Теплотехника

Задание на курсовой проект 3
1. Kраткое описание конструкции котла 4
2. Поверочный расчет котла 8
2.1 Выбор исходных данных 8
2.2 Расчет объемов и энтальпий воздуха и продуктов сгорания 9
2.3 Тепловой баланс котла 11
2.4 Тепловой расчет топочной камеры 13
2.5 Расчет ширмового пароперегревателя 17
2.6 Расчет конвективного пароперегревателя высокого давления 21
2.7 Расчет выходной ступени конвективного пароперегревателя низкого давления 26
2.8 Расчет поворотной камеры 29
2.9 Расчет входной ступени конвективного пароперегревателя низкого давления 33
2.10 Расчет водяного экономайзера 36
2.11 Расчет регенеративного воздухоподогревателя 38
2.12 Уточнение теплового баланса 39
Список использованной литературы: 41

верт ( То же в подвесных экономайзерных трубах Fг.подв ( То же Температура газов на входе (С Из расчета КППнд-2 710 Энтальпия кДж/м3 То же 11762 Температура газов на выходе из поворотной камеры (С Принимаем предварительно 630 Энтальпия газов на выходе при принятой температуре Н(( кДж/м3 По табл. 2.2 10333 Тепловосприятие экранов, вертикальных труб КППнд2 и подвесных экономайзерных труб Qб ( ((Н(- Н(() 0,998(11762 - 10333) = 1429 Средняя температура газа ( (С Средняя скорость газов в сечении подвесных экономайзерных труб (г.под м/с Коэффициент теплоотдачи конвекцией в подвесных экономайзерных трубах (к.под Вт/(м2.К) [2, рис.6.4] 47.0,91.1.1,05= 45 Средняя скорость газов в сечении вертикальных труб (г.верт м/с Коэффициент теплоотдачи конвекцией к вертикальным трубам (к.верт Вт/(м2.К) [2, рис.6.4] 51.0,91.1.1,05= 49 Средняя температура пара в экранах tэкр (С Принимаем 405 Коэффициент ослабления лучей трехатомными газами Коэффициент излучения газовой среды ( - Температура наружной поверхности экранных труб tст (С tэкр+25 405+25 = 430 Коэффициент теплоотдачи излучением к экранам поворотной камеры (л.экр Вт/(м2.К) [2, рис.6.14] 115(0,38(0,95 = 42 Тепловосприятие экранов по уравнению теплопередачи Qт.экр кДж/м3 Средняя температура среды в подвесных экономайзерных трубах tподв (С Принимаем 320 Температура наружной поверхности подвесных труб tст (С tподв+25 320+25 = 345 Коэффициент теплоотдачи излучением к подвесным трубам (л.подв Вт/(м2.К) [2, рис.6.14] 104(0,38(0,95 = 38 Коэффициент теплоотдачи от газов к стенке подвесных труб (1подв ( Тепловосприятие подвесных экономайзерных труб по уравнению теплопередачи Qт.подв кДж/м3 Средняя температура среды в вертикальных трубах КППнд1 tверт (С Принимаем равной температуре пара на входе в выходную ступень КППнд 440 Температура наружной поверхности подвесных труб tст (С tверт+25 440+25 = 465 Коэффициент теплоотдачи излучением к вертикальным трубам КППнд1 (л.подв Вт/(м2.К) [2, рис.6.14] 122(0,38(0,95 = 44 Коэффициент теплоотдачи от газов к стенке вертикальных труб КППнд1 (1верт ( Тепловосприятие вертикальных труб КППнд1 по уравнению теплопередачи Qт.верт кДж/м3 Суммарное тепловосприятие экранов, подвесных экономайзерных труб и вертикальных труб по уравнению теплопередачи Qт ( Qт.экр+ Qт.подв+ Qт.верт 192+422+837 = 1451 Несходимость тепловосприятий поворотной камеры (Q %
допустимо
2.9 Расчет входной ступени конвективного пароперегревателя низкого давления
Расчет входной ступени конвективного пароперегревателя низкого давления представим в таблице 2.8.
