Гусев расчет котла. Курсовая работа по дисциплине Пути повышения эффективности производства энергии на тепловых станциях с паровыми и водогрейными котлами

Название	Курсовая работа по дисциплине Пути повышения эффективности производства энергии на тепловых станциях с паровыми и водогрейными котлами
Дата	28.05.2019
Размер	404.25 Kb.
Формат файла
Имя файла	Гусев расчет котла.docx
Тип	Курсовая #79229
страница	2 из 3

1 2 3

Тепловой баланс котельного агрегата.

Общее уравнение теплового баланса:

Q

где

- потеря тепла с уходящими газами;

- потеря тепла от химической неполноты сгорания ;

- потеря тепла от механической неполноты сгорания;

- потеря тепла от наружного охлаждения;

- потеря с теплом шлаком;

Потеря тепла с уходящими газами определяется как разность энтальпий продуктов сгорания на выходе из котельного агрегата и холодного воздуха:

Расход топлива, подаваемого в топку, определяется по формуле:

Расчет теплообмена в топке.

Геометрические характеристики топки

Полная поверхность стен топки

вычисляется по размерам поверхностей, ограничивающий объем топочной камеры. Границами поверхностей экрана являются осевые плоскости экранных труб:

где

- поверхности топочной камеры (фронтальные экраны, боковые экраны, экранированные окна):

Степень черноты факела

В пламени газа и мазута основными излучающими компонентами являются трехатомные газы СО

и взвешенные в них мельчайшие сажистые частицы.

При сжигании газообразного и жидкого топлив эффективная степень черноты факела

где

- степень черноты, какой обладал бы факел при заполнении всей камеры соответственно только светящимся пламенем или только несветящимися трехатомными газами. где

определяются по формулам:

m –коэффициент усреднения, зависящий от теплового напряжения топочного объема. m=0,1;

-коэффициент ослабления лучей трехатомными газами:

где

-температура газов в конце топки, принимаем 1703 К, (1430

);

-cсуммарная объемная доля трехатомных газов;

-суммарное парциальное давление газов, кгс/см

.

Коэффициент ослабления лучей сажистыми частицами:

где

-коэффициент избытка воздуха в топке;

-соотношение содержания углерода и водорода в рабочей массе топлива.

Для газа:

;

Расчет теплообмена в топке

Расчет основывается на приложении теории подобия к топочным процессам.

Расчетная формула связывает безразмерную температуру газов на выходе из топки

с критерием Больцмана Во, степенью черноты топки а_m и параметром М, учитывающим характер распределения температуры по высоте топки и зависящим от относительного местоположения максимума температуры пламени.

Исходной для расчета теплообмена является формула

действительная для значений

Здесь

- абсолютная температура газов на выходе из топки, К;

- температура газов, которая была бы при адиабатическом сгорании, К.

Адиабатическая температура

, определяется по полезному тепловыделению в топке

, равному энтальпии продуктов сгорания

, при избытке воздуха в конце топки

По таблице методом интерполяции определяем адиабатическую температуру:

Для однокамерных топок параметр М определяется в зависимости от относительного положения максимума температуры пламени на высоте топки

.

При сжигании мазута и газа:

Приведенные рекомендации по значениям М относятся к случаям, когда максимум температур факела располагается на уровне горелок. В случаях, когда максимум температур располагается выше или ниже уровня горелок, к величине

следует вводить поправку

При сжигании газа и встречном расположении горелок

Отопительный уровень расположения горелок

определяется из отношения:

где

-высота расположения осей горелок относительно пода топки или середины холодной воронки;

-общая высота топки от пода топки или середины холодной воронки до середины выходного окна из топки или до ширм в случае полного заполнения ими верхней части топки;

Критерий Больцмана Во рассчитывается по формуле:

где

- расчетный расход топлива,

;

- среднее значение коэффициента тепловой эффективности экранов;

4,9

- коэффициент излучения абсолютно черного тела,

;

V

- cсредняя суммарная теплоемкость продуктов сгорания 1 нм

топлива в интервале температур

;

- коэффициент сохранения тепла.

Среднее значение коэффициента тепловой эффективности экранов определяют по формуле:

где

-коэффициент, учитывающий снижение тепловосприятия вследствие загрязнения или закрытия изоляцией поверхностей равный 1.

Средняя суммарная теплоемкость продуктов сгорания, адиабатной и на выходе из топки, 1 нм

топлива в интервале температур определяется по формуле:

Коэффициент сохранения тепла определяем по формуле:

Окончательно температура газов на выходе из топки равна:

Расчет конвективных поверхностей нагрева.

Исходные данные

Диаметр труб, мм: 28х3; 83х3,5

Шаги труб, мм:

=64;

=40

Расположение труб шахматное

Средняя длинна змеевика, м:

=12,46

Количество рядов:

56

Количество труб в ряду:

Поверхность нагрева конвективной части,

: Н=2290

Сечения для прохода газов,

: F=22,06

Относительные шаги:

Скорость воды в конвективном пучке [w] оценочно принята 1 м/с

Температура воды в конвективных пучках.

