Расчет парового котла типа е7540 гм

• Название: Расчет парового котла типа е7540 гм
• Дата: 19.06.2020
• Размер: 150.48 Kb.
• Имя файла: bestreferat-57515.docx
• Тип: Пояснительная записка; #131409
• страница: 3 из 3

d, шаг между ними S, число труб в экране z и расстояние от оси трубы до обмуровки e принимают по чертежу.
Таблица 5.1.

Конструктивные размеры и характеристики топочной камеры.

№ п/п	Наименование величин	Обозначение	Единица	Источ-ник или фор-мула	Топочные экраны					Выходное окно
					Фронтовой		Боко-вой	Задний
					Основ-ная часть	Под или хол. вор.		Основ-ная часть	Под или хол. вор.
1	Расчётная ширина экранированной стены	bст	м	Чертёж и эскиз	bфст = 5,78	bф’ст = 5,78	bбст = 5,02	bзст = 5,78	bз’ст = 5,78		bок = 5,78
2	Освещённая длина стены	lст	м	Чертёж и эскиз	lфст = 13,43	lф’ст = 2,35	-	Lзст = 7,7	lз’ст = 2,5		lок = 4,0
3	Площадь стены	Fст	м2	bст* lст	Fфст = 77,63	Fф’ст = 13,58	Fбст = 51,37	Fзст = 44,5	Fз’ст = 14,47		Fок = 23,12
4	Площадь участка стены, не закрытого экранами, например занятого амбразурами горелок, соплами и т.п.	F iст	м2	Чертёж и эскиз	Fфiст = 2,625	-	-	-	-		-
5	Наружный диаметр труб	d	м	Чертёж и эскиз	dф = dф’ = dб = dз = dз’ = dз’ = 0,06
6	Число труб в экране	z	шт	Чертёж и эскиз	zф = 53	zф’ = 53	zб = 45	zз = 53	zз’ = 53		-
7	Шаг экранных труб	S	м	Чертёж и эскиз	Sф = 0,1	Sф’ = 0,1	Sбср = 0,1	Sз = 0,1	Sз’ = 0,1		-
8	Относительный шаг труб	S/d	-	-	1,67	1,67	1,67	1,67	1,67		-
9	Расстояние от оси трубы до обмуровки	e	м	Чертёж и эскиз	eф = 0,06	eф’ = 0,06	eб = 0,06	eз = 0,06	eз’ = 0,06		-
10	Относительное расстояние до обмуровки	e/d	-	-	1	1	1	1	1		-
11	Угловой коэффициент экрана	x	-	Ном. 1а	xф = 0,93	xф’ = 0,1	Xб = 0,93	xз = 0,93	Xз’ = 1		xок = 1
12	Коэффициент, учитывающий загрязнение	ζ	-	Таблица 2.2	ζ ф = 0,65	ζ ф’ = 0,2	ζ б = 0,65	ζ з = 0,65	ζ з’ = 0,2		ζ ок = 0,65
13	Коэффициент тепловой эффективности экрана	ψ	-	x*ζ	ψ ф = 0,6045	ψ ф’ = 0,2	ψ б = 0,6045	ψз = 0,6045	Ψз’ = 0,2		Ψок = 0,65

Среднее значение тепловой эффективности Ψ_ср для топки в целом определяют по формуле:
,

где в знаменателе – расчетная площадь стен топки, которую определяют как сумму площадей (плоскостей), ограничивающих активный объем топки, (из табл. 5.1); в числителе – алгебраическая сумма произведений коэффициентов тепловой эффективности экранов на соответствующих этим экранам площади стен, покрытые испарительными поверхностями ; - площади участков стен i– ого экрана, не защищенных трубами.
Площадь стен топки:
F_тст= F_фст + F_ф’ст + 2*F_бст + F_зст + F_з’ст + F_ок=

= 77,63 + 13,58 + 102,7 + 44,5 + 14,45 + 23,12 = 276 м₂.
Тогда среднее значение коэффициента тепловой эффективности для топки:
ψ_ср = [0,6045*(77,63 – 2,625) + 0,2*13,58 + 2*0,6045*51,35 +

+0,6045*44,5 + 0,2*14,45 + 0,65*23,12] /276 = 0,507.
Активный объем топочной камеры определяют по формуле:
V_т = F_бст* b_т = 51,35*5,78 = 297 м₃ (5.2)
Эффективную толщину излучающего слоя в топке определяют по формуле:
S_т= 3,6 * V_т /F_тст = 3,6*297 / 276 = 3,874 м. (5.3)

3. 
   Расчет теплообмена в топке.
   

