Поверочный тепловой расчет котла Е-25-24 225 ГМ

22







МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ УКРАИНЫ

ДОНБАССКИЙ ГОРНО-МЕТАЛЛУРГИЧЕСКИЙ ИНСТИТУТ

























Кафедра АСУТП





Курсовой проект

по курсу: «Котельные и турбинные установки»

























Выполнил:                   

ст. гр. ТА-96-2

Косенко Е.А.

Проверил:

Регишевская И.Д.

















Алчевск 1999 г.

СОДЕРЖАНИЕ



Введение

1 Описание прототипа

2 Тепловой расчет парогенератора

Расчетное задание

Топливо, воздух, продукты сгорания

Энтальпии воздуха и продуктов сгорания

Тепловой баланс парогенератора и расход топлива

Основные конструктивные характеристики топки

Расчет теплообмена в топке

Расчет фестона

Расчет перегревателя

Расчет испарительного пучка

Расчет хвостовых поверхностей

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

ПЕРЕЧЕНЬ ССЫЛОК





































































ВВЕДЕНИЕ

	Поверочный расчет выполняют для существующих парогенераторов. По имеющимся конструктивным характеристикам при заданной нагрузке и топливе определяют температуры воды, пара, воздуха и продуктов сгорания на границах между поверхностями нагрева, К.П.Д. агрегата, расход топлива. В результате  поверочного расчета получают исходные данные, необходимые для выбора вспомогательного оборудования и выполнения гидравлических, аэродинамических и прочностных расчетов.

	При разработке проекта реконструкции парогенератора, например в связи с увеличением его производительности, изменением параметров пара или с переводом на другое топливо, может потребоваться изменение целого ряда элементов агрегата. Однако основные части парогенератора и  его общая компоновка, как правило, сохраняется, а реконструкцию тех элементов, которые необходимо изменить, выполняют так, чтобы по возможности сохранялись основные узлы и детали типового парогенератора.

	Расчет выполняется методом последовательного проведения расчетных операций с пояснением производимых действий. Расчетные формулы сначала записываются в общем виде, затем подставляются числовые значения всех входящих в них величин, после чего приводится окончательный результат.





































































1 ОПИСАНИЕ ПРОТОТИПА



Топочная камера объемом 89.4 м3 полностью экранирована трубами 603 мм с шагом их во всех экранах 90 мм; состоит из четырех транспортабельных блоков . На боковых стенках установлены газомазутные горелки.

	Испарительный пучок из труб 603 мм расположен между верхним и нижним барабанами. Опускные трубы испарительного пучка расположены в плоскости осей барабанов. В верхнем барабане перед входными сечениями опускных труб установлен короб для предотвращения закручивания воды и образования воронок на входе в опускные трубы.

	Парогенератор имеет перегреватель с коридорным расположением труб 283 мм. Регулирование температуры перегретого пара осуществляется поверхностным пароохладителем, установленным со стороны насыщенного пара.

	Схема испарения- трехступенчатая: первая и вторая ступени размещены в верхнем барабане( соответственно в средней его части и по торцам); третья ступень вынесена в выносные циклоны 377 мм.

	Воздухоподогреватель- трубчатый, одноходовой (по газам и воздуху), с вертикальным расположением труб 401.5 мм; поперечный шаг- 55 мм, продольный-50 мм.

	Экономайзер- чугунный, ребристый, двухходовой ( по газам и воде). 

 Технические и основные конструктивные характеристики парогенератора Е-25-25-380ГМ следующие:

Номинальная производительность, т/ч...............25

Рабочее давление пара , МПа.......................2.4

Температура перегретого пара, 0С..................380

Площадь поверхностей нагрева, м2:

лучевоспринимающая(экранов и фестона).............127

 конвективная:

     фестона.......................................7

     перегревателя.................................73

     испарительного пучка..........................188

     экономайзера..................................590

     воздухоподогревателя..........................242













































2 ТЕПЛОВОЙ РАСЧЕТ ПАРОГЕНЕРАТОРА



2.1 Расчетное задание

Для выполнения теплового расчета парогенератора, схема которого изображена на рис. 1-1, будем исходить из следующих данных:

Паропроизводительность агрегата - 25 т/ч

Давление пара у главной паровой задвижки рп, Мпа-2.4

Температура перегретого пара tпп, 0С-380

Температура питательной воды tпв-100

Температура уходящих газов ух-140

Топливо-мазут малосернистый.

Для сжигания заданного вида топлива выбираем камерную топку. Температуру воздуха на входе в воздухоподогреватель принимаем равной 25 0С, горячего воздуха- 350 0С



Топливо, воздух и продукты сгорания.



 Из табл. 6-1 выписываем расчетные характеристики топлива:

Wp=3 % ; Ap=0.05 %; SpK+OP=0.3 %; Cp=84.65%; Hp=11.7 %;Np=0.3 %; Op=0.3; Qph=40.31 МДж

Рассчитываем теоретический объем воздуха, необходимый для сжигания 1 кг топлива:

V0=0.0889(Cp+0.375Spop+k)+0.265Hp-0.0333OP=7.535+3.09=10.6 м3/кг

Определяем теоретические объемы продуктов сгорания топлива:

а) объем двухатомных газов

VN2=0.79V0+0.008Np=8.374+0.0024=8.376 

б) объем трехатомных газов

VRO2==1.58

в) объем водяных паров

VH2O=0.11Hp+0.0124Wp+0.0161V0=1.49

	По данным расчетных характеристик и нормативных значений присосов воздуха в газоходах (табл. 2-1) выбираем коэффициент избытка воздуха на выходе из топки aт и присосы воздуха по газоходам  и находим расчетные коэффициенты избытка воздуха в газоходах a``. Результаты расчетов сводим в таблицу 2-1.



