РЕФЕРАТЫ ПО ТЕХНОЛОГИИРеферат: Поверочный тепловой расчет котла Е-25-24 225 ГММИНИСТЕРСТВО 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 1 Расчетное задание 2 Топливо, воздух, продукты сгорания 3 Энтальпии воздуха и продуктов сгорания 4 Тепловой баланс парогенератора и расход топлива 5 Основные конструктивные характеристики топки 6 Расчет теплообмена в топке 7 Расчет фестона 8 Расчет перегревателя 9 Расчет испарительного пучка 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, 0С..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 tпп, 0С-380 4. Температура питательной воды tпв-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 0С, горячего воздуха- 350 0С 2 Топливо, воздух и продукты сгорания. Из табл. 6-1 выписываем расчетные характеристики топлива: Wp=3 % ; Ap=0.05 %; SpK+OP=0.3 %; Cp=84.65%; Hp=11.7 %;Np=0.3 %; Op=0.3; Qph=40.31 МДж Рассчитываем теоретический объем воздуха, необходимый для сжигания 1 кг топлива: V0=0.0889(Cp+0.375Spop+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 0,1 1,15 Перегреватель 0,05 1,2 Конвективный пучок 0,05 1,25 Воздухоподогреватель 0,06 1,31 Экономайзер 0,1 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, VN20=8,376 м3/кг, V0H2O=1,49 м3/кг) Величина ЕдинГазоходы ица Топка и ПерегревКонвективВоздухопоЭкономайз фестон атель ный ый догреватеер пучок ль Расчетный - 1.15 1.2 1,25 1,31 1,41 коэффициент избытка воздуха VRO2 м3/к1,58 1,58 1,58 1,58 1,58 VR2=VN20+ (1-a)V0 г 9,964 10,49 11,02 11,662 12,722 VH2O=V0H2O+0.0161(1-м3/к1.515 1.52 1.53 1.54 1.56 a)V0 г 13.059 13.59 14.13 14,782 15,862 VГ= VRO2+ VR2+ VH2O м3/к0.12 0.116 0.111 0.107 0.099 rRO2= VRO2/ VГ г 0.116 0.111 0.108 0.104 0.098 rH2O= VH2O/ VГ м3/к0.23 0.2278 0.219 0.211 0.197 rn= rRO2+ rH2O г - - - 3 Энтальпии воздуха и продуктов сгорания Удельные энтальпии теоретического объема воздуха и продуктов сгорания топлива определяем по следующим формулам : IB=V0(ct)B; IГ0=VRO2(cJ)RO2+V0N2(cJ)N2+V0H2O(cJ)H2O. Полученные результаты сводим в таблицу 2-3. Таблица 2-3 Энтальпия теоретического объема воздуха и продуктов сгорания топлива. J, 0СI0= IRO2= VRO2 I0N2= V0N2 * I0H2O= V0H2O Iг= VRO2(cJ)RO2 V0(ct)B,cJ)RO2, cJ)N2, кДж/кг(cJ)H2O ., V0N2 +(cJ)N2 кДж/кг кДж/кг кДж/кг +V0H2O(cJ)H2O., кДж/кг 30 413,4 413,4 100 1399,2 267,02 1088,62 226,5 2980,01 200 2819,6 564,06 2177,24 456 6014,32 300 4271,8 883,22 3282,6 694,5 9128,27 400 5745,2 1219,76 4413,098 939 12311,85 500 7250,4 1573,68 5560,336 1191 15568,74 600 8798 1930,76 6732,696 1450,5 18903,896 700 10377,4 2308,38 7921,804 1720,5 22319,03 800 11978 2692,32 9152,782 2002,5 25814,37 900 13578,6 3082,58 10408,882 2286 29343,24 1000 15221,6 3479,16 11673,356 2587,5 32947,05 1100 16907 3882,06 12937,83 2889 36599,6 1200 18592,4 4292,86 14193,93 3196,5 40257,76 1300 20468,6 4702,08 15491,9 3516 47763,06 1400 22005,6 5119,2 16823,366 3837 44178,58 1500 23733,4 5536,32 18121,336 4168,5 47785,166 1600 25471,8 5951,86 19452,802 4501,5 51559,556 1700 27199,6 6375,3 20784,268 4840,5 55377,962 1800 28927,4 6798,74 22124,108 5187 59199,668 1900 30708,2 7222,18 23489,07 5532 63037,248 2000 32478,4 7651,94 24820,536 5889 66951,45 2100 34333,4 8081,7 26185,498 6241,5 70839,876 2200 36029,4 8511,46 27550,46 6598,5 