВЭК: oС,
oС < oС. Условие выполняется.
Средняя температура газов [1], :
=.
Уравнение теплопередачи QТ [1], :
,
Где – коэффициент теплопередачи, для чугунного ВЭК типа ВТИ принимается в зависимости от скорости газов по [1], ;
– поверхность нагрева водяного экономайзера, . рассчитывается по [1] при QТ= Qб;
– расход топлива на котел, =0,1289 .
–температурный напор [1] .
– температура питательной воды на входе в экономайзер (задана), ;
и – соответственно температура газов на входе и выходе из ВЭК,.
Расчет скорости газов в ВЭК [1], м/с: ,
Где – объем газов в конвективном пучке по (таблица 1) =13,92 ;
– среднее значение температуры газов в ВЭК [1], .
Полное живое сечение для прохода газов, м2: F = n*f,
nГ =3, F =3*0,12=0,36 м2.
=8,73 м/с.
–температурный напор [1] :
.
– коэффициент теплопередачи, для чугунного ВЭК типа ВТИ принимается в зависимости от скорости газов по [1], :
=23 . =1,02.
.
= 2796,35 откуда ==192 м2.
Число горизонтальных рядов труб в ВЭК: , принимаем ближайшее большее целое 22.
8. Сводная таблица теплового расчета парогенератора
Данные теплового расчета парового котла ДЕ-6,5/14, топливо – природный газ-Тазовское - 2, 35710 МДж/кг(м3), расход 0,1289 кг/с.
Таблица 8.1 –Данные парового котла ДЕ-6,5-14
ВЕЛИЧИНЫ Размерность Наименование газохода топка конвективный
пучок экономайзер Температура газов на входе, t 30 1145 282 Температура газов на выходе, t 1145 282 128 Тепловосприятие, QТ 13926,2 15200 2796,35 Температура среды: на входе 180 180 104 на выходе 180 180 151 Скорость газов - 16,5 8,73
9. Проверочный расчет
Определяется по уравнению: , (56)
Где – располагаемая теплота сгорания, ;
– коэффициент полезного действия котла, =92,23 %;
– количество теплоты, переданное лучеиспусканием в топке, в конвективном пучке по Qб, ;
– удельный механический недожог, =0 %.
=32935,333 .
=13926,2+15200+2796,35=31922,55 .
Ошибка в балансе расчета котла не должна превышать 0,5 %:
ΔQ==3,075 % < 5 %.
Условие выполняется. Библиографический список
1. Поверочный расчет парового котла. Ухта: Изд. УГТУ, 2004. – 49с.
2. Тепловой расчёт котельного агрегата (нормативный метод), под редакцией Н.В Кузнецова, В. В. Митора, И.Е. Дубовицкого и др. – 2 – е изд., переработанное – М.: Энергия. 1973. – 295с.
3. Роддатис К.Ф., Полтарецкий А.Н. Справочник по котельным установкам малой производительности. М.: Энергоатомиздат, 1989. – 487с.
4. Делягин Г.И., Лебедев В.И., Пермяков Б.А. Теплогенерирующие установки. М.: Энергоатомиздат, 1986. – 586с.
5. Липов Ю.М., Самойлов Ю.Ф., Вишневский Т.В. Компоновка и тепловой расчет парового котла.: Учебное пособие для вузов. - М.: Энергоатомиздат, 1988. - 208с.
6. Эстеркин Р. И. Котельные установки. Курсовое и дипломное проектирование: Учеб. пособ. для техникумов. - Л.: Энергоатомиздат. Ленингр. Отд-ние, 1989. - 280 с., ил.
4