Таблица 2-1  Присосы воздуха по газоходам  и расчетные коэффициенты избытка воздуха в газоходах a``

Участки газового тракта



``

Топка и фестон

Перегреватель

Конвективный пучок

Воздухоподогреватель

Экономайзер

0,1

0,05

0,05

0,06

0,1

1,15

1,2

1,25

1,31

1,41



По формулам (2-18)-(2-24) рассчитываем объемы газов по газоходам, объемные доли газов r и полученные результаты сводим в таблицу 2-2.













Таблица 2-2 Характеристика продуктов сгорания в газоходах парогенератора

(VRO2=1,58 м3/кг, V0=10,6 м3/кг, VN20=8,376 м3/кг, V0H2O=1,49 м3/кг)

Величина

Единица

Газоходы         





Топка и фестон

Перегреватель

Конвективный ый пучок

Воздухоподогреватель

Экономайзер

Расчетный коэффициент избытка воздуха

-

1.15

1.2

1,25

1,31

1,41

VRO2

VR2=VN20+ (1-a)V0

VH2O=V0H2O+0.0161(1-a)V0

VГ= VRO2+ VR2+ VH2O

rRO2= VRO2/ VГ

rH2O= VH2O/ VГ

rn= rRO2+ rH2O

м3/кг

м3/кг

м3/кг

м3/кг

-

-

-

1,58

9,964

1.515

13.059

0.12

0.116

0.23

1,58

10,49

1.52

13.59

0.116

0.111

0.2278

1,58

11,02

1.53

14.13

0.111

0.108

0.219

1,58

11,662

1.54

14,782

0.107

0.104

0.211

1,58

12,722

1.56

15,862

0.099

0.098

0.197



Энтальпии воздуха и продуктов сгорания

Удельные энтальпии теоретического объема воздуха и продуктов сгорания топлива определяем по следующим формулам :

IB=V0(ct)B;

IГ0=VRO2(c)RO2+V0N2(c)N2+V0H2O(c)H2O.

Полученные результаты сводим в таблицу 2-3.

Таблица 2-3 Энтальпия теоретического объема воздуха и продуктов сгорания топлива.

 0С

I0= V0(ct)B, кДж/кг

IRO2= VRO2 c)RO2,  кДж/кг

I0N2= V0N2 * c)N2, кДж/кг

I0H2O= V0H2O (c)H2O ., кДж/кг

Iг= VRO2(c)RO2 V0N2 +(c)N2 +V0H2O(c)H2O., кДж/кг

30

100

200

300

400

500

600

700

800

900

1000

1100

1200

1300

1400

1500

1600

1700

1800

1900

2000

2100

2200

413,4

1399,2

2819,6

4271,8

5745,2

7250,4

8798

10377,4

11978

13578,6

15221,6

16907

18592,4

20468,6

22005,6

23733,4

25471,8

27199,6

28927,4

30708,2

32478,4

34333,4

36029,4



267,02

564,06

883,22

1219,76

1573,68

1930,76

2308,38

2692,32

3082,58

3479,16

3882,06

4292,86

4702,08

5119,2

5536,32

5951,86

6375,3

6798,74

7222,18

7651,94

8081,7

8511,46



1088,62

2177,24

3282,6

4413,098

5560,336

6732,696

7921,804

9152,782

10408,882

11673,356

12937,83

14193,93

15491,9

16823,366

18121,336

19452,802

20784,268

22124,108

23489,07

24820,536

26185,498

27550,46



226,5

456

694,5

939

1191

1450,5

1720,5

2002,5

2286

2587,5

2889

3196,5

3516

3837

4168,5

4501,5

4840,5

5187

5532

5889

6241,5

6598,5

413,4

2980,01

6014,32

9128,27

12311,85

15568,74

18903,896

22319,03

25814,37

29343,24

32947,05

36599,6

40257,76

47763,06

44178,58

47785,166

51559,556

55377,962

59199,668

63037,248

66951,45

70839,876

74842,098

Энтальпию продуктов сгорания топлива подсчитываем по формуле:

 IГ=I0Г+(-1)I0B.

Полученные результаты сведем в таблицу 2-4.







Таблица 2-4 Энтальпия продуктов сгорания в газоходах



J, 0С

Iг0, кДж/кг

Iв0,кДж/кг

Участки газового тракта







Топка

a=1.15

Перегреватель

a=1.2

Конвект. Пучок

a=1.25

Воздухоподогреватель

a=1.31

Экономайзер

a=1.41







I

DI

I

DI

I

DI

I

DI

I

DI

100

200

300

400

500

600

700

800

900

1000

1100

1200

1400

1600

1800

2000

2200

2681,34

6016,9

9132,12

12317,058

15575,416

18911,956

22328,084

25825,602

29356,062

32961,26

36615,89

40275,69

47785,166

55377,962

63037,248

70839,876

78689,82

1399,2

2819,6

4271,8

5745,2

7250,4

8798

10377,4

11978

13578,6

15221,6

16907

18592,4

22005,6

25471,8

28927,4

32478,4

36029,4















26112,74

29683,85

33332,5

37029,9

40734.5

48335,3

59198.7

67376.3

75711.6

84094.2

















3571,1

3648,6

3697,4

3912.6

8021.3

8112.7

8177.6

8335.3

8382.6













22660,964

26212,2

29797,4

36005.58

39997.29

43994.17

















3817.6

3850.4

3933.9

3991.7

3996.8









15864,5

19264,09

22746,4

28820,1











3723,4

3810,9

3897,6







9342,13

12601

15935,5

21639,3







3641,6

3725

3816,3



3072,25

6199,8

9411,1



3917,9

3710,65



























2.4 Тепловой баланс парогенератора и расход топлива.