74842,098 Энтальпию продуктов сгорания топлива подсчитываем по формуле: IГ=I0Г+( a-1)I0B. Полученные результаты сведем в таблицу 2-4. Таблица 2-4 Энтальпия продуктов сгорания в газоходах J, 0СIг0, Iв0,кДж/Участки газового тракта кДж/кг кг Топка Перегреватель Конвект. ПучокВоздухоподогреваЭкономайзер a=1.15 a=1.2 тель a=1.41 a=1.25 a=1.31 I DI I DI I DI I DI I DI 100 2681,34 1399,2 3072,25 200 6016,9 2819,6 6199,8 3917, 300 9132,12 4271,8 9342,13641,6 9411,1 9 400 12317,058 5745,2 3 3725 3710, 500 15575,416 7250,4 15864,5 3723,12601 3816,3 65 600 18911,956 8798 19264,094 15935, 700 22328,084 10377,4 22660,9 3810,5 800 25825,602 11978 26112,7 64 3817.622746,4 9 21639, 900 29356,062 13578,6 4 3571,126212,2 28820,1 3897,3 1000 32961,26 15221,6 29683,8 3850.4 6 1100 36615,89 16907 5 3648,629797,4 1200 40275,69 18592,4 33332,5 3933.9 1400 47785,166 22005,6 3697,436005.5 1600 55377,962 25471,8 37029,9 8 3991.7 1800 63037,248 28927,4 3912.639997.2 2000 70839,876 32478,4 40734.5 9 3996.8 2200 78689,82 36029,4 8021.343994.1 48335,3 7 8112.7 59198.7 8177.6 67376.3 8335.3 75711.6 8382.6 84094.2 2.4 Тепловой баланс парогенератора и расход топлива. Тепловой баланс составляем в расчете на 1 кг располагаемой теплоты топлива Qpp. Считая, что предварительный подогрев воздуха за счет внешнего источника теплоты отсутствует имеем: Qв.вн=0. Расчеты выполняем в соответствии с таблицей 2-5. Таблица 2-5 Расчет теплового баланса парогенератора и расход топлива Наименование Расчетная формула или Расчет способ определения Располагаемая теплота Qhp+QВ.ВН+iтл 40310+244.8=40554.8 топлива, Qpp, кДж/кг Потеря теплоты от По табл. 4-5 0.5 химического недожога, q3,% Потеря теплоты от То же 0 механического недожога, q4, % Температура уходящих газов, По заданию 140 ух, 0С Энтальпия уходящих газов По -таблице 4323,17 ,Iух, кДж/кг Температура воздуха в По выбору 25 котельной ,tх.в, 0С Энтальпия воздуха в По -таблице 238,5 котельной, Iх.в0,кДж/кг Потеря теплоты с уходящими =9,8 газами ,q2, % Потери теплоты от наружного По рис. 3-1 1.2 охлаждения ,q5, % Сумма тепловых потерь, Sq,% q2+q3+q4+q5 9,8+0.5+1.2=11,5 К.п.д. парогенератора, hпг, 100- Sq 100-11,5=88,5 % Коэффициент сохранения 1- 1-=0.986 теплоты, j Паропроизводительность По заданию 6.94 агрегата, D, кг/с Давление пара в барабане, То же 2.64 рб, МПа Температура перегретого » » 380 пара, tп.п,0С Температура питательной » » 100 воды, tп.в, 0С Удельная энтальпия По табл. VI-8 3192,6 перегретого пара, iп.п, кДж/кг Удельная энтальпия По табл. VI-6 420.38 питательной воды, iп.в, кДж/кг Значение продувки, р, % По выбору 3 Полезно используемая теплотаD(iп.п-iп.в)+D(iк6,9(3192,6-420,38)+0,208( в агрегате, Qпг, кВт ип-iп.в 975,5-420,38)=19354.8 Полный расход топлива, =0.54 В,кг/с Расчетный расход топлива, 0,54 Вр, кг/с 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 Расчет способ определения Активный объём топки, Vт,м3По конструктивным 89.4 размерам Тепловое напряжение объема топки: расчетное, qV, кВт/м3 ВQнр/Vт 0,54*40310/89,4=243,48 допустимое, qV,кВт/м3 по табл. 4-5 249 Количество горелок, n, шт. По табл. III-10 2 Теплопроизводительность 1,2510-3=13,6 горелки, Qг, МВт Тип горелки По табл. III-6 ГМП-16 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 