1. 
   Расчет основан на приложении теории подобия к топочным процессам. Расчетная формула связывает безразмерную температуру газов на выходе из топки с критерием Больцмана Bо, степенью черноты топки и параметром M, учитывающим характер распределения температур по высоте топки и зависящим от относительного местоположения максимума температур пламени, который определяется схемой размещения и типом горелок. При расчете используется в качестве исходной формулы:
   

, (5.4)
где θ_т^” - безразмерная температура на выходе из топки;

Т_т^” = v_т^”+273 – абсо­лютная температура газов на выходе из топки, K;

T_a = ν_a+273 – температура газов, которая была бы при адиабатическом сгорании топлива;

a_т – сте­пень черноты топки;

М – параметр, учитывающий характер распределения температур по высоте топки;

Во – критерий Больцмана определяется по формуле:
(5.5)
Из формул (5.4) и (5.5) выводится расчетная формула для опреде­ления температуры газов на выходе их топки υ_т^”:

• 
  коэффициент сохранения тепла;
  
• 
  - расчетный расход топлива;
  
• 
  - расчетная площадь стен топки;
  
• 
  - средний коэффициент тепловой эффективности экранов;
  
• 
  - коэффициент излучения абсолютно черного тела, ;
  
• 
  - средняя суммарная теплоемкость продуктов горения 1 кг топлива в интервале температур газов от до , .
  

2. 
   Определяется полезное тепловосприятие в топке Q_т и соответствующая ей адиабатическая температура горения Т_а.
   

(5.7)
где Q_p^p, q₃, q₄ – по данным пункта 3, q₆ – в данном случае не учитывается.

Количество тепла вносимое в топку с воздухом:
Q_в = Q_гв + Q_xв = (α_т'' - Δα_т - Δα_пл)∙I_гв^о + (Δα_т + Δα_пл)∙I_хв^о, (5.8)
где I_гв^о и I_хв^о – энтальпии теоретических объемов воздуха соответственно горячего и холодного:I⁰_гв = 636 ккал/кг; I⁰_хв = 95 ккал/кг. Присосы из табл. 1.1. α_пл = 0.05 – присос в топку (из [2, табл.2.3]).
Q_в = (1.1 - 0.05) · 636 + 0,05· 95 = 672,5 ккал/кг.
Подставляя все данные в (5.7) получаем:
Q_т = 9548,44*(100 – 0,5)/100 + 672,5 = 9567,88 ккал/кг
Полезное тепловыделение в топке Q_т соответствует энтальпии га­зов I_а, которой они располагали бы при адиабатическом сгорании топли­ва, т.е. = , по значению которой из таблицы 2.2. находят адиабатическую температуру горения при

I_т=9567,8 V_а=1991_oС

3. 
   Параметр М, характеризующий температурное поле по высоте топки, определяется по формуле
   

М = А – В - x_т, (5.9)
где А = 0.54 и В = 0.2 – опытные коэффициенты.

Относительное положение максимума температур факела в топке определяется по формуле

x_т = x_г +Δх, (5.10)
где x_г = h_г/Н_г – относительный уровень расположения горелок, представляющий собой отношение высоты расположения горелок (от пода топки) к общей высоте топки (от пода топки до середины выходного окна из топки); h_г=2,142м, x_г = 0.2279
X_г=0,54-0,2*0,2279=0,49

4. 
   Степень черноты а_т и критерий Больцмана Во зависят от ис­комой температуры газов на выходе из топки υ_т''.
   

Ориентировочно примем υ_т'' = 1000°С; при этом I_т^'' = 4461 ккал/кг.

Среднюю суммарную теплоемкость продуктов сгорания 1 кг топ­лива от υ_a до υ_т'' определяют по формуле
(Vc)_ср = (Q_т-I_’’т)/(υ_а-υ_’’т) = (9567,8–4461)/(1991–1000) = 5,21 ккал/(кг*°C), (5.11)
где – энтальпия продуктов горения 1 кг топлива для принятой нами температуры газов , определяем по таблице 2.2 при

4. 
   Степень черноты топки определяется по формуле
   

(5.12)
где а_ф- эффективная степень черноты факела.
При камерном сжигании жидкого топлива основными излу­чающими компонентами являются трехатомные газы (С0₂ и H₂O). В этом случае а_ф определяется по формуле

(5.13)
k_г = 0.5 (м∙кгс/см²)^-1 - коэффициент ослабления лучей топочной средой определяется по номограмме 3 [2, рис.2.4].

