тепловой поверочный расчет котельного агрегата ке 25-14 курсовая. Тепловой поверочный расчет котельного агрегата ке 2514
 Скачать 5.6 Mb.
|
|
Расчетная часть 2.1 Поверочный тепловой расчет
  При работе парового котла вся поступившая в него теплота расходуется на выработку полезной теплоты, содержащейся в паре, и на покрытие различных потерь теплоты. Суммарное количество теплоты, поступившее в котел, называют располагаемой теплотой. Между теплотой, поступившей в котел и покинувшей его, должно существовать равенство (баланс). Теплота, покинувшая котел, представляет собой сумму полезной теплоты и потерь теплоты, связанных с технологическим процессом выработки пара заданных параметров. Тепловой баланс котла составляется применительно к одному килограмму топлива при установившемся (стационарном) режиме работы котла. Низшую теплота сгорания рабочей массы топлива определяем по формуле Менделеева: Qнр = 339Ср + 1030Нр – 109(Ор – Sр) – 25Wр,  Qнр = 339 ∙ 54,6 + 1030 ∙ 3,9 – 109∙(11,4 – 0,5) – 25 ∙ 7,5 = 21151 кДж/кг. Коэффициент полезного действия котла (принимаем по прототипу) η' = 92%. Потери тепла: – от химической неполноты сгорания ([1] с. 15) q3 = (0,5÷1,5) = 0,5%; – от механического недожога ([1] табл. 4.4) q4 = 0,5%; – в окружающую среду ([1], рис. 4.2) q5 = 0,5%; – с уходящими газами q2 = 100 – (η' + q3 + q4 + q5),  q2 = 100 – (92 + 0,5 + 0,5 + 0,5) = 6,5%.
Средние изобарные объемные теплоемкости влажного воздуха – холодного, при температуре tв1 ([2] табл. 1.4.5) св1 = 1,32 кДж/кг; – подогретого, при температуре tв2 ([2] табл. 1.4.5) св1 = 1,33 кДж/кг. Количество тепла, вносимое в топку с воздухом: – холодным Iхв = 1,016αVосв1tв1,  Iхв = 1,016 ∙ 1,28 ∙ 5,54 ∙ 1,32 ∙ 25 = 238 кДж/кг; – подогретым Iгв = 1,016αVосв2tв2,  Iгв = 1,016 ∙ 1,28 ∙ 5,54 ∙ 1,33 ∙ 180 = 1725 кДж/кг. Количество тепла, переданное в воздухоподогревателе Qвн = Iгв – Iхв,  Qвн = 1725 – 238 = 1487 кДж/кг. Принимаем температуру топлива, поступающего в топку, равной tтл = 30°С. Теплоемкость сухой массы топлива ([1] табл. 4.1) сстл = 0,972 кДж/(кг·град). Теплоемкость рабочей массы топлива сртл = сстл(100 – Wр)/100 + с  Wp/100, где с – теплоемкость воды, с = 4,19 кДж/(кг·град),сртл = 0,972·(100 – 7,5)/100 + 4,19 · 7,5/100 = 1,21 кДж/(кг·град). Теплота, вносимая в топку с топливом iтл = сртлtтл,  iтл = 1,21 · 30 = 36 кДж/кг. Располагаемая теплота топлива Q  = Q + Qвн + iтл, Q = 21151 + 1487 + 36 = 22674 кДж/кг.
Энтальпия уходящих газов I'ух = q2Qрр/(100 – q4) + Iхв,  I'ух = 6,5 ∙ 22674/(100 – 4,5) + 238 = 1719 кДж/кг. Температура уходящих газов (табл. 1) t'ух = 164°С. Степень сухости получаемого пара принимаем ([1] с. 17) х = (0,95…0,98) = 0,95. Энтальпия сухого насыщенного пара (по таблицам водяного пара) при заданном давлении i" = 2792 кДж/кг. Скрытая теплота парообразования r = 1948 кДж/кг. Энтальпия влажного пара ix = i" – (1 – x)r,  ix = 2792 – (1 – 0,95)·1948 = 2695 кДж/кг. Энтальпия питательной воды перед экономайзером (при tв2) iпв = 377 кДж/кг. Секундный расход топлива Вр =  , Вр =  = 0,77 кг/с.Расчет теплообмена в топке
Целью поверочного расчета теплообмена в топке является определение температуры газов за топкой и количества тепла, переданного газами поверхности нагрева топки. Эта теплота может быть найдена только при известных геометрических размерах топки: величине лучевоспринимающей поверхности, Нл, полной поверхности стен, ограничивающих топочный объем, Fст, величине объема топочной камеры, Vт.  Рис. 2.1 – Эскиз парового котла КЕ-25-14 Лучевоспринимающая поверхность топки находится как сумма лучевоспринимающих поверхностей экранов, т.е. Нл = Нлэ + Нпэ + Нзэ,  где Нлэ – поверхность левого бокового экрана, Нпэ – поверхность правого бокового экрана; Нзэ – поверхность заднего экрана; Нлэ = Нпэ = Lтlбэхбэ; Нзэ = Взэlзэхбэ;
Lт – длина топки; lбэ – длина трубок бокового экрана; Взэ – ширина заднего экрана; хбэ – угловой коэффициент бокового экрана; lзэ – длина трубок заднего экрана; хзэ – угловой коэффициент заднего экрана. Ввиду сложности определения длин трубок, величину лучевоспринимающей поверхности нагрева возьмем из технической характеристики котла: Нл = 92,1 м2. Полная поверхность стен топки, Fст, вычисляется по размерам поверхностей, ограничивающих объем топочной камеры. Поверхности сложной конфигурации приведем к равновеликой простой геометрической фигуре. Площадь поверхностей стен топки: – фронт котла Fфр = 2,75 ∙ 4,93 = 13,6 м2; – задняя стенка топки Fзс = 2,75 ∙ 4,93 = 13,6 м2; – боковая стенка топки Fбс = 4,80 ∙ 4,93 = 23,7 м2;
– под топки Fпод = 2,75 ∙ 4,80 = 13,2 м2; – потолок топки Fпот = 2,75 ∙ 4,80 = 13,2 м2. Полная поверхность стен, ограничивающих топочный объем Fст = Fфр + Fзс + 2Fбс + Fпод + Fпот,  Fст = 13,6 + 13,6 + 2 ∙ 23,7 + 13,2 + 13,2 = 101,0 м2. Величина топочного объема: Vт = 2,75 ∙ 4,80 ∙ 4,93 = 65,1 м3. Степень экранирования топки Ψ = Нл/Fст,  Ψ = 92,1/101,0 = 0,91. Коэффициент сохранения теплоты φ = 1 – q5/100,  φ = 1 – 0,5/100 = 1,00. Эффективная толщина излучающего слоя S = 3,6Vт/Fст,  S = 3,6 · 65,1/101,0 = 2,32 м. Адиабатная (теоретическая) энтальпия продуктов сгорания Ia = Q (100 – q3 – q4)/(100 – q4) + Iгв – Qвн, Ia = 22674·(100 – 0,5 – 0,5)/(100 – 0,5) + 1725 – 1487 = 22798 кДж/кг. Адиабатная (теоретическая) температура газов (табл. 1) Та = 1835°С = 2108 К. Принимаем температуру газов на выходе из топки Т'т = 800°С = 1073 К. Энтальпия газов на выходе из топки (табл. 1) при этой температуре I'т = 9097 кДж/кг. Средняя суммарная теплоемкость продуктов сгорания (VгСср) = (Ia – I'т)/(ta – t'т),  (VгСср) = (22798 – 9097)/(1835 – 800) = 13,24 кДж/(кг·град). Условный коэффициент ([1] табл. 5.1) загрязнения поверхности нагрева при слоевом сжигании топлива ξ = 0,60.
Тепловое напряжение топочного объема qv = BQ /Vт, qv = 0,77 · 22674/65,1 = 268 кВт/м3. Коэффициент тепловой эффективности Ψэ = Ψξ,  Ψэ = 0,91 · 0,60 = 0,55. Коэффициент ослабления лучей трехатомными газами  ,  ∙0,228 = 5,39 (м·МПа)–1.Коэффициент ослабления лучей сажистыми частицами kс = 0,3(2 – α)(1,6Тт/1000 – 0,5)Ср/Нр,  kс = 0,3·(2 – 1,28)·(1,6 · 1073/1000 – 0,5)·54,6/3,9 = 3,68 (м·МПа)–1. |