0С; следовательно, пересчета теплообмена не требуется. Таблица 2-7 Расчет полной площади поверхности стен топки Fст и площади лучевоспринимающей поверхности топки НЛ Наименование Стены топки Фронтонная боковЗадняВыходное Суммарная и свод ые я окно площадь топки Общая площадь стены и 45,7 42 52,5 8,7 149 выходного окна, Fст , м2 Расстояние между осями крайних3,78 2,25[3,78 3,78 - труб, b, м pic]2 Освещенная длина труб, lосв, м9,6 7,8 7,6 2,25 - Площадь, занятая луче воспринимающей поверхностью полная, F, м2 26,6 25,7421,076,24 80 Наружный диаметр экранных труб66 66 66 66 - , d, мм Шаг экранных труб, s, мм 90 90 90 90 Расстояние от оси экранных 100 100 100 - - труб до кладки (стены), l, мм Отношение s/d 1.36 1.36 1.36 - - Отношение l/d 1.51 1.51 1.51 - - Угловой коэффициент экрана, х 0,95 0,95 0,95 1,00 - Площадь лучевоспринимающей 127 поверхности открытых экранов, Нл, м2 Таблица 2-8 Поверочный расчет теплообмена в топке Величина Расчетная формула или Расчет способ определения Суммарная площадь луче воспринимающей По конструктивным 127 поверхности, Нл,м2 размерам Площадь лучевоспринимающей поверхности То же 127 открытых экранов, Нл.откр, м2 Полная площадь стен топочной камеры, » » 149 Fст, м2 Коэффициент тепловой эффективности =0,469 лучевоспринимающей поверхности, Yср Продолжение таблицы 2-8 Эффективная толщина излучающего слоя =2,16 пламени, s, м Полная высота топки, Нт По конструктивным 8.810 размерам Высота расположения горелок, hг, м То же 1.9 Относительный уровень расположения hг/Нт 1,9/8,810=0,215 горелок, хг Параметр, учитывающий распределение 0,59-0,2хт 0,59-0,2*0,215=0,54 температуры в топке, М 7 Коэффициент избытка воздуха на По табл. 4-5 1.15 выходе из топки, aт Присосы воздуха в топке, Daт По табл. 2-1 0.05 Температура горячего воздуха, По предварит. выбору350 tг.в,0С Энтальпия горячего воздуха, Iг.в0, По IJ- таблице 5008.2 кДж/кг Энтальпия присосов воздуха, Iпрс0, То же 238,8 кДж/кг Количество теплоты, вносимое в топку(aТ-DaТ)Iг.в0+ (1.15-0.05) 5008.2 воздухом, QВ, кДж/кг DaТIпрс0 + 0.05 * 238.8 = 5520.97 Полезное тепловыделение в топке, QТ,Qpp+QВ 40554,8*0,95+5520.9 кДж/кг 7=44048 Адиабатическая температура горения, По IJ- таблице 1287,2 Jа, 0С Температура газов на выходе из топкиПо предварительному 960 ,JТ``, 0С выбору Энтальпия газов на выходе из топки, По IJ- таблице 31873,04 IТ`` , кДж/кг Средняя суммарная теплоёмкость =37,2 продуктов сгорания, Vср, кДж/(кг*К) Объемная доля: водяных паров, rН2О По табл. 1-2 0,116 трехатомных газов, rRO2 То же 0.12 Суммарная объемная доля трехотомных rН2О+ rRO2 0.116+0.12=0.236 газов, rn Произведение, prns prns 0.236*0.1*2,16=0,05 1 Коэффициент ослабления лучей По формуле 5-26 3.05 трехатомными газами, kг,1/(м*МПа) Коэффициент ослабления лучей, rnkг 0,236*3.05=0.72 несветящейся частью среды, kнс, 1/(м*МПа) Коэффициент ослабления лучей По формуле 5-32 2,71 сажистыми частицами, кСЖ, 1/(м*МПа) Коэффициент ослабления лучей, kСВ= kнс+ кСЖ 2,71+0.72=3,44 светящейся частью среды, kСВ, 1/(м*МПа) Степень черноты: светящейся части, аСВ 1-е-КсвPS 0,52 несветящейся части, аГ 1-e-KнсPS 0.14 Степень черноты факела, аФ maСВ+(1-m)aг 0,55*0,52+0,45*0,14 = 0,349 Степень черноты топки, аТ =0,53 Тепловая нагрузка стен