В зависимости от r_H2O = 0,182 произведение
Р_п∙S_т = 1.05 (м∙кгс/см²),

где P_п = P*r_п = r_п = 0,27 кгc/cм² (P = 1 кгс/см²).
Пo (5.13) a_ф = 1 – e_{–0,2377*1*3,746} = 0,5917.

По (5.12)
K_c – коэффициент ослабления лучей сажистыми частицами

4. 
   Подставляя М, а_ф, а_т, (Vc)_cp в формулу (5.6), получаем:
   

Так как полученная υ_т^'' = 1059°C менее чем на 100 градусов отличается от υ_т'' = 1000°C, принятой в начале расчетов, то принимаем υ_т’’ = 1059°С и I_т''=4720 ккал/кг.

4. 
   Определяется количество тепла, переданное излучением топ­ке по формуле
   

Q_л = φ(Q_т – I^’’_т) = 0,9919*(9567,8 – 4720) = 4807 ккал/кг (5.15)

4. 
   Удельное тепловое напряжение объема топки рассчитывается по формуле
   

q_V = B_р*Q^р_р / V_т = 5923,8*8940 / 297 = 178,3 Мкал/(м²*ч) (5.16)
Удельное тепловое напряжение сечения топки в области горелок рассчитывается по формуле

(5.17)
где f = b^ф_ст*b^б_ст = 5,87*5,02 = 29,4674 м² – сечение топки.

5. 
   Поверочный расчет фестона.
   

1. 
   По чертежам и эскизу составляют таблицу 6.1. конструктивных размеров и характеристик фестона, определяем расчетную поверхность и площадь живого сечения для прохода газов. Конструктивные размеры определяем для каждого ряда труб фестона и для поверхности в целом.
   
2. 
   Конструктивные размеры и характеристики фестона. Длина трубы l_i определяется по осевой линии трубы с учетом ее конфигурации. Поперечный шаг S₁ равен восьми шагам заднего экра­на.
   

Площадь живого сечения для прохода газов в каждом ряду опре­деляется по формуле
F_i=a_i*b-z_1*l_inp*d, (6.1)

где – длина проекции трубы на плоскости сечения, проходящую через ось труб рассчитываемого ряда, м;

- высота газохода, м;

- ширина газохода, м(одинакова для всех рядов фестона);

- количество труб в ряду;

d - наружный диаметр труб, м.

, , , d берем из таблицы 6.1 для соответствующего ряда фестона:

Так как F_вx и F_вых отличаются менее чем на 25%, F_cp находится усреднени­ем:
F_ср = (F_вх+F_вых)/2
Таблица 6.1.

Конструктивные размеры и характеристики фестона

Наименование величин	Обозна-чение	Еди-ница	Ряды фестона				Для всего фестона
			1	2	3	4
Наружный диаметр труб	d	м	0,06	0,06	0,06	0,06		0,06
Количество труб в ряду	z1	-	18	18	18	17		-
Длина трубы в ряду	li	м	4,1	4.1	4.2	4.3		-
Шаг труб: поперечный (поперёк движения газов) продольный (вдоль движения газов)	S1	м	0,3	0,3	0,3	0,3		0,3
	S2	м	-	0,21	0,21	0,21		0,21
Угловой коэффициент фестона	xф	-	-	-	-	-		1
Расположение труб (шахматное, коридорное)	-	-	Шахматное
Расчётная поверхность нагрева	H	м2	13,9	13,9	14,2	13,8		62,72
Размеры газохода: высота ширина	ai	м	4.24	4.3	4.25	4.3		-
	b	м	5,78	5,78	5,78	5,78		5,78
Площадь живого сечения для прохода газов	F	м2	20.2	20.4	20.1	20.5		20.3
Относительный шаг труб:
поперечный	S1/d	-	5	5	5	5		5
продольный	S2/d	-	-	3,5	3,5	3,5		3,5
Эффективная толщина излучающего слоя	Sф	м	-	-	-	-		1,15

2. 
   Расчетная поверхность нагрева каждого ряда равна геометрической поверхности всех труб в ряду по наружному диаметру и полной обогреваемой газами длине трубы, измеренной по ее оси с учетом гибов в пределах фестона (м₂):
   

