Теплотехнический расчет котлоогрегата ДЕ 10 14 (стр. 5 из 6)

Определить степень черноты газового потока

При этом необходимо вычислить необходимую суммарную оптическую величину k_ps = (k_r * r_n) * P * S

(2.27)

где r n - коэффициент ослабления лучей трёхатомными газами.

k _r – коэффициент ослабления лучей трёхатомными газами.

k_r³⁰⁰ = 30 (м*Па)-¹ k _r⁵⁰⁰ = 28 (м*Па)-¹

r _n – суммарная объёмная доля трёхатомных газов (таб.3, к.п.) ;

r n = 0.27

P – давление в газоходе без продува; P = 0.1мПа;

S – толщина излучаемого слоя;

S = 0,9*d*((4/ π)*(S₁* S₂)/d²)-1) = 0,9*0,056*4/3,14*((011,0,09/0,056²)-1) = 0,15; м

k_рs³⁰⁰ =30*02707*0,1*0,15 = 0,12 k _рs⁵⁰⁰= 28*0,2707*0,1*0,15 = 0,11

Определение коэффициента теплоотдачи α_л = α_н * d_ф * С_r

(2.28)

где α_л - коэффициент, учитывающий передачу теплоты излучения поверхности нагрева

α_н - коэффициент теплоотдачи

С_r - коэффициент пропорциональности

Для вычисления α_н * α * С_r, определяем температуру загрязнённой среды.

t - средняя температура окружающей среды для паровых котлов.

t₃ = t +Δt ; Δt =25 ⁰C

t₃ = 195 +25 = 220 ⁰C

α_л³⁰⁰ = 94* 1,152* 0,96 = 13,17 α_л⁵⁰⁰ = 152 * 0,142 * 094 =20,28

Определение суммарного коэффициента теплоотдачи α1 = ζ (αk + αл)

(2.29)

где ζ - коэффициент использования, учитывающий уменьшение тепловосприятия поверхности нагрева; ζ = 1

α₁ = 1 * (106,32 + 13,71) =120,03 α₁ = 1 * (114,16 + 20,28) =134,44

Определяем коэффициент теплоотдачи, (Вт/м²K)

К = ψ × α₁

(2.30)

где ψ - коэффициент эффективности; ψ = 0,85

К = 0,85*120,03 = 102,025 К =0,85*134,44= 114,274

Определение воспринятого количества теплоты, (кДж/м³)

Q_T =(K*H*Δt) / (Bp*10³)

(2.31)

где - Δt – температурный напор для испарительной конвективной поверхности нагрева;

Δt = (υ’ - υ") / (2.3×Ig(υ’- t _кип) / (υ"- t_кип) ;

t _кип – температура кипения при давлении в паровом котле, ⁰С

Δt300= 348 Δt500= 521,7

QT300 =(102,025*85,65*348) / (0,19*103) = 16005,14

QT500=(114,274*85,65*521,7) / (0,19*103) = 26874,6

Определяем погрешность (Δ)

Q_p = 449 °C Q_T³²⁴ = (K*H*Δt) / (Bp*10³)

(2.32)

Q_T³²⁴ = (102,025*85,65*374,3) / (0,23*10³) = 12720,86

Δt = (V’_т -Q_p) /(2,3 Ig(V_т”-195) /(Q_p -195))

Δt³²⁴ = 692 /(2,3 Ig(821 /129)) = 374.3

Q_б = φ*(I’- I"+Δα_k*I°_прис)

(2.33)

Q_б³²⁴= 0,98*(18739,5121 – 5707,3059 + 0,05 * 387,039) = 12790,52 кДж/м³

Δ = ( ( Q_Б – Q_T) / Q_Б ) *100%

Δ = ( (12790,52-12720,86 ) / 12790,52)*100 = 0,4%

Расчет второго конвективного пучка.

