- •Тепловой поверочный расчет котельного агрегата ке-25-14-225с Курсовой проект
- •Реферат
- •Содержание
- •Введение
- •1 Расчетные характеристики топлива
- •2 Материальный баланс рабочих веществ в котле
- •4 Тепловой баланс котельного агрегата
- •5 Характеристики и тепловой расчет топочной камеры
- •5.7 Полезное тепловыделение в топке
- •5.8 Средняя суммарная теплоемкость продуктов сгорания 1 кг топлива
- •6 Расчет фестона
- •7 Расчет камеры охлаждения
- •8 Расчет пароперегревателя
- •9 Расчет первого котельного пучка
- •10 Совместный расчет второго и третьего котельного пучка
- •11 Рассчет экономайзера
- •12 Рассчетная невязка теплового баланса котельного агрегата
- •Заключение
- •Список используемой литературы
5.7 Полезное тепловыделение в топке
где – располагаемое тепло топлива, кДж/м3;
– потери тепла от химической и механической неполноты сгорания топлива, с теплом шлака и охлаждающей воды, %;
– тепло, вносимое в топку паровым дутьем, кДж/кг;
– тепло, вносимое в топку воздухом, кДж/м3.
– тепло рециркуляции газов кДж/кг, учитывается в случае возврата в топку части газов, отобранных из газоходов котла, за котлом или из верхней части топки ,т.к. нет возврата в топку части газов, то
, кДж/м3.
5.8 Средняя суммарная теплоемкость продуктов сгорания 1 кг топлива
, кДж/(кг К),
где – полезное тепловыделение в топке, кДж/м3;
– адиабатическая температура горения, С, которая определяется по при избытке воздуха на выходе из топки (табл.2),
– температура дымовых газов на выходе из топки, С;
– энтальпия продуктов сгорания топлива при температуре , которая определяется при избытке воздуха перед фестоном (по табл.3.1), кДж/м3.
Величина температуры дымовых газов перед фестоном неизвестна, и ее определение является одной из основных задач теплового расчета топки. В связи с этим, прежде чем определять величину , необходимо задаться температурой газов перед фестоном.
Задаемся .
Тогда кДж/кг.
, кДж/(кг К).
5.9 Количество тепла, воспринятого в топке на 1 кг топлива [1,ф.(6-30)]:
кДж/кг.
5.10 Температура газов в конце топки [1, п.6-23 ]:
;
ºС.
Задавались ºС.
Полученное расхождение температур меньше 100ºС, поэтому нет необходимости делать второе приближение и расчетной температурой на выходе из топки является .
6 Расчет фестона
Задачей расчета фестона является определение температуры газов за ним, его тепловосприятия и потока лучистого тепла, идущего на последующий конвективный пакет.
6.1 Конструктивные характеристики фестона:
расположение труб – шахматное;
количество рядов z2=1;
количество труб в ряду z1 = 25;
диаметр труб d = 51мм;
длина труб ℓср = 2,1м;
глубина газохода а = 2,7 м;
поперечный шаг труб в фестоне S1=z2·S=100 мм;
относительный поперечный шаг труб ;
Конструктивные характеристики принимаем по чертежу (ФЮРА.311232.003).
6.2 Температура на входе в фестон равна температуре на выходе из топки = 949ºC (T'ф = 1222 K), при которой энтальпия газов на входе в фестон по табл. 2 равна Н'ф = 15486,7 кДж/кг.
Температуру на выходе из фестона принимаем равной = 907ºC (T"ф = 1180K), при которой энтальпия газов на выходе из фестона по табл. 3.1 равна Н"ф = 14801,3 кДж/кг.
Средняя температура газов в фестоне [1,п.7-17]:
ºС, (Тф = 1201 К).
6.3 Поверочный расчет фестона выполняется на основании уравнений теплового баланса и теплообмена по известным температуре и энтальпии газов перед фестоном, конструктивным характеристикам поверхности нагрева [1, п.7-02]:
Qфб = φ∙( H'ф - H"ф + Δα∙Н0.прс) , кДж/кг ;
, кДж/кг,
где
Нф – расчетная поверхность фестона, м2;
z – число труб фестона;
d – диаметр труб фестона, м;
ℓ - длина труб фестона, м.
k - коэффициент теплопередачи, Вт/(м2∙К);
Δt - температурный напор, ºС.
5.3.1 Тепло, отданное газами фестону:
Qфб = φ∙(H'ф - H"ф)
где - коэффициент сохранения тепла равный 0,99
Qфб = 0,985∙(15486,7 – 14801,3) = 685,4 кДж/кг .