Hi=π*d*z_li*l_i (6.2)
H₁ = π*0,06*18*4,1 = 13,9 м²,

H₁ = π*0,06*18*4,1 = 13,9 м²,

H₁ = π*0,06*18*4,2 = 14,2 м²,

H₄ = π*0,06*17*4,3 = 13,8 м².
Расчетная поверхность фестона рассчитывается по формуле
Н_ф = Н₁ + H₂ + Н₃ + Н₄ = 13,9 + 13,9 + 14,2 + 13,8 = 55,8м² (6.3)
Дополнительная поверхность экранов определяется, как площадь стен, покрытых экранами в газоходе фестона, по формуле H_доп = ΣF_ст*x^б, где F_ст – поверхность стен боковых экранов



Тогда H_доп = 7,44*0,93 = 6,92 м² (6.4)

H_ф’ = H_ф + H_дoп = 55,8 + 6,92 = 62,72 м₂ (6.5)
Эффективная толщина излучающего слоя определяется по формуле:
S_ф = 0,9d((4/π)(S₁S₂ / d₂)-1) = 0,9*0,06(1,273*0,3*0,21/0,0036 – 1) = 1,15м.
Исходные данные для поверочного теплового расчета фестона представлены в таблице 6.2.
Таблица 6.2.

Исходные данные для поверочного теплового расчета фестона

Наименование величин	Обозначение	Единица	Величина
Температура газов перед фестоном	υ’ф = υ’’т	˚С	1058
Энтальпия газов перед фестоном	I’ф = I’’т	ккал/кг	4720
Объём газов на выходе из топки	Vг	м3/кг	12,24
Объёмная доля водяных паров	rH2O	-	0,182
Суммарная объёмная доля трёхатомных газов	rп	-	0,27
Концентрация золы в газоходе	μзл	кг/кг	-
Температура состояния насыщения при давлении в барабане	tн	˚С	255

:



По таблице 2.2 для полученной при находят энтальпию газов за фестоном и по уравнению теплового баланса теплоносителя (продуктов горения) определяют тепловосприятие фестона (балансовое) ( ) (I_’’ф = 4214,5 ккал/кг.):

Тогда балансовое тепловосприятие фестона:
Q_бф = φ(I_’ф–I_’’ф) = 0,9919*(4720 – 4214,5) = 501 ккал/кг. (6.6)

6. 
   Тепловосприятие фестона по условиям теплопередачи рассчи­тывается по формуле
   

(6.7)
где – тепло, полученное расчетом по уравнению теплопередачи и воспринятое рассчитываемой поверхностью, ;

k- коэффициент теплопередачи, отнесенный к расчетной поверхности нагрева и учитывающий перенос тепла от газового потока не только конвекцией, но и излучением межтрубного слоя газов, ;

- температурный напор, ;

- расчетный расход топлива, ;

H - расчетная поверхность нагрева, .

6. 
   Коэффициент теплопередачи для фестона рассчитывается по формуле
   

(6.8)
где α₁ - коэффициент теплоотдачи от газов к стенке рассчитывается по формуле
α₁=ξ(α_к+α_л), (6.9)
где α_к - коэффициент теплоотдачи конвекцией,

α_л- коэффициент тепло­отдачи излучением,

ξ - коэффициент использования поверхности нагрева, для поперечно омываемых трубных пучков ξ = 1.

6. 
   Для определения коэффициента теплоотдачи конвекцией от га­зов к стенке труб рассчитывают среднюю скорость газового потока
   

,

где υ= (υ^’’_ф + υ^’_Ф)/2 = 983,5 ^оС, F= F_ср = 20,3 м;

W = (5923,8*12,24)/(3600*20,3))((1004+273)/273) = 4,7 м/с (6.10)
α_к = α_н•C_z•C_s•C_ф = 38*0,92*1,05*0,96 = 35 ккал/(м²*ч*^оС)
α_н = 38 ккал/(м²*ч*^оС) - коэффициент теплоотдачи конвекцией,

C_z = 0,92 - поправка на чис­ло рядов труб по ходу газов,

C_s = 1,05 - поправка на компоновку трубного пучка,

С_ф = 0,96 - поправка на изменение физических свойств среды - оп­ределяются по ном. 13 [4].