Таблица 2.8
Рассчитываемая величина Обозна-чение Размер-ность Формула или обоснование Расчет Диаметр и толщина труб dx( мм По чертежу 50х4 Расположение - - То же Коридорное Количество параллельно включенных труб n - (( 176x4=704 Поперечный шаг s1 мм По чертежу 90 Продольный шаг s2 ( То же 128 Относительный поперечный шаг (1 - s1/d 90/50=1,8 Относительный продольный шаг (2 - s2/d 128/50=2,6 Число рядов по ходу газов z2 - По чертежу 40 Длина трубы м То же 42 Поверхность нагрева ступени Fкнд-1 м2 Живое сечение для газов Fг ( По рис. 2.1и чертежу Живое сечение для пара fп ( Дополнительная поверхность нагрева в области КППнд-1 Fдоп ( По рис. 2.1 Эффективная толщина излучающего слоя s м Температура газов на входе в выходную ступень КППнд (С Из расчета поворотной камеры 630 Энтальпия кДж/м3 То же 10333 Температура газов на выходе из ступени КППнд-1 (С Принимаем предварительно 490 Энтальпия газов на выходе из ступени при принятой температуре Н(( кДж/м3 По табл. 2.2 8030 Тепловосприятие КППнд-1 и дополнительных поверхностей по балансу Qб.кнд1+доп ( ((Н(- Н(() 0,998(10333 - 8030) = 2303 Тепловосприятие КППнд-1 по балансу Qб.кнд1 ( Принимаем предварительно
0,97Qб.кнд1+доп 0,97(2303=2234 Тепловосприятие дополнительных поверхностей по балансу Qб.доп ( Qб.кнд1+доп- Qб.кнд1 2303 - 2234 = 69 Температура пара на входе в ступень t(вп (С Задана 300 Давление пара на входе в ступень р(вп МПа Задано 4,1 Энтальпия пара там же h(вп кДж/кг [3, табл. III] 2958 Расход воды на впрыск перед выходной ступенью КППнд Dвпр кг/с Принимаем 10 Прирост энтальпии пара в ступени КППнд1 (h кДж/кг Энтальпия пара на выходе из ступени h((вп ( h(вп + (h 2958+288=3246 Давление пара на выходе из КППнд1 р(вт МПа Задано 4 Температура пара на выходе из ступени t((вп (С [3, табл. III] 410 Прирост энтальпии пара в вертикальных трубах КППнд1 (hверт кДж/кг Энтальпия пара перед пароохладителем h(впр ( h((вп + (hверт 3246+106 = 3352 Температура пара там же t(впр (С [3, табл. III] 460 Уточним расход пара на впрыск Dвпр кг/с Средняя температура пара tвп ( Средняя температура газа ( ( Температурный напор (t ( Средняя скорость газов (г м/с Коэффициент теплоотдачи конвекцией (к Вт/(м2.К) [2, рис.6.4] 76.1.0,8.1,05=64 Коэффициент загрязнения ( (м2.К) /Вт При сжигании газа [2, табл.6.1] 0 Средняя абсолютная температура газа Т К 565+273 838 Коэффициент ослабления лучей трехатомными газами Коэффициент излучения газовой среды ( - Температура стенки tст (С t+25 355+25 = 380 Коэффициент теплоотдачи излучением (л Вт/(м2.К) [2, рис.6.14] 85(0,18(0,94 = 14 Коэффициент теплоотдачи от газов к стенке (1 ( Средний удельный объем пара ( м3/кг [3, табл. III] 0,0693 Средняя скорость пара (п м/с Коэффициент теплопередачи от стенки к пару (2 Вт/(м2.К) [2, рис.6.7] 1000(0,9 = 840 Коэффициент тепловой эффективности ( - [2, табл.6.5] 0,85 Коэффициент теплопередачи k Вт/(м2.К) Тепловосприятие входной ступени КППнд по уравнению теплопередачи Qт.кнд1 кДж/м3 Несходимость тепловосприятий ступени (Qкнд1 %
допустимо Средняя температура в дополнительных поверхностях tдоп (С Принимаем 405 Тепловосприятие дополнительных поверхностей по уравнению теплопередачи Qт.доп кДж/м3 Несходимость тепловосприятий дополнительных поверхностей (Qдоп %
допустимо
2.10 Расчет водяного экономайзера
Расчет водяного экономайзера представим в таблице 2.9.