топки, qF, =161.4 кВт/м2 Температура газов на выходе из По рис. 5-8 911,7 топки, JТ``, 0С Энтальпия газов на выходе из топки, По IJ- таблице 30120,6 t`` , кДж/кг Общее тепловосприятие топки, QТЛ, j(QТ-I``Т) 0.986(44048-29987,3 кДж/кг )= =13731,1 Средняя удельная тепловая нагрузка =58,43 лучевоспринимающих поверхностей топки, qЛср 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 Расчет определения Полная площадь поверхности По конструктивным 7 нагрева, Н, м2 размерам Площадь поверхности труб То же 1 боковых экранов, находящихся в зоне фестона Ндоп, м2 Диаметр труб, d, мм » » 603 Относительный шаг труб, s/d » » 1.5 Количество рядов труб, z2,шт » » 1 Количество труб в ряду,z1,шт » » 42 Площадь живого сечения для АВ-z1dl 2,25*4,23-42*0,06*2,25 прохода газов, F, м2 =3,84 Эффективная толщина излучающего 0,9(31,8-1)0,06=0.1 слоя, s, м Температура газов перед Из расчета топки 911,7 фестоном, J`,0С Энтальпия газов перед фестоном,То же 30110,7 I`, кДж/кг Температура газов за фестоном, По предварительному 900 J``, 0С выбору Энтальпия газов за фестоном, По IJ- таблице 29683,85 I``, кДж/кг Количество теплоты, отданное j(I`-I``) 0.986(30110,7-29683,85 фестону, Qг, кДж/кг ) =420,8 Температура кипения при По табл. VI-7 226.8 давлении в барабане(pБ=2.64 МПа), tкип, 0С Средняя температура газов, 0,5(J``+ J`) 0,5(911,7+900)=905,8 Jср,0С Средний температурный напор, Jср-tкип 905,8-226,8=679 Dt,0C Средняя скорость газов, w, м/с =7.9 Коэффициент теплоотдачи По рис. 6-6 58*0,96*1,04*0,9=50,1 конвекцией, aК, кВт/(м2К) Суммарная поглощательная prns 0,1*0,236*0,1=0,00236 способность трехатомных газов, prns, м*Мпа Коэффициент ослабления лучей По формуле 5-26 16,8 трехатомными газами,кг,1/(м*МПа) Коэффициент ослабления лучей, rnkг 16,8*0,236=3,97 несветящейся частью среды, kнс, 1/(м*МПа) Коэффициент ослабления лучей По формуле 5-32 2,54 сажистыми частицами, кСЖ, 1/(м*МПа) Коэффициент ослабления лучей, kСВ= kнс+ кСЖ 3,97+2,54=6,51 светящейся частью среды, kСВ, 1/(м*МПа) Степень черноты: светящейся части, аСВ 1-е-КсвPS 0,06 несветящейся части, аГ 1-e-KнсPS 0,039 Степень черноты излучающей maСВ+(1-m)aг 0,55*0,06+0,45*0,039=0 среды, а ,05 Температура загрязнённой стенкиtКИП+ Dt 226,8+80=306,8 трубы, tст, 0С Коэффициент теплоотдачи По рис. 6-12(aЛ= 135*0,05*0,97=6,5 излучением, aЛ, Вт/(м2К) aНаСГ) Коэффициент использования По 6-2 0.95 поверхности нагрева, x Коэффициент теплоотдачи от x(aЛ+aК) 0,95(6,5+50,1)=53,77 газов к стенке, a1, Вт/(м2К) Коэффициент загрязнения, e, По ф-ле 6-8 и рис. 6-10,0048 м2К/Вт Коэффициент теплопередачи k, =42,7 Вт/м2К Продолжение таблицы 2-9 Тепловосприятие фестона по уравнению =376,2 теплопередачи, Qф, кДж/кг Тепловосприятие настенных труб, QДОП, кДж/кг =53,7 Суммарное тепловосприятие газохода фестона, QT,Qф+ QДОП 53,7+376,2=429,9 кДж/кг Расхождение расчетных тепловосприятий, DQ, % 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 способРасчет определения Диаметр труб, d/dВН, мм По конструктивным размерам 28/22 Количество труб в ряду То же 12 (поперек газохода) z1, шт Количество рядов труб ,z2, То же 6 шт Средний шаг труб, s1, мм » » 90 s2 100 Расположение труб в пучке » » коридорное Характер омывания » » поперечное Средняя длина змеевика, l, м» » 1,489 Суммарная длина труб, Sl, м » » 830,3 Полная площадь поверхности » » 73 нагрева, H, м2 Площадь живого сечения на a`b`-l`z1d 1.918*4.23-1.489*0. входе, F`, м2 028=7,1 То же на выходе, F``, м a``b``-l``z1d 1,702*4,23-1,489*0, 672=6,2 Средняя площадь живого 6,6 сечения газохода, FCP, м2 Количество параллельно По конструктивным размерам 72 включенных змеевиков( по пару), m, шт Площадь живого сечения для pd2стm/4 0.785*0.0222*56=0.0 прохода пара, f, м2 27 Таблица 2-11. Поверочный расчет перегревателя Наименование Расчетная формула или способ Расчет определения Диаметр труб, d/dВН, мм По конструктивным размерам 28/22 Площадь поверхности нагрева, Н, м2 То же 73 Температура пара на выходе из По заданию 380 перегревателя, t``, 0С Продолжение таблицы 2-11 То же на входе в перегреватель, t`, По выбору 226,8 0С Давление пара: на выходе, р``, МПа По заданию 2,4 на входе, р`, МПа По выбору 2,64 Удельная энтальпия пара : на выходе , i``П, кДж/кг По таблице VI-83197 на входе, i`П, кДж/кг 2801,2 То же Суммарное тепловосприятие ступени, Q, (3197-2801,2)=5057 кДж/кг ,4 Средняя удельная тепловая нагрузка Из расчета 58,43 лучевоспринимающих поверхностей топки топки, qЛСР, кВт/м2 Коэффициент распределения тепловой нагрузки: по высоте, hВ По рис. 5-9 1,2 между стенами, hСТ По табл. 5-7 1 Удельное лучистое тепловосприятие hВ hСТ qЛСР 1*1,2*58,43=70,1 выходного окна топки, qЛ, кВт/м2 Угловой коэффициент фестона, хФ По рис. 5-1 0,76 Площадь поперечного сечения газохода a`b` 1,918*4,23=8,11 перед ступенью, FГ`, м2 Лучистое тепловосприятие ступени ,Qл, (1-0,76)8,11=252,7 кДж/кг Конвективное тепловосприятие ступени,Q-QЛ 5057,4-252,7=4804,7 QK, кДж/кг Температура газов перед Из расчета 900 перегревателем, J`, 0С фестона Энтальпия газов на входе в То же 29683,85 перегреватель, I`, кДж/кг То же на выходе из ступени, I``, I`- 29683,5-5987,5+0,1*239= кДж/кг 23719,9 Температура газов на выходе из По I J-таблице 730 ступени, J``, 0С Средняя температура газов, JСР, 0С 0,5(J``+ J`) 0,5(900+730)=815 Средняя скорость газов в ступени, wГ, =4.4 м/с Коэффициент теплоотдачи конвекцией, По рис. 6-5 52*0,96*1.1*0,954=53,7 aК, Вт/(м2К) Средняя температура пара, tСР, 0С 0,5(t`+t``) 0,5(226.8+380)=303.4 Объем пара при средней температуре, По табл. VI-8 0,094 vП, м3/кг Средняя скорость пара, wП ,м/с =24 Коэффициент теплоотдачи от стенки к По рис. 6-8 1.05*1075=1128.75 пару, a2, Вт/(м2К) Толщина излучающего слоя, s, м 0.34 Суммарная поглощательная способность prns 0,2278*0,1*0,34=0,0078 трехатомных газов, prns, м*МПа Коэффициент ослабления лучей По рис. 5-6 9.9 трехатомными газами, кГ,1/( м*МПа) Коэффициент ослабления лучей, rnkг 9.7*0,2278=2.25 несветящейся частью среды, kнс, 1/(м*МПа) Коэффициент ослабления лучей По формуле 5-322 сажистыми частицами, кСЖ, 1/(м*МПа) Коэффициент ослабления лучей, kСВ= kнс+ кСЖ 2+2.25=4.25 светящейся частью среды, kСВ, 1/(м*МПа) Продолжение таблицы 2-11 Степень черноты: светящейся части, аСВ 1-е-КсвPS 0,19 несветящейся части, аГ 1-e-KнсPS 0,072 Степень черноты факела, аФ maСВ+(1-m)aг 1*0.17=0.17 Коэффициент загрязнения, e, По 6-2 0,0042 м2К/Вт Температура загрязненной tСР+( 303.4+(0,0042+) стенки трубы, tСТ, 0С * 6183.68*=303.6 Коэффициент теплоотдачи По рис. 6-12 0,98*138*0,19=25,8 