6.3.2 Определим тепловосприятие фестона по уравнению теплопередачи.
6.3.2.1 Расчетную поверхность фестона определяем по [2, стр.134, ф.(8.3)]:
Нф = z∙π∙d∙ℓ ;
Hф = 3,14×0,051×2,1×25 = 16,4м2.
6.3.2.2 Для гладкотрубных испарительных поверхностей тепловым сопротивлением с внутренней стороны труб пренебрегают, поэтому расчет коэффициента теплопередачи ведем по [1, п.7-08]:
, Вт/(м2∙К).
Коэффициент тепловой эффективности ψ определяется по [1,стр.71,рис.7.16]: ψ = 0,49.
Коэффициент теплоотдачи от газов к стенке трубы [1, п.7-08]:
α1 = ξ∙(αк + αл), Вт/(м2∙К),
где ξ - коэффициент использования;
αк - коэффициент теплоотдачи конвекцией, Вт/(м2∙К);
αл - коэффициент теплоотдачи излучением, Вт/(м2∙К).
1) Значение коэффициента использования поверхности нагрева принимается в зависимости от полноты омывания ее газами. Поскольку обеспечивается прохождение через поверхность всего газового потока, коэффициент использования принимаем равным .
2) Коэффициент теплоотдачи конвекцией зависит от скорости и температуры потока, диаметра и расположения труб в пучке, вида поверхности (гладкая или оребренная) и характера ее омывания (поперечное, продольное или косое), физических свойств омывающей среды.
Расчетная скорость дымовых газов [1, п.7-15]:
, м/с,
где Vгн – объем продуктов сгорания 1 кг топлива; определяем по табл. 1;
Вр – расчетный расход топлива, кг/с;
Fг – площадь живого сечения для прохода газов, м2.
Площадь живого сечения для прохода газов [1,п. 7-16]:
Fф = a∙b – z1∙ℓ∙d;
Fф =2,7×4,1 -2,1×0,051×25 = 5,84м2.
Тогда
м/с.
Коэффициент теплоотдачи конвекцией при поперечном омывании коридорных гладкотрубных пучков определяется по [2, стр.178, ф.(11.28)]:
αк = αн∙Cz∙Cs∙Cф , Вт/(м2∙К) ,
где
Cz – поправка на число рядов труб по ходу газа, [1,стр.221, номограмма 7]; Cz =0,9;
Cs – поправка на геометрическую компоновку пучка, [1,стр.221, номограмма 7]; Cs = 1;
Cф – поправка, учитывающая влияние изменения физических характеристик, [1,стр.221, номограмма 7]; Cф = 0,94;
αн – номограмный коэффициент теплоотдачи, [1,стр.220, номограмма 7]; αн = 39 Вт/(м2∙К).
Тогда коэффициент теплоотдачи конвекцией равен:
αк = 39∙0,9∙0,94∙1 = 32,99 Вт/(м2∙К).
3) Коэффициент теплоотдачи излучением запыленного потока [1,стр.66,ф.(7-35)]:
, Вт/(м2∙К) ,
где aз – степень черноты загрязненных стенок лучевоспринимающих поверхностей, для поверхностей нагрева котлов aз = 0,8;
a – степень черноты потока газов при температуре T; определяется по формуле:
,
здесь kps – суммарная оптическая толщина продуктов сгорания.
= , 1/(м МПа),
,1/(м∙МПа).
крs =
kps = 1,478∙0,1∙2,02=0,298
Тогда степень черноты потока газов при температуре Т равна:
где °C – для фестонов, расположенных на выходе из горизонтального газохода [2cтр .198] ,
195,05+50=245,05оС,
оС,
Тогда коэффициент теплоотдачи от газов к стенке трубы равен:
Коэффициент теплопередачи равен:
Вт/(м2∙К).
6.3.2.3 Температурный напор Δt= - tн, где
tн=195,05 ºС; при Pбар=1,4 Мпа.
Δt=907-195,05=711,95ºС.
Таким образом, величина тепловосприятия фестона, рассчитываемая по уравнению теплообмена, будет равна:
кДж/кг.
6.3.3 Расхождение между значением тепловосприятия и значением тепловосприятия составляет [3, п.7.3]:
%.
Полученное расхождение тепловосприятий не превышает допустимое (2 %), поэтому нет необходимости делать второе приближение и расчетной температурой после прохождения фестона является ºС.