Поверочный расчет парового котла ДКВР-10-13

Поверочный расчет парового котла ДКВР-10-13 ...

Задание на курсовой проект
1. Краткое описание котла
2.Объемы и энтальпии воздуха и продуктов сгорания
2.1 Состав и теплота сгорания топлива
2.2 Присосы воздуха и коэффициенты избытка воздуха по отдельным газоходам
2.3 Объемы воздуха и продуктов сгорания
2.4 Энтальпии воздуха и продуктов сгорания
3. Тепловой баланс котла и расход топлива
3.1 Тепловой баланс котла
3.2 Тепловые потери и КПД котла
4. Геометрические характеристики поверхности нагрева
4.1 Общие указания
4.2 Геометрические характеристики топочной камеры
4.2.1 Расчет площади поверхностей, ограждающих объем топочной камеры
4.2.2 Расчет лучевоспринимающей поверхности топочных экранов и выходного окна топки
4.3 Геометрические характеристики пароперегревателя
4.4 Геометрические характеристики конвективного пучка
4.4.1 Общие указания
4.4.2 Расчет длины труб ряда пучка
4.4.3 Расчет конвективной поверхности нагрева участков конвективного пучка
4.4.4 Расчет живого сечения для прохода газов по участкам конвективных пучков
4.4.5 Характеристики конвективного пучка
5. Поверочный расчет теплообмена в конвективном пучке
5.1 Общие указания
5.2 Тепловосприятие конвективного пучка излучением
5.3 Тепловосприятие пароперегревателя по уравнению теплового баланса
5.4 Тепловосприятие конвективного пучка по уравнению теплообмена
5.4.1 Расход и скорость газа
5.4.2 Коэффициент теплоотдачи конвекцией от газов к стенке для гладкотрубного коридорного пучка при поперечном омывании
5.4.3 Коэффициент теплоотдачи излучением продуктов сгорания
5.4.4 Коэффициент теплопередачи конвективного пучка
5.4.5 Температурный напор
5.4.6 Тепловосприятие конвективного пучка по уравнению теплообмена
5.5 Проверка точности расчета тепловосприятия конвективного пучка и порядок его расчета во втором приближении
5.6 Уточнение конструктивных характеристик пароперегревателя
6. Тепловосприятие водяного экономайзера и невязка теплового баланса котла
7. Конструктивный расчет экономайзера
7.1 Общие указания
7.2 Геометрические характеристики экономайзера
7.3 Расчетные характеристики экономайзера
7.4 Расчет поверхности нагрева и количества рядов
7.4.1 Расчет скоростей газов и воды
7.4.2 Коэффициент теплопередачи экономайзера
7.4.3 Расчет температурного напора
7.4.4 Расчет высоты экономайзера
Список использованной литературы

Задание на курсовой проект

Паровой котел типа ДКВР-10
Паропроизводительность котла – 10,6 т/ч
Давление – 1,27 МПа (13 атм.)
Температура вырабатываемого пара – 190,5 °С
Температура питательной воды – 79 °С
Температура холодного воздуха – 30 °С
Температура уходящих газов – 160 °С
Доля непрерывной продувки – 3,4 %
Газопровод – Кулешовка-Самара


ДКВР – двухбарабанный паровой котел, вертикально-водотрубный, реконструированный с естественной циркуляцией и уравновешенной тягой, предназначен для выработки насыщенного и перегретого пара.
Расположение барабанов продольное. Движение газов в котлах горизонтальное с несколькими поворотами или без поворотов, но с изменением сечения по ходу газов.