Таблица 2.9
Рассчитываемая величина Обозна-чение Размер-ность Формула или обоснование Расчет Диаметр и толщина труб dx( мм По чертежу 32х6 Расположение - - То же Коридорное Количество параллельно включенных труб n - (( 202x4=808 Поперечный шаг s1 мм По чертежу 80 Продольный шаг s2 ( То же 80 Относительный поперечный шаг (1 - s1/d 80/32=2,5 Относительный продольный шаг (2 - s2/d 80/32=2,5 Число рядов по ходу газов z2 - По чертежу 40 Длина трубы м То же 54 Поверхность нагрева ступени Fвэ м2 Живое сечение для газов Fг ( По рис. 2.1и чертежу Живое сечение для пара fп ( Эффективная толщина излучающего слоя s м Температура газов на входе в ВЭ (С Из расчета КППнд-1 490 Энтальпия кДж/м3 То же 8030 Температура газов на выходе из ВЭ (С Принимаем предварительно 390 Энтальпия газов на выходе из ступени при принятой температуре Н(( кДж/м3 По табл. 2.2 6310 Тепловосприятие ВЭ по балансу Qб.вэ ( ((Н(- Н(() 0,998(8030 - 6310) = 1717 Температура воды на входе в ступень t( (С Задана 270 Давление воды на входе в ступень р( МПа принимаем 30 Энтальпия пара там же h( кДж/кг [3, табл. III] 1181,6 Прирост энтальпии воды в ВЭ (h кДж/кг Энтальпия воды на выходе из ступени h(( ( h( + (h 1181,6+152=1333,6 Давление воды на выходе из ВЭ р(( МПа Задано 29,5 Температура воды на выходе из ступени t(( (С [3, табл. III] 302 Средняя температура воды t ( Средняя температура газа ( ( Температурный напор (t ( Средняя скорость газов (г м/с Коэффициент теплоотдачи конвекцией (к Вт/(м2.К) [2, рис.6.4] 69.1.0,8.1,05=58 Коэффициент загрязнения ( (м2.К) /Вт При сжигании газа [2, табл.6.1] 0 Средняя абсолютная температура газа Т К 440+273 713 Коэффициент ослабления лучей трехатомными газами Коэффициент излучения газовой среды ( - Температура стенки tст (С t+25 286+25 = 311 Коэффициент теплоотдачи излучением (л Вт/(м2.К) [2, рис.6.14] 54(0,16(0,93 = 8 Коэффициент теплоотдачи от газов к стенке (1 ( Коэффициент тепловой эффективности ( - [2, табл.6.5] 0,85 Коэффициент теплопередачи k Вт/(м2.К) Тепловосприятие водяного экономайзера по уравнению теплопередачи Qт.вэ кДж/м3 Несходимость тепловосприятий ступени (Qвэ %
допустимо
2.11 Расчет регенеративного воздухоподогревателя
Расчет регенеративного воздухоподогревателя представим в таблице 2.10. Расчет будем вести без разбивки на «холодную» и «горячую» части (это допускается при курсовом проектировании). При этом коэффициенты теплопередачи рассчитываем по средним скоростям воздуха и газов.
Таблица 2.10
Рассчитываемая величина Обозна-чение Размер-ность Формула или обоснование Расчет Диаметр ротора D мм По чертежу 9864 Диаметр ступицы d ( То же 1200 Количество воздухоподогревателей на котел n - То же 2 Доли поверхности, омываемые газами и воздухом х1= х2 [2, табл.5.10] 0,375 Эквивалентный диаметр dэ мм [2, с. 131] 9,6 Среднее проходное сечение для газов и воздуха Fг= Fв м2 [2, табл.5.10] 29 Поверхность нагрева F ( [2, табл.5.9] 2(73150 = 146300 Температура воздуха на входе в РВП t( (С Задана 30 Энтальпия воздуха там же кДж/м3 По табл. 2.2 377 Температура воздуха на выходе из РВП t(( (С Задана 333 Энтальпия воздуха там же кДж/м3 По табл. 2.2 4272 Отношение среднего количества воздуха в ВП к теоретически необходимому (вп - Температура газов на входе в РВП (С Из расчета водяного экономайзера 390 Энтальпия кДж/м3 То же 6310 Тепловосприятие РВП по балансу Qб.вп ( 1,15(4272 - 377) = 4479 Энтальпия газов на выходе ( Температура газов там же (С По табл. 2.2 123 Средняя температура воздуха t ( Средняя температура газа ( ( Температурный напор (t ( 257-182 = 75 Средняя температура стенки tст ( Средняя скорость газов (г м/с Средняя скорость воздуха (в ( Коэффициент теплоотдачи от газа к стенке (1 Вт/(м2.К) [2, рис.6.11] 34.1,5.1,12.1=57 Коэффициент теплоотдачи от стенки к воздуху (2 ( [2, рис.6.11] 32.1,5.1.1=48 Коэффициент тепловой эффективности ( - [2, табл.6.5] 0,9 Коэффициент теплопередачи k Вт/(м2.К) Тепловосприятие РВП по уравнению теплопередачи Qт.вп кДж/м3 Несходимость тепловосприятий ступени (Qвэ %
допустимо
2.12 Уточнение теплового баланса
Потеря теплоты с уходящими газами:
.
Коэффициент полезного действия котла:
%.
Расчетный расход топлива:
м3/с = 77400м3/час.
Невязка теплового баланса:
Относительная невязка баланса:
,
Допустимая невязка баланса – 0,5%.
На этом поверочный расчет котла закончен.
Список использованной литературы:
1. Тепловой расчет котельных агрегатов (Нормативный метод) /Под ред. Н.В. Кузнецова и др., М.: Энергия, 1973.
2. Липов Ю.М. и др. Компоновка и тепловой расчет парового котла: Учебное пособие для вузов / Ю.М. Липов, Ю.Ф. Самойлов, Т.В. Виленский. – М.: Энергоатомиздат, 1988.
3. Александров А.А., Григорьев Б.А. Таблицы теплофизических свойств воды и водяного пара: Справочник. – М.: Издательство МЭИ, 1999.
41