6. 
   Коэффициент теплоотдачи излучением продуктов горения ад определяют по номограмме 19 [4] в зависимости от температур потока и стенки (α_н), а также от степени черноты продуктов горения а:
   

α_л = α_н*а.

a = 1 - e^-kpS, p = 1 кгс/см², S = 2,30:

a =1 – e^{- 1,1*0,27*1,15} = 0,205
α_л = 163•0,331 = 53,95 ккaл/(м²•ч•^OC)
Для определения степени черноты продуктов горения а использу­ют формулу (5.13), где
k•p•S=(k_г•r_п)•p•S

k_{г = 1,1} определяются по номограммt 3нно.
Для использования номограммы 19 надо знать температуру за­грязненной стенки:
t_з = t_н + 25 = 255 + 25 → α_н = 150 ккал/(м²*ч*^оС).

α_л=150*0,285*1=42,75 ккaл/(м²•ч•^OC)

α₁ = = = 35+42,75 = 77,75 ккaл/(м²•ч•^OC)

6. 
   Коэффициент тепловой эффективности
   

6. 
   Тепловой напор определяется по формуле:
   

∆t_б = 1014 –255 = 759 ^оС, ∆t_м = 953 – 255 = 698

^оС (6.12)

Подставляя найденные k и Δt в формулу (6.7) находим

ккал/кг

Правильность расчета определяется выражением:

% < 5%

Т.к. тепловосприятие фестона по уравнению теплового баланса и теплопередачи отличается менее чем на 5%, то расчет считаем законченным.

6. 
   Определение тепловосприятий пароперегревателя, эконо­майзера, воздухоподогревателя и сведение теплового баланса паро­вого котла.
   

7. 
   Тепловосприятие пароперегревателя и воздухоподогревателя определяют по уравнениям теплового баланса рабочего тела (пара, воз­духа), а тепловосприятие экономайзера - по уравнению теплового балан­са теплоносителя (продуктов сгорания).
   

7. 
   Тепловосприятие пароперегревателя определяют по формуле,
   

ккал/кг (7.1)

где D_ne – паропроизводительность котла, кг/ч;

i_ne, i_н – соответственно эн­тальпии перегретого и сухого насыщенного пара: по таблицам термоди­намического состояния пара i_ne определяют по заданным температуре t_ne и давлению Р_пе перегретого пара; i_н – по давлению пара в барабане Р_б;

Δi_no – съем тепла в пароохладителе, служащем для регулирования темпе­ратуры перегретого пара, ккал/кг. В котле Е-75-40 ГМ можно принять Δi_no = 10÷20 ккал/кг.
Тепло, воспринимаемое пароперегревателем за счет излучения фа­кела топки, принимается для упрощения расчетов равным нулю.

В этом случае полное тепловосприятие пароперегревателя числено совпадает с тепловосприятием конвекцией, ккал/кг.
Q_ne^к = Q_ne (7.2)
Для газохода пароперегревателя уравнение теплового баланса теп­лоносителя (дымовых газов) имеет вид:

(7.3)

Это уравнение решают относительно искомой энтальпии газов за пароперегревателем, ккал/кг:

(7.4)

где I_ф'' - окончательное значение энтальпии газов за фесто­ном;

 - по формуле (3.7);

I_хв^о - по формуле из пункта 3.6;

Δα_ne - из табл. 1.1.

7. 
   Тепловосприятие воздухоподогревателя определяют по урав­нению теплового баланса рабочего тела (воздуха), так как температура горячего воздуха задана, тепловосприятие воздухоподогревателя зависит от схемы подогрева воздуха. В данном случае есть предварительный по­догрев воздуха, поступающего в воздухоподогреватель, за счет рецирку­ляции горячего воздуха Тепловосприятие воздухоподогревателя равно:
   

, (7.5)

где I⁰_гв – энтальпия теоретического объема горячего воздуха, по табл. 2.2. при ,

;

- энтальпия теоретического объема воздуха перед воздухоподогревателем, подогретого за счет подачи части горячего воздуха на всос дутьевого вентилятора или в специально установленных калориферах. Из-за наличия предварительного подогрева величину I⁰_в’ = 81, ккал/кг, определяем по [3, табл. 2.3] и температуре воздуха t^’_в = 60 ^оС, перед воздухоподогревателем.
О
тношение объема воздуха за воздухоподогревателем к теорети­чески необходимому определяется по табл. 1.1:

Отношение объема рециркуляции в воздухоподогревателе горяче­го воздуха к теоретически необходимому:

(7.7)

Температура воздуха перед воздухоподогревателем t_в’ должна предотвращать конденсацию водяных паров из газового потока на стен­ки труб и тем самым защищать воздухоподогреватель от низкотемпера­турной коррозии. Топливо в моем случае попадает в класс твердых влажных и в этом случае t_в’ = 50 ÷ 60⁰C. Принимаем t_в’ = 60°C. Из задания t_гв = 190°С; t_хв = 30°С; Δα_вп=0,06 из табл. 1.1.
ккал/кг
Тепловосприятие воздухоподогревателя по теплоносителю (по продуктам сгорания) имеет вид, ккал/кг:

(7.8)

Уравнение решают относительно I_эк”- энтальпия газов за водяным экономайзером, ккал/кг:

(7.9)

I_yx = 350,34 ккал/кг - энтальпия уходящих газов определяется по табл.2.2 для υ_ух= 160⁰C,

I_прс = 203,0 ккал/кг - энтальпия теоретического объема воздуха определяют по табл.2.2 при температуре присасываемого воздуха t_прс= (t_гв+t_в’)/2 = (190+60)/2 = 125 ^oC.
ккал/кг

7. 
   Тепловосприятие водяного экономайзера определяют по уравнению теплового баланса теплоносителя (дымовых газов):
   

(7.10)

где Δα_эк определяется по табл. 1.1.

ккал/кг

7. 
   Определяется невязка теплового баланса котла по формуле
   

(7.11)

Тепловосприятия поверхностей нагрева берутся из уравнений теп­лового баланса: Q_л , Q_ф^б, Q_пе^кб из (7.3), Q_эк^б из (7.10), КПД η_пк из (3.6) и потери тепла от механической неполноты сгорания q₄ из пункта 3.5.

ккал/кг
О
пределение тепловосприятий поверхностей нагрева, граничных энтальпий и температур газов считают правильным, если невязка




Видно, что в расчете ошибок допущено не было.

6. 
   Поверочно-конструкторский расчет пароперегревателя.
   

Весь расчет пароперегревателя сводится к правильному снятию размеров с чертежа. Эскиз пароперегревателя для котла Е-75-40 ГМ приведен на рис.8. Размеры и другие конструктивные характеристики приведены в таблице 8.1.
Таблица 8.1

Конструктивные размеры и характеристики пароперегревателя.

Наименование величин	Обозначение	Единица	Номер ступени		Весь пароперегреватель
			1	2
Наружный диаметр труб	d	м	0,042	0,042	0,042
Внутренний диаметр труб	dвн	м	0,036	0,036	0,036
Число труб в ряду	z1	шт	64	64	-
Число рядов по ходу газов	z2	шт	6	10	16
Средний поперечный шаг труб	S1	м	0,09	0,09	0,09
Средний продольный шаг труб	S2	м	0,012	0,012	0,012
Средний относительный поперечный шаг	S1 /d	-	2,14	2,14	2,14
Средний относительный продольный шаг	S2 /d	-	2,9	2,9	2,9
Расположение труб	-	-			Коридорное
Характер взаимного движения сред	-	-			Смешанный ток
Длина трубы змеевика	l	м	21	25	-
Поверхность, примыкающая к стене	Fстx	м2	10,3	6,65	16,95
Поверхность нагрева	H	м2	187,5	217,7	405,2
Высота газохода на входе	a’	м	4,125	3,25	-
Высота газохода на выходе	a’’	м	3,6	2,7	-
Ширина газохода	b	м	5,78	5,78	5,78
Площадь живого сечения	Fср	м2	13,1	10,6	11,6
Средняя эффективная толщина излучающего слоя	S	м	-	-	0,26
Глубина газового объема до пучка	lоб	м	1	0,375	1,375
Глубина пучка	lп	м	0,55	1,05	1,6
Кол-во змеевиков, включенных параллельно по пару	m	шт	64	64	64
Живое сечение для прохода пара	f	м2	0,065	0,065	0,065

Площади живых сечений для прохода газов на входе и выходе определяются по формулам
F_1’ = a_’*b – z₁*d*l_пр = 4,125*5,78 – 64*0,042*3,425 =14,6 м₂

F_1’’ = a_’’*b – z₁*d*l_пр = 3,25*5,78 – 64*0,042*2,5 = 12,8 м₂

F_1’ = a_’*b – z₂*d*l_пр = 3,6*5,78 – 64*0,042*3,425 = 11,6 м₂

F_1’’ = a_’’*b – z₂*d*l_пр = 2,7*5,78 – 64*0,042*2,5 = 8,9 м₂.