Энтальпия холодного воздуха
, кДж/м3
Потеря тепла с уходящими газами в окружающую среду
%
Потеря тепла от химической неполноты сгорания топлива %, обусловлена суммарной теплотой сгорания продуктов неполного горения, остающихся в дымовых газах. Для проектируемого котла =0,5%.
Потеря тепла от наружного охлаждения % принимается в зависимости от паропроизводительности котла D, кг/с.
, кг/с (3.8)
, кг/с
Паропроизводительность котда ДКВР-10 составляет 10,6 т/ч или 2,94 кг/с, следовательно =1,68%.
Суммарная потеря теплоты в котле
, % (3.9)
, %
Коэффициент полезного действия
, % (3.10)
, %
3.3 Полезная мощность котла и расход топлива
Полное количество теплоты, полезно использованной в котле
, кВт, (3.11)
где - количество выработанного пара, кг/с;
- энтальпия выработанного пара, кДж/кг;
- энтальпия питательной воды, кДж/кг;
, кДж/кг (3.12)
- энтальпия кипения воды, кДж/кг;
- расход воды на продувку котла, кг/с.
(3.13)
- доля непрерывной продувки;
- паропроизводительность котла, кг/с.
Энтальпия питательной воды
, кДж/кг
Энтальпия кипящей воды
Р=1,27 МПа, кДж/кг.
Расход воды на продувку котла
, кг/с
Полное количество теплоты, полезно использованной в котле
, кВт,
Расход топлива, подаваемого в топку котла
, м3/с (3.14)
где - полезно использованная теплота в котле, Вт;
- располагаемое тепло 1 м3 газообразного топлива, кДж/м3;
- коэффициент полезного действия, %.
, м3/с
4. Геометрические характеристики поверхностей нагрева
4.1 Общие указания
Для теплового расчета котла необходимы геометрические характеристики топочной камеры, пароперегревателя, конвективных пучков, низкотемпературных поверхностей нагрева, которые определяются по размерам на чертежах однотипных котлов.
4.2 Геометрические характеристики топочной камеры
4.2.1 Расчет площади поверхностей, ограждающих объем топочной камеры
Границами объема топочной камеры являются осевые плоскости экранных труб или обращенные в топку поверхности защитного огнеупорного слоя, а в местах, не защищенных экранами, - стены топочной камеры и поверхность барабана, обращенная в топку. В выходном сечении топки и камеры догорания объем топочной камеры ограничивается плоскостью, проходящей через ось задних экранов.
Расчет поверхностей котла типа ДКВР-10 с удлиненным верхним барабаном и высокой компоновкой.
Рисунок 4.1 – Котел ДКВР-10 с удлиненным верхним барабаном и высокой компоновкой
а1=2,73 м; а5=3,045 м; h3=0,75 м; h7=0,74 м;
а2=2,90 м; а6=0,812 м; h4=0,48 м; h=5,23 м;
а3=3,445 м; h1=2,05 м; h5=2,22 м; b=2,81 м;
а4=3,245 м; h2=1,95 м; h6=1,73 м;
Площадь боковых стен
, м2
, м2
Площадь фронтовой стены
, м2
, м2
Площадь задней стены топки
, м2
, м2
Площадь двух стен камеры догорания
, м2
, м2
Площадь пода топки и камеры догорания
, м2
, м2
Площадь потолка топки и камеры догорания
, м2
, м2
Общая площадь ограждающих поверхностей
, м2 (4.1)
, м2
4.2.2 Расчет лучевоспринимающей поверхности топочных экранов и выходного окна топки
Таблица 4.1 - Геометрические характеристики топочных экранов и выходного окна топки
Наименование,
условное
обозначение,
единицы
измерения
величин
Фронтовой
экран
Задний
Боковой
Экран боковых стен камеры догорания
Выходное окно топки
Топки
Камеры догорания
Левый
Правый
Левый
Правый
1
2
3
4
5
6
7
8
9
1. Наружный диаметр труб α, мм
51
51
51
51
51
51
51
-
2. Шаг экранных труб S, мм
130
130
110
80
80
80
80
-
3. Относительный шаг экранных труб σ
2,549
2,549
2,157
1,569
1,569
1,569
1,569
-
4. Расстояние от оси экранной трубы до обмуровки е
100
26
30
40
40
40
40
-
5. Относительное расстояние от оси экранной трубы до обмуровки ē
1,961
0,51
0,588
0,784
0,784
0,784
0,784
-
6. Угловой коэффициент х
0,8
0,71
0,79
0,94
0,94
0,94
0,94
1
7. Расчётная ширина экрана bэ, мм
2550
2550
2590
2135
2135
652
652
-
8. Число труб экрана z, шт.
21
21
25
28
28
10
10
-
9. Средняя освещённая длина труб экрана lэср, мм
2450
2330
1730
3500
3500
1200
1200
-
10. Площадь стены Fпл, занятой экраном, м2
6,25
1,11
4,48
11,32
11,32
0,78
0,78
-
11.Лучевоспр.поверхность экрана Нэ, м2
5
7,88
3,54
10,64
10,64
0,73
0,73
-
Пояснения к таблице 4.1
- диаметр и шаг экранных труб, мм; принимается по таблице 1 Приложения [11];
- относительный шаг экранный труб;
σ = 130/51 = 2,549
σ = 110/51 = 2,157
σ = 80/51 = 1,569
- расстояние от оси экранной трубы до обмуровки, мм. Для котла ДКВР-10 принимаем равной 40 мм;
- относительное расстояние от оси трубы до обмуровки;
ē = 100/51 = 1,961
ē = 26/51 = 0,51
ē = 30/51 = 0,588
ē = 40/51 = 0,784
- угловой коэффициент гладкотрубных однорядных настенных экранов котла;