Тепловой баланс составляем в расчете на 1 кг располагаемой теплоты топлива Qpp. Считая, что предварительный подогрев воздуха за счет внешнего источника теплоты отсутствует имеем: Qв.вн=0. Расчеты выполняем в соответствии с таблицей 2-5.



Таблица 2-5 Расчет теплового баланса парогенератора и расход топлива

Наименование

Расчетная формула или способ определения

Расчет

Располагаемая теплота топлива, Qpp, кДж/кг

Qhp+QВ.ВН+iтл

40310+244.8=40554.8



Потеря теплоты от химического недожога, q3,% 

По табл. 4-5

0.5

Потеря теплоты от механического недожога, q4, %

То же

0

Температура уходящих газов, ух, 0С

По заданию 

140

Энтальпия уходящих газов ,Iух, кДж/кг

По -таблице

4323,17

Температура воздуха в котельной ,tх.в, 0С

По выбору

25

Энтальпия воздуха в котельной, Iх.в0,кДж/кг

По -таблице

238,5

Потеря теплоты с уходящими газами ,q2, %



=9,8

Потери теплоты от наружного охлаждения ,q5, %

По рис. 3-1

1.2

Сумма тепловых потерь, q,%

q2+q3+q4+q5

9,8+0.5+1.2=11,5

К.п.д. парогенератора, пг, %

100-q

100-11,5=88,5

Коэффициент сохранения теплоты, 

1-

1-=0.986

Паропроизводительность агрегата, D, кг/с

По заданию

6.94

Давление пара в барабане, рб, МПа

То же 

2.64

Температура перегретого пара, tп.п,0С

»   »

380

Температура питательной воды, tп.в, 0С

»   »

100

Удельная энтальпия перегретого пара, iп.п, кДж/кг

По табл. VI-8

3192,6

Удельная энтальпия питательной воды, iп.в, кДж/кг

По табл. VI-6

420.38

Значение продувки, р, %

По выбору

3

Полезно используемая теплота в агрегате, Qпг, кВт

D(iп.п-iп.в)+D(iкип-iп.в

6,9(3192,6-420,38)+0,208(975,5-420,38)=19354.8

Полный расход топлива, В,кг/с



=0.54

Расчетный расход топлива, Вр, кг/с



0,54



Основные конструктивные характеристики топки



Парогенераторы типа Е-25-24-380ГМ имеют камерную топку для сжигания мазута. Определяем активный объем и тепловое напряжение топки. Расчетное тепловое напряжение не должно превышать допустимого, указанного в табл. 4-3. С учетом рекомендаций приложения III выбираем количество и тип газомазутных горелок, установленных на боковых стенках. Расчеты приведены в таблице 2-6.



Таблица 2-6 Расчет конструктивных характеристик топки

Наименование

Расчетная формула или способ определения

Расчет

Активный объём топки, Vт,м3

По конструктивным размерам

89.4

Тепловое напряжение объема топки:

расчетное, qV, кВт/м3

допустимое, qV,кВт/м3





ВQнр/Vт

по табл. 4-5





0,54*40310/89,4=243,48

249

Количество горелок, n, шт.

По табл. III-10

2

Теплопроизводительность горелки, Qг, МВт



1,2510-3=13,6

Тип горелки

По табл. III-6

ГМП-16



Расчет теплообмена в топке

Топка парогенератора Е-25-24-380ГМ полностью экранирована трубами диаметром 60 мм и толщиной стенки 3 мм с шагом 90 мм. По конструктивным размерам топки рассчитываем полную площадь её стен и площадь лучевоспринимающей поверхности топки. Результаты расчета сводим в таблицу 2-7.

	По конструктивным размерам и характеристикам топки выполняем поверочный расчет теплообмена в топке. Расчет проводим в соответствии с таблицей 2-8.

	Полученная в результате расчета температура газов на выходе из топки отличается от предварительно принятой менее чем на  0С; следовательно, пересчета теплообмена не требуется. 

Таблица 2-7 Расчет полной площади поверхности стен топки Fст и площади лучевоспринимающей поверхности топки НЛ

Наименование

Стены топки





Фронтонная и свод

боковые

Задняя

Выходное окно топки

Суммарная площадь 

Общая площадь стены и выходного окна, Fст , м2

45,7

42

52,5

8,7

149

Расстояние между осями крайних труб, b, м

3,78

2,252

3,78

3,78

-

Освещенная длина труб, lосв, м

9,6

7,8

7,6

2,25

-

Площадь, занятая луче воспринимающей поверхностью

полная, F, м2





26,6





25,74





21,07





6,24





80

Наружный диаметр экранных труб , d, мм

66

66

66

66

-

Шаг экранных труб, s, мм

90

90

90

90



Расстояние от оси экранных труб до кладки (стены), l, мм

100

100

100

-

-

Отношение s/d

1.36

1.36

1.36

-

-

Отношение l/d

1.51

1.51

1.51

-

-

Угловой коэффициент экрана, х

0,95

0,95

0,95

1,00

-

Площадь лучевоспринимающей поверхности открытых экранов, Нл, м2









127

Таблица 2-8 Поверочный расчет теплообмена в топке

Величина

Расчетная формула или способ определения

Расчет

Суммарная площадь луче воспринимающей поверхности, Нл,м2 

По конструктивным размерам

127

Площадь лучевоспринимающей поверхности открытых экранов, Нл.откр, м2 

То же

127

Полная площадь стен топочной камеры, Fст, м2

»   »