излучением, aЛ, Вт/(м2К) Коэффициент теплоотдачи от x(aЛ+aК) 0,95(25,8+50.3)=79,4 газов к стенке, a1, Вт/(м2К) Коэффициент тепловой По табл. 6-2 0,8 эффективности, Y Коэффициент теплопередачи, 0,8=69,7 к,Вт/(м2К) Разность температур между газами и паром: наибольшая, DtБ, 0С J`-t`` 900-380=520 наименьшая, Dtм, 0С J``-t` 730-226.8=503.2 Температурный напор при 511,6 противотоке, DtПРТ, 0С Площадь поверхности нагрева По конструктивным 36 прямоточного участка, размерам НПРМ,м2 Полная площадь поверхности То же 73 нагрева, Н, м2 Параметр, А НПРМ/Н 0.49 Полный перепад температур J`- J`` 900-730=173 газов,t1, 0С То же пара, t2, 0С t``-t` 380-226.8=153.2 Параметр, Р 0.25 Параметр R t1/ t2 1.129 Коэффициент перехода к По рис. 6-14 1 сложной схеме, y, Температурный перепад, Dt, y DtПРТ 1*511,6=511,6 0С Тепловосприятие ступени по =4820,5 уравнению теплообмена, QТ, кДж/кг Расхождение расчетных 100=0,3 тепловосприятий, DQ 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 Расчет определения Полная площадь поверхности По конструктивным 188 нагрева, Н, м2 размерам Диаметр труб, d, мм » » 603 Относительный шаг труб, » » продольный, s2 /d 2 поперечный, s1/d 5.83 Количество рядов труб, z2,шт » » 10 Количество труб в ряду,z1,шт » » 12 Площадь живого сечения для АВ-z1dl 4.23*1.7-12*0.06*2.8=5 прохода газов, F, м2 .175 Эффективная толщина 0.74 излучающего слоя, s, м Температура газов перед Из расчета 730 пучком, J`, 0С перегревателя Энтальпия газов перед пучком, То же 23712 I`, кДж/кг Температура газов за пучком, По предварительному 560 J``, 0С выбору Энтальпия газов за пучком, По IJ- таблице 17904,2 I``, кДж/кг Количество теплоты, отданное j(I`-I``+Da I0ПРС) 0.986(23712-17904,2 пучку, Qг, кДж/кг +11,95)=5737,8 Температура кипения при По табл. VI-7 226.8 давлении в барабане(pБ=2.64 МПа), tкип, 0С Средняя температура газов, 0,5(J``+ J`) 0,5(730+560)=645 Jср,0С Средний температурный напор, Jср-tкип 640-226,8=418,2 Dt,0C Средняя скорость газов, w, м/с =4.93 Коэффициент теплоотдачи По рис. 6-6 38.3*0,95*1,1*1=40.1 конвекцией, aК, кВт/(м2К) Суммарная поглощательная prns 0,1*0,219*0,74=0,016 способность трехатомных газов, prns, м*Мпа Коэффициент ослабления лучей По формуле 5-26 6,9 трехатомными газами,кг,1/(м*МПа) Коэффициент ослабления лучей, rnkг 6,9*0,219=1,5 несветящейся частью среды, kнс, 1/(м*МПа) Коэффициент ослабления лучей По формуле 5-32 1,31 сажистыми частицами, кСЖ, 1/(м*МПа) Коэффициент ослабления лучей, kСВ= kнс+ кСЖ 1,31+1,5=2,81 светящейся частью среды, kСВ, 1/(м*МПа) Степень черноты: светящейся части, аСВ 1-е-КсвPS 0,187 несветящейся части, аГ 1-e-KнсPS 0,092 Степень черноты излучающей maСВ+(1-m)aг 0,55*0,182+0,45*0,092= среды, а 0,14 Температура загрязнённой tКИП+ Dt 226,8+80=306,8 стенки трубы, tст, 0С Коэффициент теплоотдачи По рис. 6-12(aЛ= 76*0,14*0,97=10,3 излучением, aЛ, Вт/(м2К) aНаСГ) Коэффициент использования По 6-2 0.95 поверхности нагрева, x Коэффициент теплоотдачи от x(aЛ+aК) 0,95(10,3+40.1)=47.8 газов к стенке, a1, Вт/(м2К) Коэффициент загрязнения, e, По ф-ле 6-8 и рис. 6-10,0048 м2К/Вт Коэффициент теплопередачи k, =38.8 Вт/м2К Тепловосприятие фестона по =5649,1 уравнению теплопередачи, QТ, кДж/кг Расхождение расчетных 100 100=-1,54 тепловосприятий, DQ, % 