- расчетная ширина экрана – это расстояние между осями крайних труб экрана.
мм;
где - ширина стены в свету, мм;
bэ = 2810-2·130 = 2550
bэ = 2810-2·130 = 2550
bэ = 2810-2·110 = 2590
bэ = 2135-2·80 = 1975
bэ = 812-2·80 = 657
e и S – расстояние от оси экранной трубы до обмуровки и шаг, соответственно, мм;
- ширина стены на которой расположен экран, мм
z – число труб экрана, шт.; берется на исходных чертежах. Иногда на чертежах не указывается количество труб каждого экрана. Тогда z можно рассчитать по формуле: , шт.
z = 2590/110 + 1 = 25
z = 2135/80 + 1 = 28
z = 652/80 + 1 = 10
bв.о = bг.к , где bг.к – ширина газового коридора.
– средняя освещенная длина трубы экрана, мм; определяется измерением по чертежу конфигурации трубы.
Площадь стены, занятой экраном
, м2
Fпл = 2550·2450·10-6 = 6,25
Fпл = 2550·4350·10-6 = 11,1
Fпл = 2590·1730·10-6 = 4,42
Fпл = 2135·5300·10-6 = 11,32
Fпл = 652·1200·10-6 = 0,78
Лучевоспринимающая поверхность экранов и выходного окна топочной камеры
, м2
Нэ = 6,25·0,8 = 5
Нэ = 11,1·0,71 = 7,88
Нэ = 4,48·0,79 = 3,54
Нэ = 11,32·0,94 = 10,64
Нэ = 0,78·0,94 = 0,73
Рисунок 4.2 – К определению размеров
Таблица 4.2 - Геометрические характеристики топочной камеры
Наименование, условное обозначение, единицы измерения величин
Значения
1. Площадь стен топки , м2
93,51
2. Лучевоспринимающая поверхность топки , м2
38,43
3. Высота топки , м
4,34
4. Высота расположения горелок , м
1,00
5. Относительная высота расположения горелок
0,23
6. Активный объем топочной камеры , м3
45,13
7. Степень экранирования топки
0,41
8. Эффективная толщина излучающего слоя , м
1,74
Площадь стен топки , м2 принимается по формуле (4.1).
Лучевоспринимающая поверхность топочной камеры
, м2
, м2
Высота расположения горелок , м – это расстояние от пода до оси горелок, принимается по чертежам.
Относительная высота расположения горелок
Активный объем топочной камеры
, м3
где – площадь боковых стен, м2;
– ширина топки, м.
, м3
Степень экранирования топочной камеры
Эффективная толщина излучающего слоя в топке
4.3 Геометрические характеристики конвективного пучка
4.3.1. Общие указания
Проектируемые котлы типа ДКВР имеют один конвективный пучок с двумя газоходами или одним газоходом, но имеющим разное сечение по ходу газов. Расположение труб конвективного пучка – коридорное.
Конвективные пучки проектируемых котлов имеют сложный характер омывания, связанный с поворотами движения газа и изменением сечения по ходу газов. Кроме этого в первом газоходе к первому барабану подшивается п/п, имеющий в основном другие диаметры труб и шаги, нежели трубы конвективного пучка.
В зависимости от характера омывания газами поверхности нагрева пучка, она разделяется на отдельные участки, расчет которых ведется отдельно. Затем определяются средние показатели, по которым будет производиться расчет теплообмена в конвективном пучке.
4.3.2 Расчет длины труб ряда пучка
Ряды располагаются поперек оси барабана, трубы ряда изогнутые и поэтому имеют разную длину. Длину трубы надо замерять по ее оси от верхнего до нижнего барабана. Для котлов с поперечной перегородкой в газоходе конвективного пучка потребуется в расчетах проекция трубы на продольное сечение газохода по оси барабана.
Котлы типа ДКВР имеют симметричный характер левой и правой частей труб ряда, поэтому можно считать длину половины трубы.
Таблица 4.3 Освещенная длина труб и проекция длины труб ряда конвективного пучка
Наименование, условное обозначение, ед. измерения
Номер трубы
Y стены
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
Освещенная длина трубы lтр , мм
3800
3200
3000
2700
2400
2200
2100
2000
1900
1800
1760
Проекция освещенной длины трубы ln ,мм
2640
2520
2380
2260
2140
2030
1950
1880
1820
1780
1760
4.3.3 Расчет конвективной поверхности нагрева участков конвективного пучка
В первую очередь, необходимо разбить пучки на отдельные участки и в соответствии с их количеством заполнить таблицу.
Таблица 4.4 - Геометрические характеристики участков конвективных пучков
Наименование, условное обозначение, единицы измерения
участки
1
2
3
4
5
1.Наружний диаметр труб dн, мм
51
51
51
51
51
2.Поперечный шаг труб s1, мм
110
100
110
100
110
3.Продольный шаг труб s2, мм
100
110
100
110
100
4.Относительный поперечный шаг труб
2,16
1,96
2,16
1,96
2,16
5.Относительный продольный шаг труб
1,96
2,16
1,96
2,16
1,96
6.Количество труб в ряду n, шт
7
9
6
9
7
7.Количество рядов труб пучка z, шт
16
16
27
11
11
8.Средняя освещенная длина труб lсртр, мм
2600
1891,1