Задаёмся температурой продуктов сгорания

t = 200 °С t = 300 °С

Определение теплоты отданной продуктами сгорания, (кДж/м3)

Q_Б = φ*(I’- I"+Δα_k*I°прис)

(2.34)

I’ = 5707,3059 I’ = 5707,3059

I" = 3732,1740 I" = 5658,08,34

Q_Б²⁰⁰ = (5707,3059 – 3732,1740 + 0,05*387,039)*0,98 = 1954,59

Q_Б³⁰⁰ = (5707,3059 – 5658,0834 + 0,05*387,039)*0,98 =67,20

Определение расчетной температуры потока продуктов сгорания в конвективном газаходе.

υ = υ’+ υ" / 2 ,

(2.35)

υ’ = Qp + 200 /2 = 259,5 υ’ = Qp + 300 /2 =309,5

Определение средней скорости, м/с

Wr = B_r * V_r * ( ν + 273 ) / (F * 273)

(2.36)

W_r²⁰⁰ = (0,19*13,387*(262+273)) / (0,41*273) = 12,15

W_r³⁰⁰ = (0,19*13,387*(312+273)) / (0,41*273) = 13,27

Определение коэффициента теплоотдачи конвекцией от продуктов сгорания к поверхности нагрева, Вт/м2К

α_к = α_н * C_z * C_s * C_ф

(2.37)

α_к = 108,989 α_к = 115,005

Определение степени черноты газового поток.

k_рs =(k_r*r_n)*P*S;

(2.38)

S=0,15; P=0,1; r=0,2408

k_рs²⁰⁰ =40*0,2408*0,1*0,15=0,14 k_рs³⁰⁰ = 38*0,2408*0,1*0,15=0,13

Определение коэффициента теплоотдачи.

α_л = α_н * α * С_r

(2.39)

α_л²⁰⁰ = 40*0,139*0,98=5,44 α_л³⁰⁰ = 39*0,132*0,96=4,94

Определение суммарного коэффициента теплоотдачи.

α₁ = ζ (α_k + α_л)

(2.40)

ζ = 1.

α₁ = 1 * (106,32+5,44) =111,76 α₁ = 1 * (114,96+4,94) =119,9

Определение коэффициента теплоотдачи

К = ψ * α₁

(2.41)

ψ =0,85

К²⁰⁰ = 0,85*111,76=94,99 К³⁰⁰ = 0,85*119,9=101,9

Определение воспринятого количества теплоты, кДж/м3

Q_T = (K*H*Δt) / (B_p*10³)

(2.42)

Δt = (υ’ - υ") / 2,3*Ig((υ’- t _кип) / (υ"- t _кип))

(2.43)

Δt²⁰⁰ =38,19 Δt³⁰⁰ = 116

Q_T²⁰⁰ = (94,99*85,65*38,19) / (0,19*1000) = 1635

Q_T³⁰⁰ = (101,9*85,65*116) / (0,19*1000) = 5328

Определение погрешности (Δ)

Q_p = 210 ºC

Q_б = φ*(I’- I"+Δα_k*Iº_прис)

(2.44)

Q_б²¹⁰ = 0,98*(5707,3058 – 3924,7649+0,05*387,039) = 1765,8

QT = (K*H*Δt) / (B_p*10³)

(2.45)

∆t =(Q_PI – Q_PII)/( 2,3Ig*(( Q_PI – 195)/ (Q_PII – 195))=

=(324-210)/ 2,3Ig((342-195)/(210-195))=53,039 ºC

Q_т = ( 94,99*85,65*53,039) / (0,19*1000) = 1771,15 Δ = ( ( Q_б – Q_т) / Q_б ) *100%

Δ = ( (1765,8-1771,15)/ 1765,8)*100 = 0,3%

Расчёт водяного экономайзера

Определяем отданное количество теплоты, кДж/м3

Q_б = φ*(I’_эк - I" _эк + Δα_эк × Iº_прис)

(2.46)