149

Коэффициент тепловой эффективности лучевоспринимающей поверхности, ср



=0,469

Продолжение таблицы 2-8

Эффективная толщина излучающего слоя пламени, s, м



=2,16

Полная высота топки, Нт

По конструктивным размерам

8.810

Высота расположения горелок, hг, м

То же

1.9

Относительный уровень расположения горелок, хг

hг/Нт

1,9/8,810=0,215

Параметр, учитывающий распределение температуры в топке, М

0,59-0,2хт

0,59-0,2*0,215=0,547

Коэффициент избытка воздуха на выходе из топки, т

По табл. 4-5

1.15

Присосы воздуха в топке, т

По табл. 2-1

0.05

Температура горячего воздуха, tг.в,0С

По предварит. выбору

350

Энтальпия горячего воздуха, Iг.в0, кДж/кг

По I- таблице 

5008.2

Энтальпия присосов воздуха, Iпрс0, кДж/кг

То же

238,8

Количество теплоты, вносимое в топку воздухом, QВ, кДж/кг

(Т-Т)Iг.в0+ТIпрс0

(1.15-0.05) 5008.2 + 0.05 * 238.8 = 5520.97

Полезное тепловыделение в топке, QТ, кДж/кг

Qpp+QВ

40554,8*0,95+5520.97=44048

Адиабатическая температура горения, а 0С

По I- таблице

1287,2

Температура газов на выходе из топки ,Т`` 0С

По предварительному выбору

960

Энтальпия газов на выходе из топки, IТ`` , кДж/кг

По I- таблице

31873,04

Средняя суммарная теплоёмкость продуктов сгорания, Vср, кДж/(кг*К) 



=37,2

Объемная доля:

водяных паров, rН2О

трехатомных газов, rRO2



По табл. 1-2

То же



0,116

0.12

Суммарная объемная доля трехотомных газов, rn

rН2О+ rRO2



0.116+0.12=0.236

Произведение, prns

prns

0.236*0.1*2,16=0,051

Коэффициент ослабления лучей трехатомными газами, kг,1/(м*МПа)

По формуле 5-26

3.05

Коэффициент ослабления лучей, несветящейся частью среды, kнс, 1/(м*МПа)

rnkг

0,236*3.05=0.72

Коэффициент ослабления лучей сажистыми частицами, кСЖ, 1/(м*МПа)

По формуле 5-32

2,71

Коэффициент ослабления лучей, светящейся частью среды, kСВ, 1/(м*МПа)

kСВ= kнс+ кСЖ

2,71+0.72=3,44

Степень черноты:

светящейся части, аСВ

несветящейся части, аГ



1-е-КсвPS

1-e-KнсPS



0,52

0.14

Степень черноты факела, аФ

maСВ+(1-m)aг

0,55*0,52+0,45*0,14= 0,349

Степень черноты топки, аТ



=0,53

Тепловая нагрузка стен топки, qF, кВт/м2



=161.4

Температура газов на выходе из топки, Т`` 0С

По рис. 5-8

911,7

Энтальпия газов на выходе из топки, t`` , кДж/кг

По I- таблице

30120,6

Общее тепловосприятие топки, QТЛ, кДж/кг

(QТ-I``Т)

0.986(44048-29987,3)= =13731,1

Средняя удельная тепловая нагрузка лучевоспринимающих поверхностей топки, qЛср



=58,43







2.7 Расчет фестона

При тепловом расчете парогенератора фестон, как правило, не изменяют , а проверяют поверочным расчетом( табл. 2-9)

Таблица 2-9. Поверочный расчет фестона

Наименование

Формула или способ определения

Расчет

Полная площадь поверхности нагрева, Н, м2

По конструктивным размерам

7

Площадь поверхности труб боковых экранов, находящихся в зоне фестона Ндоп, м2

То же

1

Диаметр труб, d, мм

»       »

603

Относительный шаг труб, s/d

»       »

1.5

Количество рядов труб, z2,шт

»       »

1

Количество труб в ряду,z1,шт

»       »

42

Площадь живого сечения для прохода газов, F, м2

АВ-z1dl

2,25*4,23-42*0,06*2,25=3,84 

Эффективная толщина излучающего слоя, s, м



0,9(31,8-1)0,06=0.1

Температура газов перед фестоном, `,0С

Из расчета топки

911,7

Энтальпия газов перед фестоном, I`, кДж/кг

То же

30110,7

Температура газов за фестоном, ``, 0С 

По предварительному выбору

900

Энтальпия газов за фестоном, I``, кДж/кг

По I- таблице

29683,85

Количество теплоты, отданное фестону, Qг, кДж/кг

(I`-I``)

0.986(30110,7-29683,85) =420,8

Температура кипения при давлении в барабане(pБ=2.64 МПа), tкип, 0С

По табл. VI-7

226.8

Средняя температура газов, ср,0С

0,5(``+`)

0,5(911,7+900)=905,8

Средний температурный напор, t,0C

ср-tкип

905,8-226,8=679

Средняя скорость газов, w, м/с



=7.9

Коэффициент теплоотдачи конвекцией, К, кВт/(м2К)

По рис. 6-6

58*0,96*1,04*0,9=50,1

Суммарная поглощательная способность трехатомных газов, prns, м*Мпа

prns

0,1*0,236*0,1=0,00236

Коэффициент ослабления лучей трехатомными газами,кг,1/(м*МПа)

По формуле 5-26

16,8

Коэффициент ослабления лучей, несветящейся частью среды, kнс, 1/(м*МПа)

rnkг

16,8*0,236=3,97

Коэффициент ослабления лучей сажистыми частицами, кСЖ, 1/(м*МПа)

