Поверочный тепловой расчет котла

Энтальпии кипящей воды и сухого насыщенного пара (при 13 бар):

;

.

Энтальпия питательной воды на входе в ВЭК при

.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

5. Тепловой баланс теплогенератора.

При работе парового или водогрейного котла вся поступившая в него теплота расходуется на выработку полезной теплоты, содержащейся в паре или горячей воде, и на покрытие различных потерь теплоты.

 Суммарное количество теплоты, поступившее в котельный агрегат, называют располагаемой теплотой и обозначают .

Теплота, покинувшая котельный  агрегат, представляет собой сумму  полезной теплоты и потерь теплоты, связанных с технологическим процессом выработки пара или горячей воды.

Тепловой баланс котла  для 1 кг сжигаемого твердого и жидкого топлива или  1  м³ газа при нормальных условиях имеет вид:

где:

 – полезное тепло (на нагрев  воды, превращения её в пар);

 – потери тепла с уходящими  газами при tух;

 – потери тепла с химическим недожогом топлива;

 – потери тепла с механическим  недожогом топлива ( = 0 для газа или мазута);

 – потери тепла в окружающую  среду (через обмуровку);

 – потери тепла с физическим  теплом шлака .

 

В удельных величинах при

(5.2)  

уравнение теплового баланса будет иметь вид:

(5.3)  

где:

 – коэффициент полезного действия (КПД)  теплогенератора;

 – соответственно удельные потери тепла с уходящими газами, с химическим недожогом топлива, с механическим недожогом топлива, потери тепла в окружающую среду (через обмуровку) и потери тепла со шлаком и золой.

Для газа:

 

;

;

 ;

;

.

Тогда:

 

Полное количество полезно  используемой теплоты  для производства водяного пара определяется по формуле:

Тогда, расход топлива, подаваемого в топку, определяется по формуле:

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

6. Тепловой расчет топочной камеры

 

Конструктивные характеристики топки:

ширина топки - м;

глубина топки - м;

высота топки - м;

лучевоспринимающая поверхность  нагрева - ;

полная поверхность  стен топки - ;

объем топочной камеры - ;

диаметр труб - мм;

шаг труб - мм;

 м.

 

Поверочный расчет топки:

Теплота излучения факела в топке идет на кипение воды в  экранных трубах, в связи, с чем  температура газов на выходе из топки  будет меньше температуры ядра факела. В поверочном расчете температура газов на выходе в конце топки определяется по формуле:

где:

• - коэффициент сохранения тепла, определяется по формуле:

• - адиабатическая температура горения, определяется по полезному тепловыделению в топке , при избытке воздуха :

Тогда: .

• средняя суммарная теплоемкость продуктов сгорания от сгорания 1м3 топлива при предварительно заданной температуре ( ), избытке воздуха на выходе из топки :

• Для камерных топок при сжигании газа параметр М,, учитывающий влияние на интенсивность теплообмена относительного уровня расположения горелок, степени забалластированности топочных газов и других факторов рассчитывается по формуле:

• Эффективное значение критерия Бугера определяется по формуле :

Основной радиационной характеристикой продуктов сгорания служит критерий поглощательной способности (критерий Бугера), который определяется по формуле:

где:

давление в топочной камере (

 эффективная толщина излучающего слоя топки, определяется по формуле:

При сжигании газа коэффициент  поглощения топочной среды рассчитывается с учетом относительного заполнения топочной камеры святящимся пламенем, характеризуемым коэффициентом .

Расчет проводится по формуле:

При сжигании природного газа

Коэффициент поглощения лучей газовой фазой продуктов сгорания (RO₂, Н₂O) рассчитывается по формуле:

Коэффициент поглощения лучей частицами сажи:

где:

 – соотношение углерода и  водорода в рабочей массе топлива.

При сжигании газа:

Тогда

 

Тогда

;

•  среднее значение тепловой эффективности экранов, рассчитывается по формуле:

 где:

( ;

 коэффициент, учитывающий тепловое  сопротивление загрязнения или закрытия экрана изоляцией ( ;

;

Тогда

 

Удельное тепловое напряжение топочного объема определяется по формуле:

Среднее удельное тепловое напряжение поверхности нагрева экранов определяется по формуле:

Тепловосприятие топки определяется по формуле:

Тогда

Фактическое тепловое напряжение не соответствует рекомендуемому значению.

