Ирина Эланс

Автор который поможет с любыми образовательными и учебными заданиями

Перевірно-конструктивний розрахунок топки і двох конвективних пучків

1 Розрахунок топкової камери

1.1 Початкові данні

Паливо – природній газ

Склад газу : СН₄– 92,7%; С₂Н₆ – 0,4%; С₃Н₈ – 0,3%; N₂ – 0,9%; СО₂ – 5,4%; О₂– 0,3% .

Робочі параметри котла:

номінальна продуктивність Q = 8,3 Гкал/год (9,6 МВт/год);
температура холодного повітря t_хп = 20 ⁰С;
температура відхідних газів ϑ_вг = 120 ⁰С;
температура котлової води 150/70 ⁰С;
коефіцієнт надлишку повітря в топці α_т′ = 1,05;
коефіцієнт надлишку повітря у відхідних газах α_вг = 1,2

1.2 Розрахунок об’ємів повітря та продуктів згорання

Теплота згорання палива, кДж/м³

Q_н^р = 108⋅Н + 126⋅СО + 234⋅Н₂S + 358⋅СН₄ + 591⋅С₂Н₄ +

+ 638⋅С₂Н₆ + 860⋅С₃Н₆ + 913⋅С₃Н₈ + 1135⋅С₄Н₈ + 1187⋅С₄Н₁₀ + 1461⋅С₅Н₁₂ +

+ 1403⋅С₆Н₆ = 108⋅0 + 126⋅0 + 234⋅0 + 358⋅92,7 + 591⋅0 + 638⋅0,4 + 860⋅0 +

+ 913⋅0,3 + 1135⋅0 + 1187⋅0 + 1461⋅0 + 1403⋅0 = 33715,7.

Теоретичний об’єм повітря, м³/м³

V⁰ = 0,0476⋅[0,5⋅(Н+ СО) + 1,5⋅Н₂S + Σ(m + n/4)⋅С_mН_n – О] =

= 0,0476⋅[0,5⋅(0 + 0) + 1,5⋅0 + (1+4/4)⋅92,7 + (2 + 6/4)⋅0,4 + (3 + 8/4)⋅0,3 +

+ (4 + 10/4)⋅0 + (5 + 12/4)⋅0 – 0,3] = 8,95.

Теоретичний об’єм триатомних газів, м³/м³

= 0,01⋅[СО + Н₂S + Σ(m⋅С_mН_n) + СО₂] = 0,01⋅[0 + 0 + 1⋅92,7 +

+ 2⋅0,4 + 3⋅0,3 + 4⋅0 + 5⋅0 + 5,4] = 0,998.

Теоретичний об’єм азоту, м³/м³

= 0,01 ⋅ N + 0,79 ⋅ V⁰ = 0,01 ⋅ 0,9 + 0,79 ⋅ 8,95 = 7,08.

Теоретичний об’єм водяної пари, м³/м³

= 0,01⋅[Н+ Н₂S + Σ(n/2)⋅С_mН_n + 0,124⋅d_г] =

= 0,01⋅[0 + 0 + (4/2)⋅92,7 + (6/2)⋅0,4 + (8/2)⋅0,3 + (10/2)⋅0 + (12/2)⋅0 +

+ 0,0124⋅10] = 1,88.

1.3 Присмоктування повітря в газоходах і коефіцієнт надлишку повітря на виході з газоходів

Таблиця 1.1 – Значення присмоктувань повітря в газоходах i коефіцієнта надлишку повітря на виході з газоходів

Ділянки газового тракту	Δα_пр	α′′
Топка	0,05	1,1
II-й конвективний пучок	0,05	1,15
I-й конвективний пучок	0,05	1,2

1.4 Характеристики продуктів згорання в поверхнях нагріву

Таблиця 1.2 – Середні характеристики продуктів згорання в газоходах

Найменування величини

Розмір-

ність

Найменування газоходів

топка

I-й конв.

пучок

II-й конв.