Усредняя (так как F_1’ и F_1" отличаются менее чем на 25%), получаем:

F_1ср = (F_1’+ F_1’’)/2 = 13,1 м₂

F_2ср = (F_2’+ F_2’’)/2 = 10,6 м₂

Средняя эффективная толщина излучающего слоя:
S = 0,9d((4/π)(S₁S₂ / d₂)-1) = 0,9*0,032(1,273*0,075*0,055/0,001 – 1) = 0,12 м.
F_стx = (2*l_п + 1,64 + 1,52)*b*x = 5,36*5,52*0,7 = 20,71 м₂,
где F_стх – поверхность труб примыкающих к обмуровке, х=0,7 – угловой коэффициент, определяемый по номограмме 1[2].
Поверхность нагрева определяем по формуле:
H = z₁dπl + F_стx
H₁ = z₁dπl + F_стx = 64*0,042*3,14*21 + 10,3 = 187,5 м₂.

H₂ = z₁dπl + F_стx = 64*0,042*3,14*25 + 6,65 = 217,7 м₂.

Живое сечение для прохода пара:
f = mπ(d_вн)₂ /4 = 64*3,14*0, 0,001296/4 = 0,065 м₂

6. 
   Поверочно-конструкторский расчет экономайзера.
   

Весь расчет экономайзера сводится к правильному снятию разме­ров с чертежа. Эскиз экономайзера для котла Е-75-40 ГМ приведен на рис.9. Размеры и другие конструктивные характеристики приведены в таблице 9.1.
Таблица 9.1.

Конструктивные размеры и характеристики экономайзера

Наименование величин	Обозначение	Единица	Величина
Наружный диаметр труб	d	м	0,032
Внутренний диаметр труб	dвн	м	0,026
Число труб в ряду	z1	шт	25
Число рядов по ходу газов	z2	шт	40
Поперечный шаг труб	S1	м	0,075
Продольный шаг труб	S2	м	0,055
Относительный поперечный шаг	S1 /d	-	2,34
Относительный продольный шаг	S2 /d	-	1,72
Расположение труб	-	-	Шахматное
Характер взаимного движения сред	-	-	Противоток
Длина горизонтальной части петли змеевика	l1	м	5,85
Длина проекции одного ряда труб на горизонтальную плоскость сечения	lпр	м	6
Длина трубы змеевика	l	м	120,3
Поверхность нагрева ЭКО	Hэк.ч	м2	604,4
Глубина газохода	a	м	1,9
Ширина газохода	b	м	6,16
Площадь живого сечения для прохода газов	Fг	м2	6,9
Эффективная толщина излучающего слоя	S	м	0,122
Суммарная глубина газовых объемов до пучков	lоб	м	3,45
Суммарная глубина пучков труб	lп	м	2,25
Кол-во змеевиков, включенных параллельно по воде	m	шт	50
Живое сечение для прохода воды	f	м2	0,02

Площадь живого сечения для прохода газов в экономайзере при поперечном смывании его газами определяют по формуле:
F_г = ab – z₁dl_пр = 1,9*6,16 – 25*0,032*6 = 6,9 м²
Площадь живого сечения для прохода воды определяют по форму­ле:
f = mπ(d_вн)² /4 = 50*3,14* 0,000676/4 = 0,027 м²
Длина змеевика определяется по формуле:
l = l₁(z₂/2) + (z₂/2-1)πS₂ = 5,85(40/2) + (40/2-1)*3,14*0,055 = 120,3 м
Поверхность нагрева экономайзера по формуле:
H = πdlm = 3,14*0,032*78,8*50 = 604,4 м²
Эффективная толщина излучающего слоя
S = 0,9d((4/π)(S₁S₂ / d²)-1) = 0,9*0,032(1,273*0,075*0,044/0,001024– 1) = 0,122 м

6. 
   Характеристики воздухоподогревателя.
   

Весь расчет воздухоподогревателя сводится к правильному снятию размеров с чертежа. Эскиз воздухоподогревателя для котла Е-75-40 ГМ при­веден на рис.10. Размеры и другие конструктивные характеристики при­ведены в таблице 10.1.
Таблица 10.1.

Конструктивные размеры и характеристики воздухоподогревателя.

Наименование величин	Обозначение	Единица	Величина
Наружный диаметр труб	d	м	0,04
Внутренний диаметр труб	dвн	м	0,0368
Число труб в ряду (поперек движения воздуха)	z1	шт	100
Число рядов труб по ходу воздуха	z2	шт	39
Поперечный шаг труб	S1	м	0,06
Продольный шаг труб	S2	м	0,042
Относительный поперечный шаг	S1 /d	-	1,5
Относительный продольный шаг	S2 /d	-	1,05
Расположение труб	-	-	Шахматное
Характер омывания труб газами	-	-	Продольное
Характер омывания труб воздухом	-	-	Поперечное
Число труб, включенное параллельно по газам	z0	шт	3900
Площадь живого сечения для прохода газов	Fг	м2	4,15
Ширина воздухоподогревателя по ходу воздуха	b	м	6,122
Высота одного хода по воздуху (заводская)	hx	м	2,725
Площадь живого сечения для прохода воздуха (зав.)	Fв	м2	5,775
Поверхность нагрева ВЗП	Hвп	м2	2563

Определяется общее количество труб включенных параллельно по газам:
z_o=z₁*z₂=100*39=3900.
Площадь живого сечения для прохода газов определяют по форму­ле:



Площадь живого сечения для прохода воздуха определяют по формуле:
F_в = h_x(b – z₁d) = 2,725(6,122 – 100*0,04) = 5,755 м²,

Суммарная высота всех газоходов по воздуху:

h_тр = 3h_x = 2*2,725 = 5,45 м.
Поверхность нагрева воздухоподогревателя:
H_вп = πd_срh_трz₀ = 3,14*0,0384*5,45*3900 = 2563 м².

Эффективная площадь излучающего слоя:

м

6. 
   Компьютерный расчет.
   

По всем перечисленным характеристикам заполняются таблицы для расчета трактов котла на компьютере при помощи программы "ТРАКТ". Схема трактов на рис.11.

При машинном расчете подбором H_эко, H_пе, H_ух необходимо добиться,чтобы энтальпия пара за барабаном и насыщения была бы равна 668-669 и добиться, чтобы температуры t_пе, t_гв, t_ух должны быть приблизительно равны заданным.

В результате компьютерного расчета получили:

H_взп =2563 м² – по расчету

H_взп =1995 м²

H_эко =604,4 м²– по расчету

H_эко =485 м²

H_кп2 =217,7 м² – по расчету

H_кп2 =266 м²

Поверхность экономайзера увеличилась, следовательно увеличилось число рядов:



число рядов увеличилось на 8шт.


В воздухоподогревателе изменили высоту одного хода по воздуху:

м

м

Поверхность нагрева КП2 увеличилась следовательно увеличилоси количество петель в данном случае на 1 петлю:



Длина змеевика в ЭКО :

м

Компоновка хвостовых поверхностей нагрева представлена на рис.12.

Специальное задание.

Изменение доли рециркуляции в топку.
Для того,чтобы выполнить спечзадание использовалась программа “Тракт”.

При работе с программой исходная информация меняется в строках 205001 и 208014.

Характеристика	Вариант
	Базовый	Первый	Второй
r	0	0,125	0,25
q3, %	0,5	0,6	0,8
q4, %	0	0,1	0,3

Газовое регулирование осуществляют рециркуляцией продуктов сгорания, поворотными горелками, переключенинм ярусов горелок, байпасированием продуктов сгорания.

Газовое регулирование применяют для поддержания требуемой температуры пара промежуточного перегрева. Газовое регулирование вызыывает дополнитнльный расход энергии на тягу или потерю тепла с уходящими газами, а также оказывает влияние напервичного пара, что усложняет эксплуотацию.

Отбираемые из конвективной шахты при температуре 259-350 oС (обычно после экономайзера) продукты сгорания рециркуляционным дымососом нагнетаются в топочную камеру, что позволяет перераспределить тепло менжду отдельными поверхностями нагрева в зависимости от принятого коэффициента рециркуляции. Чем выше этот коэффициент, тем больше полученный тепловой эффект.

Рециркулирующие продукы сгорания можно вводить в верхнюю или нижнюю часть топки. Сброс продуктов сгорания в нижнюю часть топки приводит к ослаблению прямой отдачи в топке и к повышению температуры продуктов сгорания на выходе из неё. Рециркуляция увеличивает также количество продуктов сгорания, проходящих через пароперегреватель. Оба обстоятельства вызывают увеличение конвективного теплообмена и повышение температуры перегретого пара. Рециркуляция также приводит к увеличению объема продуктов сгорания, но без повышения общего избытка воздуха в уходящих газах. Увеличенный объем продуктов сгорания в газоходах при рециркуляции несколько повышает , в связи с чем потеря тепла q2 возрастает_.

Охлаждение продуктов сгорания при рециркуляции несколько снижает паропроизводительность, для восстановления которой увеличивают расход топлива, что дополнительно снижает КПД агрегата.