Поверочный тепловой и аэродинамический расчет котла БКЗ-75-39

Федеральное агентство по образованию  Российской Федерации

ГОУ ВПО «Уральский государственный технический университет – УПИ

Имени первого  Президента России Б.Н. Ельцина»

 

Теплоэнергетический факультет

Кафедра промышленной теплоэнергетики

 

 

 

 

 

 

Оценка за проект:

Члены комиссии:

 

 

КУРСОВОЙ ПРОЕКТ

 

по дисциплине: «Котельные установки и парогенераторы»

на тему: Поверочный тепловой и аэродинамический расчет котла

140104. 000 000. 008 ПЗ

 

 

 

 

 

 

 

 

Студент        Савкин А.В.

Группа        Т-36022

Преподаватель      Павлюк Е.Ю.

 

 

 

 

 

 

г. Екатеринбург

2009 г.

Содержание

  • Задание на курсовой проект..........................................................................3
  • Описание котла...............................................................................................4
  • Объемы газов, объемные доли трехатомных газов.....................................6
  • Энтальпии продуктов сгорания.....................................................................7
  • Составление теплового баланса, расчет расхода топлива...........................8
  • Расчёт топочной камеры...............................................................................10
  • Расчет фестона...............................................................................................13
  • Расчет пароперегревателя.............................................................................15
  • Расчет первой части пароперегревателя.....................................................17
  • Расчет второй части пароперегревателя.....................................................19
  • Расчет второй ступени водяного экономайзера.........................................21
  • Расчет второй ступени воздухоподогревателя...........................................24
  • Расчет первой ступени водяного экономайзера.........................................27
  • Расчет первой ступени воздухоподогревателя...........................................29
  • Аэродинамический расчет............................................................................32
  • Плотность дымовых газов.............................................................................32
  • Расчет газового тракта...................................................................................33
  • Расчет воздушного тракта.............................................................................38
  • Список литературы........................................................................................40

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Задание на курсовой проект

 

Выполнить поверочный тепловой и аэродинамический расчет котла

Тип кота: БКЗ-75-39

Паропроизводительность: D=75т/ч

Давление перегретого  пара: P=4,0 МПа

Температура перегретого  пара: tпп = 4300С

Температура питательной  воды: tпв = 1350С

Топливо: Донецкий Д

 

   Характеристики  топлива:

Состав топлива, %:

Wр=13

Aр=27,8

Sр=44,1

Cр=3,3

Hр=0,9

Nр=2,9

Oр=8

 

Низшая теплота сгорания Qнр=17250 кДж/кг

Выход летучих на горючую  массу Vdaf=43%

 

  Объемы воздуха  и продуктов сгорания топлива,  м3/кг:

Vв0=4,625

VRO20=0,843

VH2O0=0,602

VN20=3,661

Vг0=5,106

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Описание котла

Котел БКЗ-75-39ФБ предназначен для получения перегретого пара, используемого в промышленности, строительстве, на транспорте, в коммунальном, сельском и других отраслях народного хозяйства на технологические нужды, отопление, вентиляцию, а также для малых электростанций.

Паровой котел БКЗ-75-39ФБ рассчитан на работу на бурых, каменных углях, торфе. Котел работает на уравновешенной тяге.

Вертикально-водотрубный  однобарабанный котел с естественной циркуляцией выполнен по П-образной схеме компоновки поверхностей нагрева. Диапазон изменения паропроизводительности 70-100% от номинальной. Топочная камера с твердым шлакоудалением экранирована трубами ø 60х3 мм. Трубы фронтового и заднего экранов в нижней части образуют холодную воронку. В верхней части камеры трубы заднего экрана разведены в четырехрядный фестон.

Для сжигания каменных углей  топочная камера котла БКЗ-75-39ФБ оборудуется тремя пылеугольными вихревыми горелками, расположенными соосно по две встречно на боковых стенах.