пучок

Коефіцієнт надлишку повітря за газоходом α″

1,1

1,15

1,2

Продовження таблиці 1.2

Найменування величини	Розмірність	Найменування газоходів
Найменування величини	Розмірність	топка	I-й конвек-тивний пу-чок	II-й конвек-тивний пучок
Коефіцієнт надлишку повітря середній α_ср	_	1,075	1,125	1,175
Об’єм водяної пари,	м³/м³	1,891	1,898	1,905
Об’ємна частка триатомних газів, / V_г	_	0,094	0,09	0,086
Об’ємна частка водяної пари, = / V_г	_	0,178	0,171	0,165
Сумарна частка триатомних газів, r_n = +	_	0,272	0,261	0,251

1.5 Ентальпії повітря і продуктів згорання

Таблиця 1.3 – Ентальпії повітря і продуктів згорання (І – ϑ таблиця)

ϑ , ⁰С	І⁰_г , кДж/м³	І⁰_пов , кДж/м³	Ентальпії газів в газоходах, кДж/м³ I_г = I_г⁰ + (α – 1) ⋅ I⁰_пов
ϑ , ⁰С	І⁰_г , кДж/м³	І⁰_пов , кДж/м³	топка α_т′′ =1,1	I-й конв. пучок α′=1,15	II-й конв. пучок α ′=1,2
100	1459,9	1244,8			1708,86
200	2942,9	2508,4		3319,16	3444,58
300	4467,5	3800,3		5037,545	5227,56

Продовження таблиці 1.3

ϑ , ⁰С	І⁰_г , кДж/м³	І⁰_пов , кДж/м³	Ентальпії газів в газоходах, кДж/м³ I_г = I_г⁰ + (α – 1) ⋅ I⁰_пов
ϑ , ⁰С	І⁰_г , кДж/м³	І⁰_пов , кДж/м³	топка α_т′′ =1,1	I-й конвек- тивний пучок α ′′ =1,15	II-й конвек-тивний пучок α ′′ =1,2
400	6034,0	5111,1		6800,665	7056,22
500	7637,1	6450,1	8282,11	8604,615	8927,12
600	9275,1	7826,9	10057,79	10449,135	10840,48
700	10955,9	9232,0	11879,1	12340,7
800	12695,1	10655,9	13760,69	14293,485
900	14462,8	12079,8	15670,78	16274,77
1000	16267,5	13541,5	17621,65	18298,725
1200	19890,8	16540,2	21544,82
1400	23663,9	19576,7	25621,57
1600	27475,1	22660,3	29741,13
1800	31362,4	25734,5	33935,85
2000	35299,5	28893,5	38188,85
2200	39281,1	32052,6	42486,36

1.6 Тепловий баланс і витрата палива

Таблиця 1.4 – Тепловий баланс і витрата палива

Величина			Розмір-ність	Розрахунок
Найменування	Позна-чення	Розрахункова формула, спосіб визначення	Розмір-ність	Розрахунок
Наявна теплота палива	Q_н	Q_н^р	кДж/м³	33715,7
Втрати теплоти від хімічної не-повноти згорання	q₃	Із режимної карти	%	0,04
Втрати теплоти від механічної не-повноти згорання	q₄	Із режимної карти	%	0
Температура відхідних газів	υ_вг	Згідно із завданням	^оС	120
Ентальпія відхідних газів	I_вг	Із І – ϑ таблиці	кДж/м³	2056
Ентальпія повітря в котельні	І⁰_хп	V⁰· (ct)_пов	кДж/м³	8,95∙26 = 232,67
Втрати теплоти з відхідними газами	q₂	(І_вг – α_вг ⋅ І⁰_хп) × × (100 – q₄) / Q_н	%	(2056 – 1,2∙232,67) × × (100 – 0) / 33715,7 = 5,27
Втрати теплоти через обмурівку котла	q₅	Із режимної карти	%	2,07

Продовження таблиці 1.4

Величина			Розмір-ність	Розрахунок
Найменування	Позна-чення	Розрахункова формула, спосіб визначення	Розмір-ність	Розрахунок
Сума теплових втрат		q₂ + q₃ + q₄ + q₅	%	5,27 + 0,04 + 0 + 2,07 = 7,38
КК ККД котлоагрега-ту	η_к	100 –	%	100 – 7,38 = 92,62
Коефіцієнт збере-ження теплоти	ϕ	1 – q₅ / (+ q₅)	_	1 – 2,07/(92,62 + 2,07) = 0,978
Корисно вико-ристана теплота	Q		МВт	9,628
Продуктивність котлоагрегату	G	Q/C_p(t^’’- t^’)	кг/с	9628/4,19(150-70) = 28,72
Повна витрата палива	В	Q/ (Q_н ⋅ η_к)	кг/с	9628/(33715,7· 0,9262) = 0,308
Розрахункова вит-рата палива	В_р	В(100-q₄)/100	м³/с	0,308· (100-0)/100 = 0,308

Перевірний розрахунок теплообміну в топці

Об’єм топкової камери V_т = 3,3 · 3,3 · 2,92 = 31,8 м³ .

Теплова напруга об’єму топки

q_V= B_р· Q_н / V_т= 0,308 ·33715,7 / 31,8 = 326,55 кВт/м³ .

Величина q_V не перевищує допустиму величину (q_V= 350 -460 кВт/м³ )

1.7 Конструктивні характеристики топки

Таблиця 1.5 – Конструктивні характеристики топки

Найменування	Позначення	Розмірність	Стіни топки			Вихідне вікно	Двохсвітні екрани	Сумарна площа
Найменування	Позначення	Розмірність	Фронт + під	Бокова	Задня	Вихідне вікно	Двохсвітні екрани	Сумарна площа
Сумарна площа стін і вікна топки	F_ст	м²	6,25+2,74 +9,64	19,086	7,48	2,28	57,26	104,736
Площа, яка зай-нята променесп-риймальною по-верхнею	F_пр	м²	6,25	19,086	-	-	57,26	82,596
Зовнішній діаметр екранних труб	d	мм	51	51	51	-	51
Крок екранних труб	s	мм	60	80	-	-	80
Відстань від осі екранних труб до кладки Відношення Відношення	е s/d e/d	мм - -	39,5 1,176 0,658	34,5 1,568 0,431	- - -	- -	1,568 -
Кутовий коефі- цієнт екранів	х	-	0,95	0,87	-	-	0,5
Площа променес-приймальної по-верхні	Н_пр	м²	5,94	16,6	-	-	28,63	51,17

Продовження таблиці 1.5

Найменування	Позначення	Розмірність	Стіни топки			Вихідне вікно	Двохсвітні екрани	Сумарна площа
			Фронт + під	Бокова	Задня
Коефіцієнт забруднення екранної поверхні	ξ		0,65	0,65	0,65	-

1.8 Тепловий розрахунок топки

Таблиця 1.6 – Тепловий розрахунок топки

Розрахункова величина				Розрахунок
Найменування	Позна-чення	Формула або спосіб визначення	Розмір-ність	Розрахунок
Коефіцієнт надлишку повітря		Із таблиці 1.2	_	1,1
Присмоктування повітря в топці		Із таблиці 1.2	_	0,05
Температура гарячого повітря	t_гп	За попереднім вибором		20
Ентальпія гарячого повітря	І⁰_гп	Із таблиці 1.3	кДж/м³	232,67
Кількість теплоти, яка вноситься в топку з повітрям	Q_пов		кДж/м³	(1,1– 0,05)∙232,67 + 0,05⋅232,67= 255,937

Продовження таблиці 1.6

Розрахункова величина				Розрахунок
Найменування	Позна-чення	Формула або спосіб визначення	Розмір-ність	Розрахунок
Корисне тепло-виділення в топці	Q_т		кДж/м³	33715,7∙(100 – 0,04 – 0)/(100 – 0) + + 255,937= 33958,15
Адіабатна тем-пература горіння	ϑ_а	Із І - ϑ таблиці	К	1800 2073
Температура газів на виході з топки	ϑ_Т^’’	за попереднім вибором		550
Ентальпія газів на виході з топки	І_т′′	Із І – ϑ таблиці	кДж/м³	9169,95
Променисте теп-лосприймання топки			кДж/м³	0,978 ∙ (33958,15 – 9169,95) = 24242,86
Середня сумарна теплоємність про-дуктів згорання	V_ср			(33958,15-9169,95)/(1800-550) = 19,83
Ефективна товщина випромінювального шару	s	3,6 ⋅ V_т / F_ст	м	3,6 ⋅ 7,84 / 104,736 = 0,27
Ступінь екрануван-ня топки	χ_т	Н_пр / F_ст	-	51,17/104,736 = 0,489
Коефіцієнт тепло-вої ефективності	ψ_ср	Σ(Н_пр ⋅ ξ) / F_ст	-	(5,94· 0,65 + 16,6 · 0,65 + 28,63· 0,65)/104,736 = 0,318

Продовження таблиці 1.6

Розрахункова величина				Розрахунок
Найменування	Позна-чення	Формула або спосіб визначення	Розмір-ність	Розрахунок
Сумарна об'ємна частка триатомних газів	r_n	Із таблиці 1.2	-	0,272
Добуток	рr_ns		м ⋅ МПа	0,1 ⋅ 0,272 · 0,27 = 0,0073
Об’ємна частка водяної пари		Із таблиці 1.2	-	0,178
Коефіцієнт ослаб-лення променів триатомними газа-ми	К_г	К_г⁰ ∙ r_n , К_г⁰ = 30 (за номограмою)		30 ∙ 0,272 = 8,16
Співвідношення вуглець-водень	C^р/Н^р	0,12 ⋅ Σ(m/n)⋅С_mН_n	-	0,12 ⋅ [(1/4)⋅92,7 + (2/6)⋅0,4 + + (3/8)⋅0,3] = 2,81
Коефіцієнт ослаб-лення променів частинками сажі	К_с	1,2 ⋅ (С^р/Н^р)^0,4 ⋅ (1,6 ⋅ 10^-3× × (ϑ_т′′+ 273) – 0,5) /(1 + α_т′′²)		1,2 ⋅ 2,81^0,4 ⋅ [1,6⋅10^-3⋅ (550 + + 273) – 0,5)]/(1 + 1,1²) = 0,67
Коефіцієнт запов-нення топки	m	За попереднім вибором	-	0,1
Коефіцієнт ослаб-лення променів в топці	К	К_г + m ⋅ К_с		8,16 + 0,1 ⋅ 0,67 = 8,227

Продовження таблиці 1.6

Розрахункова величина				Розрахунок
Найменування	Позна-чення	Формула або спосіб визначення	Розмір-ність	Розрахунок
Критерій Бугера	Bu	К ⋅ р ⋅ s	-	8,227 ⋅ 0,1 ⋅ 0,27 = 0,222
Відносна висота розташування па-льників до висоти топки	х_п	H_п / Н_т	-	0
Параметр М	М		-	0,36 ⋅ (1 – 0,4 ⋅ 0) ⋅ (1,32)^1/3 = 0,395
Ефективне зна-чення критерію Бугера			-
Температура газів на виході з топки	ϑ_Т′′			545
Ентальпія газів на виході з топки	І_т′′	Із І – ϑ таблиці	кДж/м³	9081,17
Променисте теп-лосприймання топки			кДж/м³	0,978 ∙ (33958,15 – 9081,17) = 24329,7
Середнє теплове навантаження променесприйма-льної поверхні			кВт/м²	0,308 ⋅ 24329,7 / 51,17 = 146

Продовження таблиці 1.6

Розрахункова величина				Розрахунок
Найменування	Позна-чення	Формула або спосіб визначення	Розмір-ність	Розрахунок
Розбіжність про-менистого теп-лосприймання	ε(ϑ_Т′′)	(ϑ_Т′′ – ϑ_Т′′) /ϑ_Т′′	-	(550 – 545) / 550 = 0,0091 або 0,91 %

Оскільки розрахункова розбіжність менше 2 %, то перерахунку не пот-ребується, а температуру газів на виході з топки приймаємо ϑ_Т′′ = 545 ⁰С.

2 Розрахунок конвективного пучка

2.1 Тепловий розрахунок другого конвективного пучка

Таблиця 2.1 – Тепловий розрахунок другого конвективного пучка

Розрахункова величина				Розрахунок
Найменування	Позна-чення	Формула або спосіб визначення	Розмір-ність	Розрахунок
Діаметр труб	d	за розмірами	м	0,028
Кількість труб в ря-ді	Z₁	за розмірами	м	8
Кількість рядів труб	Z₂	за розмірами	шт	18
Середній крок труб: поперечний, повздовжній	s₁ s₂	за розмірами	м м	0,08 0,06
Відносний крок труб: поперечний, повздовжній	σ₁ σ₂	S₁/ d S₂/ d	- -	2,857 2,143
Середня довжина труби	L	за розмірами	м	3,06
Розташування труб у пучку	-	Те ж	-	Шахове
Площа живого пе-рерізу для проходу газів	F_г	F_г = F_{газоходу} – F_труб	м²	F_г= 3,06 · 0,54 – 8 · 0,028 · 3,06 = 0,967

Продовження таблиці 2.1

Розрахункова величина				Розрахунок
Найменування	Позна-чення	Формула або спосіб визначення	Розмір-ність	Розрахунок
Повна площа по-верхня нагріву	Н	π ⋅ d ⋅ Z₁ ⋅ Z₂ ⋅ L	м²	3,14 ⋅ 0,028 ⋅ 8 ⋅ 18 ⋅ 3,06 = 38,74
Ефективна товщина випромінювального шару	S		м	0.9(4^. 0.08^. 0.06/(3.14^· 0.028²)-1)0.028=0,171
Температура газів перед 2-м конвек-тивним пучком	ϑ_кп1′	Із розрахунків топки		545
Ентальпія газів пе-ред 2-м конвектив-ним пучком	І_кп1′	Те ж	кДж/кг	9081,17
Температура газів за 2-м конвективним пучком	ϑ_кп1′′	Прийнято попередньо		350
Ентальпія газів за 2-м конвективним пуч-ком	І_кп1′′	Із І – ϑ таблиці	кДж/кг	5919,105
Теплосприймання з боку газів	Q_б	ϕ ⋅(І_кп1′–І_кп1′′+Δα_прс⋅І⁰_хп)	кДж/кг	0,978∙(9081,17–5919,105+0,05 ⋅ 232,67) = 3103,88
Середня температура газів	ϑ_ср	0,5 ∙ (ϑ_кп1′ + ϑ_кп1′′)		0,5 ∙ (545 + 350) = 447,5

Продовження таблиці 2.1

Розрахункова величина				Розрахунок
Найменування	Позначен-ня	Формула або спосіб визначення	Розмір-ність	Розрахунок
Середня швидкість газів	w_г	BpV_г(υ_сер+273)/ (F·273)	м/с	0,308 ∙ 11,09 ∙(447,5+273)/(273 ∙ 0,967) = = 9,32
Коефіцієнт тепловід-дачі конвекцією	α_к	Із номограми α_н ∙ с_s ∙ с_z ∙ c_ф	Вт/(м²⋅К)	92 ∙ 0,98 ∙ 0,99 ∙ 1,07 = 95,51
Коефіцієнт теплової ефективності	ψ	Із номограми	-	0,8
Коефіцієнт тепло-віддачі з боку газів	α₁	Попередньо задаємо	Вт/(м²⋅К)	98
Температура забруд-неної стінки	t_з	t_ср+ [(1/α₁)/ψ - -1/α₁]∙В_р∙Q_кп1 ⋅10³/ Н	⁰С	110 + [(1/98)/0,8 – 1/98] ⋅ 0,308 × × 3103,88 ⋅ 10³/ 38,74 = 173
Сумарна поглина-льна здатність	рr_ns		м ⋅МПа	0,1 ∙ 0,261 ∙ 0,171 = 0,0045
Коефіцієнт ослаб-лення променів три-атомними газами	К_г	К_г⁰ ∙ r_n , К_г⁰ = 34 (із номограми)	1/(м⋅МПа)	40 ∙ 0,261 = 10,44
Коефіцієнт ослаб-лення променів в топці	К	К_г + m ⋅ К_с		10,44 + 0,1 ⋅ 0,51 = 10,49

Продовження таблиці 2.1

Розрахункова величина				Розрахунок
Найменування	Позначен-ня	Формула або спосіб визначення	Розмір-ність	Розрахунок
Коефіцієнт ослаб-лення променів час-тинками сажі	К_с	1,2 ⋅ (С^р/Н^р)^0,4 ⋅ (1,6 ⋅ 10^-3× × (ϑ_кп′′+ 273) – 0,5) /(1 + α_кп′′²)		1,2 ⋅ 2,81^0,4 ⋅ [1,6⋅10^-3⋅ (447,5 + + 273) – 0,5)]/(1 + 1,15²) = 0,51
Критерій Бугера	Bu	К ⋅ р ⋅ s	-	10,49 ⋅ 0,1 ⋅ 0,171 = 0,179
Міра чорноти випро-мінювального сере-довища	а	1 – е ^-Bu	-	1 – e^-0,179 = 0,163
Коефіцієнт тепло-віддачі випроміню-ванням	α_пр	Із номограми α_н ∙ с_г ∙ а	Вт/(м²⋅К)	27 ∙ 0,975 ⋅ 0,163 = 4,29
Коефіцієнт викорис-тання поверхні	ξ	За попереднім вибором	-	0,95
Коефіцієнт тепловід-дачі від газів	α₁	ξ ⋅ (α_к + α_пр)	Вт/(м²⋅К)	0,95 ⋅ (95,64 + 4,29) = 94,93
Коефіцієнт теплопе-редачі	К	ψ ⋅ α₁	Вт/(м²⋅К)	0,8 ⋅ 94,93 = 75,94
Різниця температур: більша менша	Δt_б Δt_м	ϑ′ – t_ср ϑ′′ – t_ср		545 – 110 = 435 350 – 110 = 240

Продовження таблиці 2.1

Розрахункова величина				Розрахунок
Найменування	Позначен-ня	Формула або спосіб визначення	Розмір-ність	Розрахунок
Температурний напір протитечії	Δt_прт	(Δt_б – Δt_м) / ln(Δt_б / Δt_м)		(435 – 240) / ln (435/240) = 328
Теплосприймання пучка з рівняння теп-лопередачі	Q_т	К ⋅Н ⋅Δt ⋅ 10^-3/ В_р	кДж/кг	75,94 ⋅ 38,74 ⋅ 328 ⋅ 10^-3/ 0,308 = 3132,95
Розбіжність в тепло-сприйманні	εQ	(Q_б – Q_т) ⋅ 100 / Q_б	%	(3103,88 – 3132,95) ⋅ 100 / 3103,88 = 0,94

Розбіжність розрахунків з теплосприймання складає менше 2,5%, тому перерахунок не здійснюємо.

2.2 Тепловий розрахунок першого конвективного пучка

Таблиця 2.2 – Тепловий розрахунок першого конвективного пучка

Розрахункова величина				Розрахунок
Найменування	Позна-чення	Формула або спосіб визначення	Розмір-ність	Розрахунок
Діаметр труб	d	за розмірами	м	0,028
Кількість труб в ря-ді	Z₁	за розмірами	м	8
Середній крок труб: поперечний, повздовжній	s₁ s₂	за розмірами	м м	0,08 0,06
Відносний крок труб: поперечний, повздовжній	σ₁ σ₂	S₁/ d S₂/ d	- -	2,857 2,143
Середня довжина труби	L	за розмірами	м	3,06
Розташування труб у пучку	-	Те ж	-	Шахове
Площа живого пе-рерізу для проходу газів	F_г	F_г = F_{газоходу} – F_труб	м²	F_г= 3,06 · 0,54 – 8 · 0,028 · 3,06 = 0,967
Повна площа по-верхня нагріву	Н	Попередньо задаємося	м²	38,74

Продовження таблиці 2.2

Розрахункова величина				Розрахунок
Найменування	Позна-чення	Формула або спосіб визначення	Розмір-ність	Розрахунок
Ефективна товщина випромінювального шару	S		м	0.9(4^. 0.08^. 0.06/(3.14^· 0.028²)-1)0.028=0,171
Температура газів перед 1-м конвек-тивним пучком	ϑ_кп1′	Із розрахунків топки		350
Ентальпія газів перед 1-м конвективним пучком	І_кп1′	Те ж	кДж/кг	5919,105
Температура газів за 1-м конвективним пуч-ком	ϑ_кп1′′	Прийнято попередньо		120
Ентальпія газів за 1-м конвективним пучком	І_кп1′′	Із І – ϑ таблиці	кДж/кг	2056
Теплосприймання з боку газів	Q_б	ϕ ⋅(І_кп1′–І_кп1′′+Δα_прс⋅І⁰_хп)	кДж/кг	0,978∙(5919,105–2056 + 0,05 ⋅ 232,67) = 3789,5
Середня температура газів	ϑ_ср	0,5 ∙ (ϑ_кп1′ + ϑ_кп1′′)		0,5 ∙ (120 + 350) = 235
Температура води на виходы з пучка	t_в’’			3789,5/(4,19· 28,72) + 70 = 101,5

Продовження таблиці 2.2

Розрахункова величина				Розрахунок
Найменування	Позначен-ня	Формула або спосіб визначення	Розмір-ність	Розрахунок
Середня швидкість газів	w_г	BpV_г(υ_сер+273)/(F·273)	м/с	0,308 ∙ 11,55 ∙(273+235)/(273 ∙ 0,967) = = 6,85
Коефіцієнт тепловід-дачі конвекцією	α_к	Із номограми α_н ∙ с_s ∙ с_z ∙ c_ф	Вт/(м²⋅К)	78 ∙ 0,98 ∙ 0,99 ∙ 1,09 = 82,5
Коефіцієнт теплової ефективності	ψ	Із номограми	-	0,8
Коефіцієнт тепловід-дачі з боку газів	α₁	Попередньо задаємо	Вт/(м²⋅К)	95
Температура забруд-неної стінки	t_з	t_ср+ [(1/α₁)/ψ - 1/α₁]∙В_р∙Q_кп1 ⋅10³/ Н	⁰С	85,75 + [(1/95)/0,7 – 1/95] ⋅ 0,308 × × 3789,7 ⋅ 10³/ 38,74 = 165
Сумарна поглина-льна здатність	рr_ns		м ⋅МПа	0,1 ∙ 0,251 ∙ 0,171= 0,0043
Коефіцієнт ослаб-лення променів три-атомними газами	К_г	К_г⁰ ∙ r_n , К_г⁰ = 50 (із номограми)	1/(м⋅МПа)	50 ∙ 0,251 = 12,55

Продовження таблиці 2.2

Розрахункова величина				Розрахунок
Найменування	Позначен-ня	Формула або спосіб визначення	Розмір-ність	Розрахунок
Коефіцієнт ослаб-лення променів в топці	К	К_г + m ⋅ К_с		12,55 + 0,1 ⋅ 0,233 = 12,573
Коефіцієнт ослаб-лення променів час-тинками сажі	К_с	1,2 ⋅ (С^р/Н^р)^0,4 ⋅ (1,6 ⋅ 10^-3× × (ϑ_кп′′+ 273) – 0,5) /(1 + α_кп′′²)		1,2 ⋅ 2,81^0,4 ⋅ [1,6⋅10^-3⋅ (235 + + 273) – 0,5)]/(1 + 1,2²) = 0,233
Критерій Бугера	Bu	К ⋅ р ⋅ s	-	12,573 ⋅ 0,1 ⋅ 0,171 = 0,215
Міра чорноти випро-мінювального сере-довища	а	1 – е ^-Bu	-	1 – e^-0,215 = 0,192
Коефіцієнт тепло-віддачі випроміню-ванням	α_пр	Із номограми α_н ∙ с_г ∙ а	Вт/(м²⋅К)	10 ∙ 0,95 ⋅ 0,192 = 1,824
Коефіцієнт викорис-тання поверхні	ξ	За попереднім вибором	-	0,95
Коефіцієнт тепловід-дачі від газів	α₁	ξ ⋅ (α_к + α_пр)	Вт/(м²⋅К)	0,95 ⋅ (82,5 + 1,824) = 80,1
Коефіцієнт теплопе-редачі	К	ψ ⋅ α₁	Вт/(м²⋅К)	0,8 ⋅ 80,1 = 64,1