По формуле 5-32

2,54

Коэффициент ослабления лучей, светящейся частью среды, kСВ, 1/(м*МПа)

kСВ= kнс+ кСЖ

3,97+2,54=6,51

Степень черноты:

светящейся части, аСВ

несветящейся части, аГ



1-е-КсвPS

1-e-KнсPS



0,06

0,039

Степень черноты излучающей среды, а

maСВ+(1-m)aг

0,55*0,06+0,45*0,039=0,05

Температура загрязнённой стенки трубы, tст, 0С

tКИП+t

226,8+80=306,8

Коэффициент теплоотдачи излучением, Л, Вт/(м2К)

По рис. 6-12(Л=НаСГ)

135*0,05*0,97=6,5

Коэффициент использования поверхности нагрева, 

По 6-2

0.95

Коэффициент теплоотдачи от газов к стенке, a1, Вт/(м2К)

Л+К)

0,95(6,5+50,1)=53,77

Коэффициент загрязнения,  м2К/Вт

По ф-ле 6-8 и рис. 6-1

0,0048

Коэффициент теплопередачи k, Вт/м2К



=42,7



Продолжение таблицы 2-9

Тепловосприятие фестона по уравнению теплопередачи, Qф, кДж/кг



=376,2

Тепловосприятие настенных труб, QДОП, кДж/кг



=53,7

Суммарное тепловосприятие газохода фестона, QT, кДж/кг 

Qф+ QДОП

53,7+376,2=429,9

Расхождение расчетных тепловосприятий, DQ, %

100

100=2,16



2.8 Расчет перегревателя



	Перегреватель одноступенчатый, с пароохладителем, установленным на стороне насыщенного пара. Перегреватель имеет коридорное расположение труб.

	Коэффициент теплопередачи гладкотрубных коридорных пучков перегревателя рассчитывается с учетом коэффициента тепловой эффективности  , используя формулу (6-7). Влияние излучения газового объема, расположенного перед перегревателем, на коэффициент теплопередачи учитываем путем увеличения расчетного значения коэффициента теплопередачи излучением по формуле (6-34).

	Конструктивные размеры и характеристики перегревателя, взятые из чертежей и паспортных данных парогенераторов, сводим в таблицу 2-10.

	Поверочный расчет перегревателя сводим в таблицу 2-11.



Таблица 2-10. Конструктивные размеры и характеристики перегревателя

Наименование

Расчетная формула или способ определения

Расчет

Диаметр труб, d/dВН, мм

По конструктивным размерам

28/22

Количество труб в ряду (поперек газохода) z1, шт

То же

12

Количество рядов труб ,z2, шт

То же

6

Средний шаг труб, s1, мм

»     »

90

s2



100

Расположение труб в пучке

»     »

коридорное

Характер омывания

»     »

поперечное

Средняя длина змеевика, l, м

»     »

1,489

Суммарная длина труб, l, м

»     »

830,3

Полная площадь поверхности нагрева, H, м2

»     »

73

Площадь живого сечения на входе, F`, м2

a`b`-l`z1d

1.918*4.23-1.489*0.028=7,1

То же на выходе, F``, м

a``b``-l``z1d

1,702*4,23-1,489*0,672=6,2

Средняя площадь живого сечения газохода, FCP, м2



6,6

Количество параллельно включенных змеевиков( по пару), m, шт

По конструктивным размерам

72

Площадь живого сечения для прохода пара, f, м2

d2стm/4

0.785*0.0222*56=0.027

Таблица 2-11. Поверочный расчет перегревателя

Наименование

Расчетная формула или способ определения

Расчет

Диаметр труб, d/dВН, мм

По конструктивным размерам

28/22

Площадь поверхности нагрева, Н, м2

То же

73

Температура пара на выходе из перегревателя, t``, 0С

По заданию

380





Продолжение таблицы 2-11

То же на входе в перегреватель, t`, 0С

По выбору

226,8

Давление пара:

на выходе, р``, МПа

на входе, р`, МПа



По заданию

По выбору



2,4

2,64

Удельная энтальпия пара :

на выходе , i``П, кДж/кг

на входе, i`П, кДж/кг



По таблице VI-8

То же



3197

2801,2

Суммарное тепловосприятие ступени, Q, кДж/кг



(3197-2801,2)=5057,4

Средняя удельная тепловая нагрузка лучевоспринимающих поверхностей топки, qЛСР, кВт/м2

Из расчета топки

58,43

Коэффициент распределения тепловой нагрузки:

по высоте, В

между стенами, СТ





По рис. 5-9

По табл. 5-7





1,2

1

Удельное лучистое тепловосприятие выходного окна топки, qЛ, кВт/м2

ВСТ qЛСР

1*1,2*58,43=70,1

Угловой коэффициент фестона, хФ

По рис. 5-1

0,76

Площадь поперечного сечения газохода перед ступенью, FГ`, м2

a`b`

1,918*4,23=8,11

Лучистое тепловосприятие ступени ,Qл, кДж/кг



(1-0,76)8,11=252,7

Конвективное тепловосприятие ступени, QK, кДж/кг

Q-QЛ

5057,4-252,7=4804,7

Температура газов перед перегревателем, `, 0С

Из расчета фестона

900

Энтальпия газов на входе в перегреватель, I`, кДж/кг

То же

29683,85

То же на выходе из ступени, I``, кДж/кг

I`-

29683,5-5987,5+0,1*239=23719,9

Температура газов на выходе из ступени, ``, 0С

По I-таблице

730

Средняя температура газов, СР, 0С

0,5(``+`)

0,5(900+730)=815

Средняя скорость газов в ступени, wГ, м/с



=4.4

Коэффициент теплоотдачи конвекцией, К, Вт/(м2К)

По рис. 6-5

52*0,96*1.1*0,954=53,7

Средняя температура пара, tСР, 0С

0,5(t`+t``)

0,5(226.8+380)=303.4

Объем пара при средней температуре, vП, м3/кг

По табл. VI-8

0,094

Средняя скорость пара, wП ,м/с



=24

Коэффициент теплоотдачи от стенки к пару, 2, Вт/(м2К)

По рис. 6-8

1.05*1075=1128.75

Толщина излучающего слоя, s, м



0.34

Суммарная поглощательная способность трехатомных газов, prns, м*МПа

prns

0,2278*0,1*0,34=0,0078

Коэффициент ослабления лучей трехатомными газами, кГ,1/( м*МПа)

По рис. 5-6

9.9

Коэффициент ослабления лучей, несветящейся частью среды, kнс, 1/(м*МПа)

rnkг

9.7*0,2278=2.25

Коэффициент ослабления лучей сажистыми частицами, кСЖ, 1/(м*МПа)

По формуле 5-32

2

Коэффициент ослабления лучей, светящейся частью среды, kСВ, 1/(м*МПа)

kСВ= kнс+ кСЖ

2+2.25=4.25







Продолжение таблицы 2-11

Степень черноты:

светящейся части, аСВ

несветящейся части, аГ



1-е-КсвPS

1-e-KнсPS



0,19

0,072

Степень черноты факела, аФ

maСВ+(1-m)aг

1*0.17=0.17

Коэффициент загрязнения, , м2К/Вт

По 6-2

0,0042

Температура загрязненной стенки трубы, tСТ, 0С

tСР+(

303.4+(0,0042+)* 6183.68*=303.6

Коэффициент теплоотдачи излучением, Л, Вт/(м2К)

По рис. 6-12

0,98*138*0,19=25,8

Коэффициент теплоотдачи от газов к стенке, 1, Вт/(м2К)

Л+К)

0,95(25,8+50.3)=79,4

Коэффициент тепловой эффективности, 

По табл. 6-2

0,8

Коэффициент теплопередачи, к,Вт/(м2К)



0,8=69,7

Разность температур между газами и паром:

наибольшая, tБ, 0С

наименьшая, tм, 0С





`-t``

``-t`





900-380=520

730-226.8=503.2

Температурный напор при противотоке, tПРТ, 0С



511,6

Площадь поверхности нагрева прямоточного участка, НПРМ,м2

По конструктивным размерам

36

Полная площадь поверхности нагрева, Н, м2

То же

73

Параметр, А

НПРМ/Н

0.49

Полный перепад температур газов,1, 0С

`-``

900-730=173

То же пара, 2, 0С

t``-t`

380-226.8=153.2

Параметр, Р



0.25

Параметр R

1/2

1.129

Коэффициент перехода к сложной схеме, ,

По рис. 6-14

1

Температурный перепад, t, 0С

 tПРТ

1*511,6=511,6

Тепловосприятие ступени по уравнению теплообмена, QТ, кДж/кг



=4820,5

Расхождение расчетных тепловосприятий, Q



100=0,3





2.9 Расчет испарительного пучка



Испарительные пучки непосредственно связаны с барабаном и определяет общую компоновку парогенератора. Поэтому их реконструкция с изменением площади поверхностей нагрева или конструктивных характеристик связана с большими трудностями и значительными капитальными затратами. Поэтому испарительные пучки ,как и фестон, только как правило поверяют. Расчет ведем по таблице 2-12.









Таблица 1-12. Поверочный расчет испарительного пучка

Наименование

Формула или способ определения

Расчет

Полная площадь поверхности нагрева, Н, м2

По конструктивным размерам

188

Диаметр труб, d, мм

»       »

603

Относительный шаг труб,

продольный,  s2 /d

поперечный, s1/d

»       »



2

5.83

Количество рядов труб, z2,шт

»       »

10

Количество труб в ряду,z1,шт

»       »

12

Площадь живого сечения для прохода газов, F, м2

АВ-z1dl

4.23*1.7-12*0.06*2.8=5.175

Эффективная толщина излучающего слоя, s, м



0.74

Температура газов перед пучком, `, 0С

Из расчета перегревателя

730

Энтальпия газов перед пучком, I`, кДж/кг

То же

23712

Температура газов за пучком, ``, 0С 

По предварительному выбору

560

Энтальпия газов за пучком, I``, кДж/кг

По I- таблице

17904,2

Количество теплоты, отданное пучку, Qг, кДж/кг

(I`-I``+I0ПРС)

0.986(23712-17904,2 +11,95)=5737,8

Температура кипения при давлении в барабане(pБ=2.64 МПа), tкип, 0С

По табл. VI-7

226.8

Средняя температура газов, ср,0С

0,5(``+`)

0,5(730+560)=645

Средний температурный напор, t,0C

ср-tкип

640-226,8=418,2

Средняя скорость газов, w, м/с



=4.93

Коэффициент теплоотдачи конвекцией, К, кВт/(м2К)

По рис. 6-6

38.3*0,95*1,1*1=40.1

Суммарная поглощательная способность трехатомных газов, prns, м*Мпа

prns

0,1*0,219*0,74=0,016

Коэффициент ослабления лучей трехатомными газами,кг,1/(м*МПа)

По формуле 5-26

6,9

Коэффициент ослабления лучей, несветящейся частью среды, kнс, 1/(м*МПа)

rnkг

6,9*0,219=1,5

Коэффициент ослабления лучей сажистыми частицами, кСЖ, 1/(м*МПа)