 

7.  Расчет конвективного пучка

 

Предварительно зададимся тремя значениями и по ним определим по три значения и :

Расчетные величины	Обозначение	Размерность	Расчет величины при температуре  газов
			300	400	500
1	2	3	4	5	6
теплосодержание газов на выходе из пучка			5707,54	7445,78	9449,43
среднее значение температуры газов  в пучке			776,443	826,443	876,443
уравнение теплового баланса			17975,7	16260,5	14283,5
коэффициент тепловой эффективности пучка		-	0,85	0,85	0,85
скорость газов в пучке			13,3928	14,0309	14,669
коэффициент теплоотдачи конвекцией (по номограмме)			88,5	89,5	93,5
поправка на число рядов труб по ходу газов		-	1
поправка на компоновку трубного пучка		-	0,99
поправка на изменение физических свойств среды		-	1,02	1,015	1,013
коэффициент теплоотдачи конвекцией			89,3673	89,9341	93,7683
коэффициент ослабления лучей 3-х ат. газами			38,7546	36,9349	35,1152
Суммарная оптическая толщина зап. газ. потока	kps	-	0,16861	0,16069	0,15277
степень черноты			0,15516	0,14844	0,14168
коэффициент теплоотдачи излучением (по номограмме)			104	120	134
коэффициент		-	0,981	0,983	0,985
коэффициент теплоотдачи излучением			15,8139	17,5105	18,6998
			108,4	208,4	308,4
температурный напор			417,675	523,958	609,211
коэффициент теплопередачи			89,404	91,3279	95,598
	Qт		20335,4	26059	31715,6

 

Среднее значение температуры газов в пучке:

Расчет уравнения баланса тепла:

 

где:

 теплосодержание дымовых газов на входе в пучок (при температуре и энтальпии газов на выходе из топки );

теплосодержание газов на выходе из пучка;

Расчет уравнения теплопередачи:

где:

 поверхность нагрева кипятильного пучка (

 коэффициент теплопередачи от дымовых газов к водопаровой смеси (среде), текущей внутри труб кипятильного пучка, определяется по формуле:

 коэффициент тепловой эффективности пучка, зависит от топлива и средней температуры газов ;

 – коэффициент теплоотдачи конвекцией  для гладких коридорных труб при поперечном омывании дымовыми газами, ;

 – коэффициент теплоотдачи излучением трехатомных газов, .

Коэффициент теплоотдачи конвекцией зависит от: расположения конвективного пучка, движения дымовых газов, скорости газов, диаметра труб.

Расчет скорости газов  в пучке определяется по формуле:

где:

– объем газов в конвективном пучке,

 среднее живое сечение для прохода дымовых газов в конвективном пучке;

Тогда

Расчет коэффициента теплоотдачи излучением , .

В расчете учитывается излучение трехатомных газов, для чего определяется температура наружной стенки трубы с учетом загрязнений , степень черноты газов при средней температуре газов .

Степень черноты определяется по формуле:

,

,

где:

 – коэффициент ослабления  лучей трехатомными газами;

 – давление газов в котле,  ;

 – эффективная толщина излучающего  слоя, :

где:

 и  – продольный и поперечный шаги труб пучка (определяется по характеристики котла), ;

 

Тогда

 и  – объемные доли водяных паров и трехатомных газов.

По формуле для незапыленного потока:

,

 и по графику определяем при температуре загрязненной наружной стенки и трех значениях средней температуры газов  в конвективном пучке три значения коэффициента теплоотдачи излучением .

Температура загрязненной наружной стенки определяется по формуле:

где:

 – температура кипения воды в барабане при давлении 1,3 МПа, ;

=191,6

 – поправка на загрязнение для конвективных пучков (при сжигании газа 25 ).

Расчет температурного напора :

 

Так как для всех заданных температур , то

где:

 и  – температуры дымовых газов перед и после конвективного пучка

( из расчета топки), ;

 – температурный напор (в  зависимости от трех задаваемых  температур на выходе из конвективного  пучка).

Тогда

 

По трем вычисленным значениям при пересечении линий Qб и QТ графически определяют истинную температуру дымовых газов выходе из конвективного пучка :

 

Уточненный  расчет:

Теплосодержание газов на выходе из пучка:

Расчет уравнения баланса тепла:

Среднее значение температуры  газов в пучке:

Коэффициент ослабления лучей трехатомными газами,

.

Степень черноты :

,

Коэффициент тепловой эффективности для газа и .

Скорость газов в  пучке:

Коэффициент теплоотдачи  конвекцией:

Коэффициент теплоотдачи  излучением

Температурный напор:

Расчет коэффициента теплопередачи:

Уравнение теплопередачи:

Погрешность в определении  температуры:

 

Так как Δ<5%, то можно считать, что температуру на выходе из пучка мы определили правильно.

 

8. Тепловой расчет водяного экономайзера