Барабан котла внутренним диаметром 1500 мм с толщиной стенки 40 мм выполняется из стали 20К. В барабане имеется отсек первой ступени испарения и два отсека второй ступени испарения по торцам барабана, оборудованные внутрибарабанными циклонами. Третья ступень испарения состоит из двух выносных циклонов с диаметром 337 мм. Пар из циклонов поступает в барабан.

Качество питательной  воды должно соответствовать требованиям ГОСТ 20995-75. При работе с продувкой, равной 5% от производительности, концентрация солей в питательной воде не должна превышать по общему солесодержанию 250 мг/кг при солесодержании котловой воды в последней ступени испарения до 6000 мг/кг и в чистом отсеке – до 1000 мг/кг.

Пароперегреватель –  конвективный, змеевиковый, вертикальный с коридорным расположением труб ø 38х3 мм (сталь 20); выполнен из двух блоков, расположенных за фестоном в поворотном газоходе между топкой и конвективным газоходом. Температура перегрева пара регулируется поверхностным пароохладителем, расположенным в рассечке пароперегревателя.

Водяной экономайзер  – кипящего типа, гладкотрубный, змеевиковый, выполнен из труб ø 32х3 мм - расположение труб – шахматное. Водяной экономайзер состоит из 2-х ступеней, смонтированных "в рассечку" с воздухоподогревателем. Первая ступень по ходу воды выполнена из двух блоков, вторая - из одного.

Трубчатый воздухоподогреватель вертикального типа выполнен из труб ø 40х1,6 мм, имеет четыре хода по воздушной стороне. Состоит из трех блоков.

Котел оборудован устройством  для дробевой очистки труб поверхностей нагрева водяного экономайзера и трубчатого воздухоподогревателя.

Каркас котла –  металлический, сварной конструкции, с обшивкой. Обмуровка – трехслойная, выполнена из плит облегченного типа, закрепленных на каркасе котла. Толщина обмуровки составляет 265 мм, в местах не закрытых трубами,- 320 мм.

Котел снабжен всей необходимой регулирующей запорной арматурой, устройствами для контроля температуры и давления пара и уровня воды в барабане.

Для удобства обслуживания и ремонта котел оборудован помостами  и лестницами, а топочная камера и конвективные газоходы – лазами и гляделками.

Котел БКЗ-75-39ФБ изготавливается производственным объединением «Белгородский завод энергетического машиностроения» в соответствии с ОСТ 24.030.46 – 74 и поставляется транспортабельными блоками.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Таблица 1.

Объемы газов, объемные доли трехатомных газов

Рассчитываемая

 величина

Размер-

ность

Топка,

фестон

пп1

пп2

вэк2

взп2

вэк1

взп1

Коэффициент избытка

воздуха за

поверхностью, α

-

1,2

1,215

1,23

1,25

1,28

1,3

1,33

Средний коэффициент

избытка воздуха, αср

-

1,2

1,2075

1,2225

1,24

1,265

1,29

1,315

Объем водяных

паров, V(H2O)

м3/кг

0,617

0,617

0,619

0,620

0,622

0,624

0,625

Объем продуктов

сгорания, Vг

м3/кг

6,046

6,082

6,152

6,234

6,352

6,469

6,587

Объемная доля

трехатомных

газов, r(R2O)

-

0,139

0,139

0,137

0,135

0,133

0,130

0,128

Объемная доля

водяных

паров, r(H2O)

-

0,102

0,101

0,101

0,1

     

Суммарная

объемная доля

излучающих газов, rп

-

0,241

0,240

0,238

0,235

     

Концентрация золы

μ=Ар*αун/(100*Gг)

кг/кг

0,033

0,033

0,033

0,032

     

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Таблица 2.

Энтальпии продуктов  сгорания

t,˚С

I0г,

кДж/кг

I0в,

кДж/кг

Iзл,

кДж/кг

α=1,2

α=1,215

α=1,23

α=1,25

α=1,28

α=1,3

α=1,33

I

I

I

I

I

I

I

100

711,7

613,8

21,3

855,8

865,0

874,2

886,5

904,9

917,2

935,6

200

1442,1

1235,0

44,7

1733,8

1752,3

1770,8

1795,5

1832,6

1857,3

1894,3

300

2195,9

1864,0

69,7

2638,4

2666,4

2694,4

2731,6

2787,6

2824,8

2880,8

400

2967,9

2506,9

95,1

3564,4

3602,0

3639,6

3689,7

3764,9

3815,1

3890,3

500

3762,9

3168,3

121

4517,5

4565,1

4612,6

4675,9

4771,0

4834,4

4929,4

600

4579,5

3839,0

147,9

5495,2

5552,8

5610,4

5687,1

5802,3

5879,1

5994,3

700

5415,8

4528,1

174,8

6496,2

6564,1

6632,1

6722,6

6858,5

6949,0

7084,9

800

6266,5

5221,9

202,6

7513,5

7591,8

7670,1

7774,6

7931,2

8035,7

8192,3

900

7137,6

5934,2

231,1

8555,5

8644,5

8733,5

8852,2

9030,3

9148,9

9327,0

1000

8021,5

6651,1

259,9

9611,6

9711,4

9811,1

9944,1

10143,7

10276,7

10476,2

1100

8909,8

7377,3

289,7

10675,0

10785,7

10896,3

11043,9

11265,2

11412,7

11634,1

1200

9816,7

8112,7

318,5

11757,7

11879,4

         

1300

10705,4

8852,8

359,4

12835,3

12001,1

         

1400

11626,8

9602,1

418,1

13965,3

           

1500

12556,7

10356,0

464,6

15092,4

           

1600

13493,7

11114,5

495,5

16212,0

           

1700

14441,2

11873,1

545,1

17360,9

           

1800

15391,7

12636,2

577,3

18496,2

           

1900

16344,0

13408,7

630,4

19656,1

           

2000

17303,1

14181,1

663,4

20802,8

           

2100

18267,4

14958,1

 

21259,0

           

2200

19232,9

15735,2

 

22379,9

           

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Составление теплового  баланса, расчет расхода топлива.

Рассчитываемая величина

Обозначение

Размерность

Формула или обоснование

Расчёт

Значение

Располагаемое тепло топлива

Qpp

кДж/кг

   

17250,00

Низшая теплота сгорания

Qрн

кДж/кг

   

17250,00

Температура уходящих газов

υ ух

оС

принимается

 

131,00

Энтальпия  уходящих газов

I ух

кДж/кг

по таблице 2

 

1232,78

Температура холодного воздуха

t хв

оС

принимается

 

30,00

Энтальпия холодного воздуха

I хв

кДж/кг

по таблице 2

 

184,13

Потери:

 

от химической неполноты сгорания

q 3

%

табл. 18 [1]

 

0,00

от механической неполноты сгорания

q 4

%

табл. 18 [1]

 

1,50

с уходящими газами

q 2

%

((I ух-a ух*Io xв)*(100-q 4))/Qpp

((1232,78-1,33*184,13)*(100-1,5))/17250

5,64

в окружающую среду

q 5

%

рис. 5.1 [1]

 

0,80

Потери с физическим теплом шлаков

q6

%

ашл(сt)шлАр/Qрр

Ар<Qнр/400

0,00

сумма тепловых потерь

∑q

%

q 2+q 3+q 5+q 6

1,5+5,64+0,8

7,94

КПД КА

h ка

%

100-∑q

100-7,94

92,06

Расход первичного пара

D пп

кг/с

задано

 

20,83

Давление п/пара за КА

Р п

МПа

задано

 

40,00

Температура там же

t пп

0С

задано

 

430,00

Энтальпия перегретого пара

i пп

кДж/кг

по таблице 

свойств воды и пара

 

3285,00

Давление пит. воды

Р пв

МПа

задано

 

40,00

Тем-ра пит. воды

t пв

0С

задано

 

135,00

Энтальпия питательной воды

i пв

кДж/кг

по таблице свойств  воды и пара

 

570,00

Энтальпия котловой воды

i'

кДж/кг

по таблице свойств  воды и пара

 

1087,00

Полный расход топлива

В

кг/с

(Dпп(iпп-iпв)+Dпр(i'-iпв))/(Qрр*ήка)

(20,83*(3285-570)+0,05*20,83*(1087-570))/(17250*0,9206)

3,60

Расчетный расход топлива

Вр

кг/с

В(1-q4*0,01)

 

3,54

Коэф. сохранения тепла

φ

-

1-q 5/(η ка+q 5)

1-0,8/

(0,92+0,8) 

0,99


 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Расчёт топочной камеры

Рассчитываемая величина

Обозначение

Размерность

Формула или обоснование

Расчёт

Значение

Диаметр и толщина  экранных труб

d*δ

мм.

справочник [2]

 

60 * 4

Объём топки

V т

м3

справочник [2]

 

454

Полная лучевоспринимающая поверхность

H л

м2

Fст * Х

326*0,98

319,48

Полная поверхность стен

F ст

м2

справочник [2]

 

326

Температура горячего воздуха

tгв

0С

справочник [2]

 

290

Энтальпия

Iгво

кДж/кг

по таблице 2

 

1801,08

Тепло вносимое в топку с воздухом

Q в

кДж/кг

(a т -Δαт-Δαпл)*I гв  + (Da т+Δαпл)*I хв

(1,2-0,1-0,04)*1801,08+(0,1+0,04)*184,13

1934

Полезное тепловыделение в топке

Q т

кДж/кг

Qpp*((100-q3-q4-q6)/(100-q4))+Qв

17250*((100-1,5)/(100-1,5))+1934,92

19184

Температура газов на выходе из топки

υ"т

oC

задаёмся

 

1010

Энтальпия газов на выходе из топки

I"т

кДж/кг

по таблице 2

 

9717,93

Теоретическая температура горения

υа

K

по таблице 2

 

2132,38

Высота топки

Н т

мм.

из констр. данных

 

14740

 

h гор

мм.

из констр. данных

 

2600

Относительное положение максимальной температуры по высоте топки

Х т

 

nгор / Нт

2600/14740

0,18

Параметр забалостированности топочных газов

rv

 

rv=Vнг/(VoнN2+VнRO2)

6,05/(3,66+0,84)

1,34

Положение ядра горения

М

 

0,42(1-0,4*xт)rv0,33

0,42*(1-0,4*0,176)*1,34^0,33

0,43

Эффективная толщина излучающего слоя

S

м

3,6*Vт/Fст

3,6*454/326

5,01

Коэфициент ослабления лучей трёхатомными газами

K r

1/МПа*м

[(7,8+16rH2O)/(10prпs)0,5 -1](1-0,37Tт"/1000)rп

((7,8+16*0,102)/(10*0,1*0,24*5,01)-1)

0,96

объёмные доли трехатомных газов

rп

 

Таблица 1

 

0,24

Коэфициент поглощения лучей частицами золы

kзл*μзл

1/МПа*м

(10000*Aзл/T”т0,66)*μ/( 1+1,2μ)

(10^4*0,8/1283^0,66)*0,033/(1+0,033)

1,87

Концентрация золы в продуктах сгорания

μзл

кг/кг

Таблица 1

 

0,033

коэффициент поглощения топочной среды

k

1/МПа*м

kзл*μзл+kк*μк+kг

1,87+0,2+0,96

3,03

Коэфициент поглощения лучей частицами кокса

kк*μк

1/МПа*м

таблица 6-2 [1]

(10000*Aзл/T”т0,66)*μ/( 1+1,2μ)

0,20

Критерий Бугера

Bu

 

kps

3,03*0,1+5,01

1,52

Критерий Больцмана

Bo

 

φ*Bр(Vc)ср/(σ0*ψ*Fст*Ta3)

0,99*3,54*11,15/(5,87*10^-11*0,44*326*

2132^3)

0,48

Эффективный критерий Бугера

Bu'