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, d, мм 40 внутренний, dВН, мм 37 Длина труб, L, м 1.6 Расположение труб Вертикальное Количество ходов по воздуху, n, шт 1 Количество труб в ряду поперек движения воздуха, 84 z1, шт. Количество рядов труб вдоль движения воздуха, z2, 27 шт. Шаг труб: поперечный, s1, мм 55 продольный, s2, мм 50 Относительный шаг: поперечный, s1/d 1,375 продольный, s2/d 1,25 Количество параллельно включенных труб( по газам),1251 z0, шт. Площадь живого сечения для прохода газов, FГ, м2 2.4 Ширина сечения воздушного канала, В, м 2,374 Средняя высота воздушного канала, h, м 1.6 Площадь живого сечения для прохода воздуха, FВ, м22.04 Площадь поверхности нагрева, Н, м2 242 Таблица 2-15. Конструктивные размеры и характеристики экономайзера Наименование Размер Характеристика одной трубы: длина, L, м 3 площадь поверхности нагрева с газовой стороны, Н`, м2 площадь живого сечения для прохода газов,F`,м2 Количество труб в горизонтальном ряду, z1, шт.20 Количество горизонтальных рядов, z2, шт. 10 Площадь поверхности нагрева с газовой стороны,590 Н, м2 Площадь живого сечения для прохода газов, F, 2,4 м2 Площадь живого сечения для прохода воды, f, м21,84 Таблица 2-16. Поверочный расчет воздухоподогревателя Наименование Расчетная формула или способРасчет определения Диаметр труб, d, мм По конструктивным размерам 40х1,5 Относительный шаг труб: То же поперечный, s1/d 1,375 продольный, s2/d 1,25 Количество рядов труб, » » 27 z2, шт. Продолжение таблицы 2-16 Количество труб в ряду, z1, шт. » » 84 Площадь живого сечения для » » 2.4 прохода газов, FГ, м2 То же для прохода воздуха, FВ, » » 2.04 м2 Площадь поверхности нагрева, » » 242 Н,м2 Температура газов на выходе, По выбору 345 J``, 0С Энтальпия газов на выходе, I``, По IJ- таблице 10808,62 кДж/кг Температура воздуха на входе, По выбору 25 t`, 0С Энтальпия теоретического По IJ- таблице 239 количества холодного воздуха, Iх.В0, кДж/кг Температура воздуха на выходе, По выбору 350 t``, 0С Энтальпия теоретического По IJ- таблице 5008.2 количества воздуха на выходе, I0`, кДж/кг Отношение b1`` aТ-DaТ 1.15-0.05=1.1 Тепловосприятие ступени, Q, ) (1.1+0.03)(5008.2-23 кДж/кг 9)=5389 Средняя температура воздуха в 0,5(t`+t``) 0.5(25+350)=187.5 ступени, t, 0С Температура газов на входе, J`, Из расчета 560 0С испарительного пучка Энтальпия газов на входе в По IJ- таблице 17904,2 ступень, I`, кДж/кг Средняя температура газов, JСР, 0,5(J``+ J`) 0,5(560+360)=460 0С Средняя скорость газов, wГ, м/с =8.9 Коэффициент теплоотдачи от газовПо рис. 6-5 0,94*86*0.98*1.4=110 к стенке, a1, Вт/(м2К) .9 Средняя скорость воздуха, wВ, 460.5=8.1 м/с Коэффициент теплоотдачи с По рис. 6-4 1.4*0.98*0.94*78=100 воздушной стороны, a2, Вт/(м2К) .6 Коэффициент использования По табл. 6-3 0,85 поверхности нагрева, xВП Коэффициент теплопередачи, к, xВП 0,85=44.8 Вт/(м3К) Разность температур между средами 345-25=320 наибольшая, DtБ, 0С 560-350=210 наименьшая, DtМ, 0С Температурный напор при 265 противотоке, DtПРТ, 0С Перепад температур: наибольший, tБ, 0С t``-t` 350-25=325 наименьший, tМ, 0С 560-345=215 Параметр Р 0,22 Параметр R tБ/ tМ 2,7 Коэффициент y По рис. 6-16 1 Температурный перепад, Dt, 0С y DtПРТ 272,5 Тепловосприятие по