Количество тепла воспринятого топкой

Расход воды через котел принимаем по паспорту котла:

Степень нагрева воды в топке

; (3.30)

с

- средняя теплоемкость воды.

Средняя температура нагрева воды в одном экране котла

Основные уравнения

Для расчета конвективных поверхностей нагрева используется два уравнения.

Уравнение теплообмена:

(1)

где Q – тепло, воспринятое рассчитываемой поверхностью конвекцией и излучением, отнесенное

топлива, кДж/нм

;

k – коэффициент теплопередачи, отнесенный к расчетной поверхности нагрева,

;

- температурный напор,

;

В

- расчетный расход топлива,

;

Н – расчетная поверхность нагрева, м

.

В конвективных пучках расчетная поверхность нагрева принимается равной полной поверхности труб с наружной (газовой ) стороны.

В уравнении теплового баланса тепло, отданное дымовыми газами, приравнивается к теплу, воспринятому водой.

Тепло, отданное газами:

(2)

где

- коэффициент сохранения тепла, учитывающий его потери в окружающую среду, =0,9956;

- энтальпия газов на входе в поверхность нагрева и на выходе из нее,

;

- количество тепла, вносимого присылаемым воздухом,

Расчет конвективной части считается законченным, если тепловосприятие, подсчитанное по формуле (1) расходится с величиной, подсчитанной по уравнению теплового баланса (2) или (3), не более чем на 2%. При большем расхождении величин принимают новое значение конечной температуры и повторяют расчет.

Температурный напор

Температурный напор определяется как среднелогарифмическая разность температур по формуле:

где

- разность температур сред в том конце поверхности, где она больше,

;

- разность температур на другом конце поверхности,

;

Поскольку конструкция котла устроена таким образом, что змеевики конвективной части крепятся к фронтовому и заднему экрану и теплоноситель имеет в них разную температуру, то температурный напор вычисляется сначала для змеевиков фронтового экрана, а затем для заднего экрана. Из полученных данных определяется среднее значение температурных напоров.

Коэффициент теплопередачи

Коэффициент теплопередачи для многослойной плоской стенки выражается формулой:

где

- коэффициенты теплоотдачи от греющей среды к стенке и от стенки к обогреваемой среде, Вт/

;

- толщина и коэффициент теплопроводности металлической стенки трубы, м и Вт/

;

- толщина и коэффициент теплопроводности слоя золы или сажи на наружной поверхности трубы, м и Вт/

;

- тепловое сопротивление загрязняющего слоя, называемое коэффициентом загрязнения,

;

- толщина и коэффициент теплопроводности слоя накипи на внутренней поверхности трубы, м и Вт/

.

Если одна или обе теплообменивающиеся среды представляют собой дымовой газ или воздух, то термическое сопротивление на газовой и воздушной сторонах (

) будет значительно больше термического сопротивления металла труб; последним в этом случае пренебрегают (

).

При нормальной эксплуатации отложения накипи не должны достигать толщины, вызывающей существенное повышение термического сопротивления и рост температуры стенки трубы, поэтому в тепловом расчете оно не учитывается (

).

Коэффициент загрязнения

зависит от большого количества факторов: рода топлива, скорости газа, диаметра труб, их расположения, крупности золы и др.

Из-за отсутствия в ряде случаев этих данных применяются два метода оценки загрязнения: с помощью коэффициента загрязнения

и коэффициента эффективности

, представляющего собой отношение коэффициентов теплопередачи загрязненных и чистых труб.

Коэффициент теплопередачи гладкотрубных шахматных и коридорных пучков при сжигании газа и мазута рассчитывается при помощи коэффициента тепловой эффективности

Для котлов, работающих на природном газе при средней температуре газов большей 400

.

Коэффициент теплоотдачи от газов к стенке для конвективных пучков:

;

где

- коэффициент использования, учитывающий уменьшение тепловосприятия поверхности нагрева вследствие неравномерного омывания ее газами, частичного перетекания газов помимо нее и образования застойных зон. Для поперечно омываемых пучков труб коэффициент

=1.

- коэффициент теплоотдачи конвекцией, Вт/

;

- коэффициент теплоотдачи излучением, Вт/

.

Коэффициент теплоотдачи конвекцией

Коэффициент теплоотдачи конвекцией зависит от скорости и температуры потока, определяющего линейного потока, расположения труб в пучке, вида поверхности (гладкая или ребристая) и характера ее омывания (продольное, поперечное или косое), физических свойств омываемой среды и (в отдельных случаях) от температуры стенки.

Расчетная скорость дымовых газов определяется по формуле:

где F – площадь живого сечения, м².

(конструкционные данные);

- расчетный расход топлива,

;

V

- объем газов на 1

, определенный по среднему избытку воздуха в газоходе,

;

- средняя температура газов в конвективном пучке.

Коэффициент теплоотдачи конвекцией при поперечном омывании коридорных пучков и ширм, отнесенный к полной поверхности труб (по наружной окружности), вычисляется по формуле: