Производственно-отопительная котельная установка с паровым котлом и водяным экономайзером (стр. 9 из 11)
 | (46) |
1172-1100 =72 < ±100°С т.к. расхождение между полученной температурой на выходе из топки и ранее принятой не превышает ±100°С, то расчёт считаем оконченным. В ином случае задаёмся новым уточнённым значением температуры на выходе из топки (по ф-ле (56)) и весь расчёт повторяется с п. 1 по п. 11.
12. По диаграмме Н-θ (табл. 6) определяем действительную энтальпию продуктов сгорания на выходе из топки:
.13. Количество теплоты, воспринятой в топке на 1 м3 топлива, определяем по формуле:
10 Теплообмен в конвективных поверхностях нагрева
котельного агрегата
Конвективные поверхности нагрева играют важную роль в процессе получения пара, а также для использования теплоты продуктов сгорания, покидающих топку. Они передают теплоту наружной поверхности труб путем конвекции и лучеиспускания.
Поверочный тепловой расчет конвективных поверхностей нагрева выполняется с целью определения при известной конструкции испарительных поверхностей температуру дымовых газов на выходе из котельных пучков.
В данной курсовой работе температуру дымовых газов на выходе из котла принимаем по рекомендациям завода-изготовителя. Для котлов типа ДЕ, КЕ, ДКВр температура θ"кп дана в [11]. Например, для котла марки ДКВр-2,5-13 по [11, табл. 8.20, С.250] температура дымовых газов на выходе из котла при сжигании мазута составит
.По Н-θ диаграмме определяем энтальпию продуктов сгорания на выходе из котла (при α"КП):
.Количество теплоты, отданное продуктами сгорания, приравниваем к теплоте, воспринятой водой или паром через конвективные поверхности нагрева, и определяем по формуле:
 , кДж/м3 (кДж/кг) | |
| где φ=0,966– коэффициент сохранения теплоты, см. ф.(42); Н'– энтальпия продуктов сгорания перед входом в конвективный пучок, кДж/м3 (кДж/кг). Приравниваем к энтальпии продуктов сгорания на выходе из топки Н'КП=Н"т= 7973 кДж/м3; ΔαКП=0,05+0,1=0,15 – присос воздуха в конвективные поверхности нагрева котла; Нопрс. = Нов – энтальпия воздуха, присосанного в конвективную поверхность нагрева, кДж/м3 (кДж/кг). Определяем по ф-ле (32) Нопрс. = Нов = 406,9 кДж/м3. | |
кДж/м311 Поверочно-конструктивный расчет водяного экономайзера
Питательная вода перед поступлением в котёл последовательно проходит по трубам водяного экономайзера снизу вверх. Такое её движение необходимо, т.к. при нагревании воды падает растворимость находящихся в ней газов, они выделяются из неё в виде пузырьков и удаляются через воздушный сборник. Чтобы лучше омывать трубы, скорость движения воды следует принимать не менее 0,3 м/с до 1,5 м/с. Скорость движения газов принимают не менее 3 м/с (оптимальная скорость 6-9 м/с). Число труб в ряду должно быть не менее 3 (2 для малых типоразмеров котлов) и не более 10.
Чтобы обеспечить незакипание воды и не допустить разрушение чугуна экономайзера, температуру на выходе из экономайзера принимаем на 20°С ниже температуры насыщения при заданном давлении в барабане котла:
t"ВЭ < 194-20 < 174 °С.
Последовательность расчёта:
1. Определяем количество теплоты, которое должны отдать продукты сгорания при принятой температуре уходящих газов:
 , кДж/м3 (кДж/кг) | (48) |
где φ=  – коэффициент сохранения теплоты, см. ф.(34); Н'ВЭ– энтальпия продуктов сгорания на входе в водяной экономайзер, кДж/м3 (кДж/кг). Определяем по табл. 6 по температуре продуктов сгорания на выходе из котла θ"кп и α'ВЭ: Н'ВЭ= 2584 кДж/м3; Н"ВЭ - энтальпия дымовых газов на выходе из экономайзера, кДж/м3 (кДж/кг). Определяем по табл. 6 для ранее выбранной температуры θ"ВЭ (см.п.9.1) и α"ВЭ: Н"ВЭ = 1398 кДж/м3; ΔαВЭ=0,1 – присос воздуха в экономайзер; Нов – энтальпия воздуха, кДж/м3 (кДж/кг), по ф-ле (25): Нов = 406,9 кДж/м3. | |
2. Приравняв теплоту, отданную продуктами сгорания, к теплоте, воспринятой в водяном экономайзере, определяем энтальпию воды после водяного экономайзера по формуле:
 , кДж/кг | (49) |
| где h'вэ – энтальпия воды на входе в водяной экономайзер: h'вэ=418,7 кДж/кг; DКА –паропроизво-дителъностъ котла: DКА = 1,8 кг/с; Dпр– расход продувочной воды, определяется по формуле: | |
| Dпр = 0,01 р∙DКА, кг/с | (50) |
| где р – процент продувки котлоагрегата, р = 10 % (cм. ф.(5)). | |
Dпр = 0,1 ∙1,8 = 0,18 кг/с
кДж/кгТаким образом, температура воды после экономайзера составит:
, что меньше 174°С. Для установки принимаем чугунный водяной экономайзер некипящего типа.4. Определяем температурный напор:
 , °С | (51) |
где Δtб, Δtм - большая и меньшая разности температур между продуктами сгорания и водой в экономайзере, °С: Δtб = 355-171 =184 °С; Δtм = 184 -100= 84 °С  | |
5. Согласно [11, табл.9.2, С. 318] для данного котла принимаем к установке блочный чугунный экономайзер типа ЭП2-94 с количеством труб в ряду z1= 5 и длиной труб 3000 мм. Проверяем его конструктивные характеристики.
6. Определяем действительную скорость продуктов сгорания:
 , м/с | (52) |
где VВЭг – средний объем дымовых газов в водяном экономайзере, м3/м3 (м3/кг). Определяем по табл. 5 при среднем коэффициенте избытка воздуха VВЭг =  м3/м3; θВЭср - среднеарифметическая температура продуктов сгорания в экономайзере, °С; Fэк – площадь живого сечения экономайзера для прохода продуктов сгорания, м2.θВЭср =( θ"ВЭ+ θ'ВЭ )/2 = (355+100)/2 = 227,5 °С | |
Площадь живого сечения для прохода продуктов сгорания при установке чугунного водяного экономайзера определяется по формуле:
 , м2 | (53) |
| где Fтр – площадь живого сечения трубы для прохода продуктов сгорания, м2. По [13, табл.6.3, С. 90] для выбранной трубы Fтр = 0,184 м2 | |
м2 
м/сПолученная скорость продуктов сгорания находится в допустимых пределах (от 6 до 9 м/с).
7. Определяем коэффициент теплопередачи от дымовых газов к воде:
| k = kн ∙ ст | (54) |
| где kн ,ст – определяем по [13, рис. 6.9, С. 92] в зависимости от среднеарифметическая температура продуктов сгорания в экономайзере θВЭср =237 °С, ТВЭср = 237 +273,15= 510,15 °С. | |
k = 22,6∙ 0,95 = 21,47 Вт /(м2∙К)
8. Определяем площадь поверхности нагрева водяного экономайзера:
 , м2 | (55) |
9. По полученной поверхности нагрева экономайзера окончательно устанавливаем его конструктивные характеристики. Общее число труб ВЭ:
| n = Нвэ / Нтр | (56) |
| где Нтр – площадь поверхности нагрева одной трубы с газовой стороны, м2. По [13, табл.6.3, С. 90] для выбранной трубы Нтр =.2,95 м2 | |
n = 230,69 / 2,95 =78,2 ≈ 80