I’_эк - энтальпия продуктов сгорания на входе в экономайзер I" _эк -энтальпия уходящих газов на выходе из водяного экономайзера, при t - 150 °С

Δα_эк - присос холодного воздуха в водяной экономайзер

Iº_прис. - энтальпия присасывающего воздуха

Q_б = 0,98* (3924,7649-2984,0584+0,05*387,039)=940,75

Определение энтальпии воды

i" _эк = ( (B_p *Q_б) / (D + D_пр) ) + I’ _эк

(2.47)

где i" _эк -энтальпия воды после водяного экономайзера, кДж/кг

I’ _эк -энтальпия воды на входе экономайзера, кДж/кг

D - паропроизводительность котла, D = 2,78 кг/с

D_пр - расход продувочной воды, Dпр = 0,11 кг/с

i" _эк =(( 0,19*940,75) / (2,78+0,11) )+940 =1001,84

По энтальпии воды после экономайзера и давлению определяем температуру воды на выходе из экономайзера

t"_эк = i" _эк / 4,19

(2.48)

t "_эк = 1001,84/4,19=239,1 ºС

Если температура получится на 20°С выше температуры в барабане котла (195°С), то для котлов с давлением меньше 2,4 Мпа к установке принимают чугунный водяной экономайзер. При несоблюдении этого условия следует принимать стальной змеевиковый водяной экономайзер.

i " _эк = 239,1ºC

Определение температурного напора (°С)

Δt =( Δt _б – Δt_н) / ( 2.3×Ig (Δt _б / Δt_н)

(2.49)

где Δt Б - Δtн. - большая и меньшая разности температуры продуктов сгорания и нагреваемой жидкости.

Δt _б = Q_р – I_ух. = 210-150 = 60 ºС

Δt_н = t"_эк – t_кип = 144-104 = 40 ºС

Δt =( 60-40) / ( 2.3×Ig (60/40) = 49,38 ºС

Выбор конструктивных характеристик принятого к установке водяного экономайзера.

Для чугунного и стального водяного экономайзера выбираем число труб в ряду с таким расчетом , чтобы скорость продуктов сгорания была в пределах от б до 9 м/с. Число труб в ряду чугунного экономайзера должна быть не менее 3 и не более 10.

Характеристика одной трубы экономайзера ВТИ

Таблица 5

Характеристика одной трубы	Экономайзер ВТИ
Длина, мм	2000
Площадь поверхности нагрева, м2	2,95
Площадь живого сечения , м2	0,12

Определяем действительную скорость продуктов сгорания в экономайзере, м/с

W_r =( B_р * V_r * (ν_эк + 273 )) / (F_эк * 273)

(2.50)

где ν_эк - среднеарифметическая температура продуктов сгорания в экономайзере, м/с

F_эк - площадь живого сечения для проходов продуктов сгорания.

ν_эк =( t’_эк + t" _эк) / 2

(2.51)

ν_эк = (210 + 144) / 2 = 177 ºС

F_эк = Z₁* F_тр

F_эк = 0,12 * 12 = 1,44 м²

W_r = (0,19*13,881* (177+273 )) / (1,44*273) = 3,01 м/с

Определение коэффициента теплопередачи, Вт/м 'К

К=К_m* С_v

(2.52)

Где К_m и С_v - поправочные коэффициенты.

К= 23,5*1,03 = 24,2

Определение площади поверхности нагрева, м2

H_эк = ( 10³*Q_б*B_р) / (K×Δt)

(2.53)

H_эк = ( 1000*940,75*0,19) / (24,2*49,38) =149,57 м²

Определение конструктивных характеристик

n = H_эк / Н_тр

(2.54)

где Н_тр - площадь поверхности нагрева 1 трубы с газовой стороны, м²

n = 149,57/2,95=50,7

m = n / Z₁; m = 99,7 / 6 = 16,62

m - число рядов труб.

Определяем невязки теплового баланса :