По формуле 5-32

1,31

Коэффициент ослабления лучей, светящейся частью среды, kСВ, 1/(м*МПа)

kСВ= kнс+ кСЖ

1,31+1,5=2,81

Степень черноты:

светящейся части, аСВ

несветящейся части, аГ



1-е-КсвPS

1-e-KнсPS



0,187

0,092

Степень черноты излучающей среды, а

maСВ+(1-m)aг

0,55*0,182+0,45*0,092=0,14

Температура загрязнённой стенки трубы, tст, 0С

tКИП+t

226,8+80=306,8

Коэффициент теплоотдачи излучением, Л, Вт/(м2К)

По рис. 6-12(Л=НаСГ)

76*0,14*0,97=10,3

Коэффициент использования поверхности нагрева, 

По 6-2

0.95

Коэффициент теплоотдачи от газов к стенке, 1, Вт/(м2К)

Л+К)

0,95(10,3+40.1)=47.8

Коэффициент загрязнения,  м2К/Вт

По ф-ле 6-8 и рис. 6-1

0,0048

Коэффициент теплопередачи k, Вт/м2К



=38.8

Тепловосприятие фестона по уравнению теплопередачи, QТ, кДж/кг



=5649,1

Расхождение расчетных тепловосприятий, Q, %

100

100=-1,54



2.10 Расчет хвостовых поверхностей

	Расчет воздухоподогревателя и экономайзера будем вести в соответствии с методикой, описанной в §9-1. Используя чертежи и техническую документацию парогенератора Е-25-24-380ГМ, составляем таблицы конструктивных размеров и характеристик его экономайзера и воздухоподогревателя. 

	После расчета хвостовых поверхностей определяем невязку теплового баланса парогенератора (табл. 2-19). Так как величина невязки теплового расчета не превышает допустимых 0.5%, то тепловой расчет парогенератора считаем законченным.



Таблица 2-14. Конструктивные размеры и характеристики воздухоподогревателя

Наименование

Размер

Диаметр труб:

наружный, d, мм

внутренний, dВН, мм



40

37

Длина труб, L, м

1.6

Расположение труб

Вертикальное

Количество ходов по воздуху, n, шт

1

Количество труб в ряду поперек движения воздуха, z1, шт.

84

Количество рядов труб вдоль движения воздуха, z2, шт.

27

Шаг труб:

поперечный, s1, мм

продольный, s2, мм



55

50

Относительный шаг:

поперечный, s1/d

продольный, s2/d



1,375

1,25

Количество параллельно включенных труб( по газам), z0, шт.

1251

Площадь живого сечения для прохода газов, FГ, м2

2.4

Ширина сечения воздушного канала, В, м

2,374

Средняя высота воздушного канала, h, м

1.6

Площадь живого сечения для прохода воздуха, FВ, м2

2.04

Площадь поверхности нагрева, Н, м2

242



Таблица 2-15. Конструктивные размеры и характеристики экономайзера

Наименование

Размер

Характеристика одной трубы:

длина, L, м

площадь поверхности нагрева с газовой стороны, Н`, м2

площадь живого сечения для прохода газов,F`,м2



3





Количество труб в горизонтальном ряду, z1, шт.

20

Количество горизонтальных рядов, z2, шт.

10

Площадь поверхности нагрева с газовой стороны, Н, м2

590

Площадь живого сечения для прохода газов, F, м2

2,4

Площадь живого сечения для прохода воды, f, м2

1,84

Таблица 2-16. Поверочный расчет воздухоподогревателя

Наименование

Расчетная формула или способ определения

Расчет

Диаметр труб, d, мм

По конструктивным размерам

40х1,5

Относительный шаг труб:

поперечный, s1/d

продольный, s2/d

То же



1,375

1,25

Количество рядов труб, z2, шт.

»       »

27

Продолжение таблицы 2-16

Количество труб в ряду, z1, шт.

»       »

84

Площадь живого сечения для прохода газов, FГ, м2

»       »

2.4

То же для прохода воздуха, FВ, м2

»       »

2.04

Площадь поверхности нагрева, Н,м2

»       »

242

Температура газов на выходе, ``, 0С

По выбору

345

Энтальпия газов на выходе, I``, кДж/кг

По I- таблице

10808,62

Температура воздуха на входе, t`, 0С

По выбору

25

Энтальпия теоретического количества холодного воздуха, Iх.В0, кДж/кг

По I- таблице

239

Температура воздуха на выходе, t``, 0С

По выбору

350

Энтальпия теоретического количества воздуха на выходе, I0`, кДж/кг

По I- таблице

5008.2

Отношение ``

Т-Т

1.15-0.05=1.1

Тепловосприятие ступени, Q, кДж/кг

)

(1.1+0.03)(5008.2-239)=5389

Средняя температура воздуха в ступени, t, 0С

0,5(t`+t``)

0.5(25+350)=187.5

Температура газов на входе, `, 0С

Из расчета испарительного пучка

560

Энтальпия газов на входе в ступень, I`, кДж/кг

По I- таблице

17904,2







Средняя температура газов, СР, 0С

0,5(``+`)

0,5(560+360)=460

Средняя скорость газов, wГ, м/с



=8.9

Коэффициент теплоотдачи от газов к стенке, , Вт/(м2К)

По рис. 6-5

0,94*86*0.98*1.4=110.9

Средняя скорость воздуха, wВ, м/с



460.5=8.1

Коэффициент теплоотдачи с воздушной стороны, , Вт/(м2К)

По рис. 6-4

1.4*0.98*0.94*78=100.6

Коэффициент использования поверхности нагрева, ВП

По табл. 6-3

0,85

Коэффициент теплопередачи, к, Вт/(м3К)