Продовження таблиці 2.2

Розрахункова величина				Розрахунок
Найменування	Позначен-ня	Формула або спосіб визначення	Розмір-ність	Розрахунок
Різниця температур: більша менша	Δt_б Δt_м	ϑ′ – t_ср ϑ′′ – t_ср		350 – 101,5 = 248,5 120 – 70 = 50
Температурний напір протитечії	Δt_прт	(Δt_б – Δt_м) / ln(Δt_б / Δt_м)		(248,5 – 50) / ln (248,5/50) = 124
Повна площа повер-хня нагріву	Н	Q_т ·В_р·10³/ К ⋅Δt	м²	3789,5·0,308·10³/64,1·124 = 145
Кількість рядів труб	Z₂	Н /(π ⋅ d ⋅ Z₁ ⋅ L)		147/(3,14·0,028·8·3,06) = 66

До другого конвективного пучка додаємо 48 рядів труб, для того щоб ди-мові гази охолодилися до 120ºС.

3 Розрахунки відхилів теплового балансу

Таблиця 3.1 – Відхил теплового балансу

Розрахункова величина				Розрахунок
Найменування	Позначен-ня	Формула або спосіб визначення	Розмір-ність	Розрахунок
Сприйнята тепло-та	ΣQ	Q_пр + Q_кп1 + Q_кп2	кДж/кг	24329,7 + 3103,88 + 3789,5 =31223,08
Відхил балансу	ε(Q)	[Q_н⋅η_к– ΣQ⋅(1 – q₄/100)]/Q_н	-	[33715,7⋅0,9262–31223,08⋅(1-0/100)]/33715,7= = 0,013 %

Висновок

В даному курсовому проекті проведено перевірно-конструктивний розрахунок топки і двох конвективних пучків. В проекті розраховувались температури відхідних газів в характерних точках: на виході з топки - 545, на виході з другого конвективного пучка температура відхідних газів склала 350, а з першого 120згідно із завданням. Отже була поставлена мета модернізувати котел, в даному випадку потрібно було збільшити кількість рядів труб в пучках. Для котла ТВГ–8М після розрахунків потрібної площі для теплосприймання з боку газів було прийнято, що другий конвективний пучок має містити 18 рядів труб, а перший 73 ряди труб, після проходу через які гази матимуть температуру 130.

Визначено також нев’язку теплового балансу даного котлоагрегата, яка становить 0,228%.

Список використаної літератури

Тепловой расчет котельных агрегатов. Нормативный метод. – М.: Энергия, 1973. – 296 с.
Тепловой расчет котлов (нормативный метод). – Изд. 3-е перераб. и доп. – СПб.: Изд. НПО ЦКТИ, 1998. – 256 с.
Тепловой расчет промышленных парогенераторов /Под ред. В.Н. Частухина. – К.: Вища школа, 1980. – 182 с.
Стырикович М.А., Катковская К.Я., Серов Е. П. Парогенераторы электростанций. – М.: Энергия, 1966. – 383 с.
Чепурний М.М., Ткаченко С.Й. Джерела енергії теплотехнології. – Вінниця: ВДТУ, 1998. – 70 с.
Сидельковский Л.Н., Юренев В.Н. Парогенераторы промышленных предприятий. – М.: Энергоатомиздат, 1987. – 336 с.
Ковалев А.П., Лелеев Н.С., Виленский Т.В. Парогенераторы. – М.: Энергоатомиздат, 1985. – 372 с.

Перевірно-конструктивний розрахунок топки і двох конвективних пучків

Втрати теплоти з відхідними газами

Задня

Задня

Розрахунок

Розрахунок

Розрахунок

Розрахунок

Розрахунок

Розрахунок

Діаметр труб

Розрахунок

Розрахунок

Попередньо задаємо

Розрахунок

Розрахунок

Розрахунок

Діаметр труб

Розрахунок

Розрахунок

Попередньо задаємо

Розрахунок

Розрахунок

Розрахунок