уравнению =5320,4 теплообмена, QТ, кДж/кг Расхождение расчетных 100=-1,27 тепловосприятий, DQ, % Таблица 1-17. Поверочный расчет экономайзера Наименование Расчетная формула или Расчет способ определения Площадь поверхности нагрева, По конструктивным 590 Н,м2 размерам Площадь живого сечения для То же 2.4 прохода газов, FГ, м2 Температура газов на входе в Из расчета 360 ступень, J`, 0С воздухоподогревателя Температура газов на выходе, По заданию 140 J``, 0С Энтальпия газов на входе, I`, По IJ- таблице 10808,62 кДж/кг Энтальпия газов на выходе, I``, По IJ- таблице 4822.16 кДж/кг Тепловосприятие ступени(теплота,j(I`- I``+) 0,986(10808,62-4822. отданная газами), QГ, кДж/кг 16+23,9)= =5926,2 Температура воды на выходе , По выбору 210 t``, 0С Удельная энтальпия воды на По IJ- таблице выходе, i``,кДж/кг Температура воды на входе , t`, По заданию 100 0С Удельная энтальпия воды на входеПо IJ- таблице 419,7 , i`, 0С Средняя температура воды, t, 0С 0,5(t`+ t``) 0.5(100+210)=155 Скорость воды в трубах, w, м/с =0.49 Средняя температура газов, J, 0С0,5(J``+ J`) 0.5(140+345)=242,5 Средняя скорость газов, wГ, м/с =10,1 Коэффициент теплоотдачи По рис. 6-4 75*1*1*0.99=74.25 конвекцией, aК, Вт/(м2К) Эффективная толщина излучающего 0.24 слоя, s, м Суммарная поглощательная prns 0.197*0.1*0.24=0.004 способность трехатомных газов, 7 prns, м*МПа Коэффициент ослабления лучей По рис. 5-6 15.3 трехатомными газами, кГ,1/( м*МПа) Коэффициент ослабления лучей, rnkг 3 несветящейся частью среды, kнс, 1/(м*МПа) Коэффициент ослабления лучей По формуле 5-32 0.2 сажистыми частицами, кСЖ, 1/(м*МПа) Коэффициент ослабления лучей, kСВ= kнс+ кСЖ 0.2+3=3.2 светящейся частью среды, kСВ, 1/(м*МПа) Степень черноты: светящейся части, аСВ 1-е-КсвPS 0.074 несветящейся части, аГ 1-e-KнсPS 0.07 Степень черноты факела, аФ maСВ+(1-m)aг 0.55*0.074+0.45*0.07 =0.0722 Температура загрязненной стенки tСР+Dt 279.75 трубы, tСТ, 0С Коэффициент теплоотдачи По рис. 6-11 0.14 излучением, aЛ, Вт/(м2К) Коэффициент теплоотдачи от газов) 74.25+0.14=74,39 к стенке, a1, Вт/(м2К) Коэффициент загрязнения, По формуле 6-8 0.003 e,м2К/Вт Коэффициент теплопередачи, к, =60.8 Вт/м2К Разность температур между средами: 140-100=40 наибольшая, DtБ, 0С 345-210=135 наименьшая, DtМ, 0С Продолжение таблицы 2-17 Температурный напор, Dt, 0С 87,5 Тепловосприятие ступени, QТ, =5812,5 кДж/кг Расхождение расчетных 100=-1,9 тепловосприятий, DQ, % Таблица 1-18.Расчет невязки теплового баланса парогенератора Наименование Расчетная формула или Расчет способ определения Расчетная температура горячего Из расчета 350 воздуха, tГ.В,0С воздухоподогревателя Энтальпия горячего воздуха, То же 5008,5 I0Г.В, кДж/кг Количество теплоты, вносимое в (aТ -DaТ)I0B+DaТI0ПРС 1,1*5008,5+23,9=5533,2 топку воздухом, QB, кДж/кг 5 Полезное тепловыделение в 44084 топке, QT, кДж/кг Лучистое тепловосприятие топки,(QГ-I``T) 13731,3 QТЛ, кДж/кг Расчетная невязка теплового + 40554,8* баланса, DQ, кДж/кг 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 В.И. Частухин Тепловой расчет промышленных парогенераторов. - Киев: Вища школа. Головное издательство, 1980.-184 с Роддатис К.Ф., Соколовский Я.Б. Справочник по котельным установкам малой производительности. М.: Энергия, 1975 |