ВП

0,85=44.8

Разность температур между средами

наибольшая, tБ, 0С

наименьшая, tМ, 0С









345-25=320

560-350=210

Температурный напор при противотоке, tПРТ, 0С



265

Перепад температур:

наибольший, Б, 0С

наименьший, М, 0С



t``-t`





350-25=325

560-345=215

Параметр Р



0,22

Параметр R

Б/М

2,7

Коэффициент 

По рис. 6-16

1

Температурный перепад, t, 0С

tПРТ

272,5

Тепловосприятие по уравнению теплообмена, QТ, кДж/кг



=5320,4

Расхождение расчетных тепловосприятий, Q, %



100=-1,27

Таблица 1-17. Поверочный расчет экономайзера

Наименование

Расчетная формула или способ определения

Расчет

Площадь поверхности нагрева, Н,м2

По конструктивным размерам

590

Площадь живого сечения для прохода газов, FГ, м2

То же

2.4

Температура газов на входе в ступень, `, 0С

Из расчета воздухоподогревателя

360

Температура газов на выходе, ``, 0С

По заданию

140

Энтальпия газов на входе, I`, кДж/кг

По I- таблице

10808,62

Энтальпия газов на выходе, I``, кДж/кг

По I- таблице

4822.16

Тепловосприятие ступени(теплота, отданная газами), QГ, кДж/кг

I`- I``+)

0,986(10808,62-4822.16+23,9)= =5926,2

Температура воды на выходе , t``, 0С

По выбору

210

Удельная энтальпия воды на выходе, i``,кДж/кг

По I- таблице



Температура воды на входе , t`, 0С

По заданию

100

Удельная энтальпия воды на входе , i`, 0С

По I- таблице

419,7

Средняя температура воды, t, 0С

0,5(t`+ t``)

0.5(100+210)=155

Скорость воды в трубах, w, м/с



=0.49

Средняя температура газов, , 0С

0,5(``+`)

0.5(140+345)=242,5

Средняя скорость газов, wГ, м/с



=10,1

Коэффициент теплоотдачи конвекцией, К, Вт/(м2К)

По рис. 6-4

75*1*1*0.99=74.25

Эффективная толщина излучающего слоя, s, м



0.24

Суммарная поглощательная способность трехатомных газов, prns, м*МПа

prns

0.197*0.1*0.24=0.0047

Коэффициент ослабления лучей трехатомными газами, кГ,1/( м*МПа)

По рис. 5-6

15.3

Коэффициент ослабления лучей, несветящейся частью среды, kнс, 1/(м*МПа)

rnkг

3

Коэффициент ослабления лучей сажистыми частицами, кСЖ, 1/(м*МПа)

По формуле 5-32

0.2

Коэффициент ослабления лучей, светящейся частью среды, kСВ, 1/(м*МПа)

kСВ= kнс+ кСЖ

0.2+3=3.2

Степень черноты:

светящейся части, аСВ

несветящейся части, аГ



1-е-КсвPS

1-e-KнсPS



0.074

0.07

Степень черноты факела, аФ

maСВ+(1-m)aг

0.55*0.074+0.45*0.07=0.0722

Температура загрязненной стенки трубы, tСТ, 0С

tСР+t

279.75

Коэффициент теплоотдачи излучением, Л, Вт/(м2К)

По рис. 6-11

0.14

Коэффициент теплоотдачи от газов к стенке, 1, Вт/(м2К)

)

74.25+0.14=74,39

Коэффициент загрязнения, ,м2К/Вт

По формуле 6-8

0.003

Коэффициент теплопередачи, к, Вт/м2К



=60.8

Разность температур между средами:

наибольшая, tБ, 0С

наименьшая, tМ, 0С









140-100=40

345-210=135











Продолжение таблицы 2-17

Температурный напор, t, 0С



87,5

Тепловосприятие ступени, QТ, кДж/кг



=5812,5

Расхождение расчетных тепловосприятий, Q, %



100=-1,9



Таблица 1-18.Расчет невязки теплового баланса парогенератора

Наименование

Расчетная формула или способ определения

Расчет

Расчетная температура горячего воздуха, tГ.В,0С

Из расчета воздухоподогревателя

350

Энтальпия горячего воздуха, I0Г.В, кДж/кг

То же

5008,5

Количество теплоты, вносимое в топку воздухом, QB, кДж/кг

ТТ)I0B+ТI0ПРС

1,1*5008,5+23,9=5533,25

Полезное тепловыделение в топке, QT, кДж/кг



44084

Лучистое тепловосприятие топки, QТЛ, кДж/кг

(QГ-I``T)

13731,3

Расчетная невязка теплового баланса, Q, кДж/кг

+

40554,8* 0,885-(13731,3+420,3 +4804,7+ 5737,8+ 5389+ 5926,2)=-119

Невязка, %



100=-0,29



























































ЗАКЛЮЧЕНИЕ

	В результате выполнения данной работы я произвел поверочный расчет парогенератора Е-25-24-380ГМ, топливом для которого является малосернистый мазут. Я определил температуры воды, пара, воздуха и продуктов сгорания на границах нагрева, КПД парогенератора, расход топлива. Расчетная невязка теплового баланса равна -0.29% , что меньше допустимого, значит расчет произведен правильно.



























































































ПЕРЕЧЕНЬ ССЫЛОК

В.И. Частухин  Тепловой расчет промышленных парогенераторов. - Киев: Вища школа. Головное издательство, 1980.-184 с

Роддатис К.Ф., Соколовский Я.Б.  Справочник по котельным установкам малой производительности. М.: Энергия, 1975