 

1,6*ln((1,4Bu^2+Bu+2)/( 1,4Bu^2+Bu+2))

1,6ln((1,4*1,52^2+1,52+2)/(1,4*1,52^2-1,52+2))

0,96

Средняя суммарная теплоёмкость продуктов сгорания

Vcср

кДж кг∙К

(Qт-I"т)/(Tа-T"т)

(19184-9717)/(2132-1010)

11,15

коэффициент тепловой эффективности экранов

Ψ

 

ξ*x

0,45*0,98

0,44

Температура газов на выходе из топки

υ"т

oC

   

1010,43

Энтальпия газов на выходе из топки

I" т

кДж/кг

по таблице 2

 

9717,93

Тепловосприятие

Qтл

кДж/кг

φ(Q т - I" т)

0,99(19184-9717)

9385,43

Средняя тепловая нагрузка

q л

кДж/кг

B p*Qтл/Hл

3,54*9385/319,48

104,05

Теплонапряжённость

q v

кДж/кг

B p*Qрн/Vт

3,54*17250/454

134,57


 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Расчет фестона

Температура газов перед фестоном

υ '

0С

υ '= υ т"

 

1010,43

Энтальпия

I'

кДж/кг

по таблице 2

 

9717,93

Температура газов после фестона

υ "

0С

принимаем предварительно

 

944,43

Энтальпия

I"

кДж/кг

по таблице 2

 

9024,75

Средняя температура газов

υ ф

0С

(υ '+ υ ")/2

(1010,43+944,43)/2

977,43

Диаметр труб фестона

d

мм

справочник [2]

 

60,00

Относительный поперечный шаг

S1/d

-

по чертежу

 

5,00

Относительный продольный шаг

S2/d

-

по чертежу

 

4,17

Длина труб фестона

l

м

по чертежу

 

4,11

Число труб в ряду

n

шт

по чертежу

 

20,00

Поверхность по наружному диаметру

H

м2

4nПld

4*20*3,14*4,11*0,06

61,98

Ширина топки в свету

b

м

по чертежу

 

6,00

Площадь окна фестона

Fоф

м2

lb

4,11*6

24,66

Площадь живого сечения

Fжс

м2

lb-ldn

4,11*6-4,11*20*0,06

19,73

Тепло, отданное потоком газов

Qбг

кДж/кг

φ(I'-I")

0,99*(9717,93-9024,75)

687,21

Эффективная толщина излучающего слоя

S

м

0,9*d*((4*σ1σ2/π)-1)

0,9*0,06*((4*5*4,17/3,14)-1)

1,38

Коэффициент ослабления трехатомными газами

kгrп

1/(МПа*м)

[(7,8+16rH2O)/(10prпs)0,5 -1](1-0,37 TФ"/1000)rп

((7,8+16*0,101)/(0,24*1,38) 0,5-1)*(1-0,37*1250/1000)*0,24

1,25

Коэфициент поглощения лучей частицами золы

kзл*μзл

1/МПа*м

(10000*Aзл/T”т0,66)*μ/( 1+1,2μ)

(10^4*0,8/1283^0,66)*0,033/(1+0,033)

2,20

 

kps

-

(kгrп+kзлμзл)ps, p=0,1МПа

(1,25+2,20)*0,1*1,38

0,47

Степень черноты потока газов

a

-

1-e-kps

1-e^-0,47

0,38

Степень черноты загрязненных стенок

аз

 

0,8

 

0,80

Температура насыщения при давлении в барабане

ts

0С

по таблице свойств  воды и пара

 

250,35

Температура загрязненной стенки

tз

0С

ts+80

250,35+80

330,35

Коэффициент теплоотдачи излучением

αл

Вт/(м2К)

5,67*10^-8*(aз+1)/2*aT^3*(1-(Tз/T)^4)/(1-Tз/T)

5,67*10^-8*(0,8+1)/2*0,38*1250^3*(1-(503/1250)^4)/(1-503/1250)

68,95

Скорость дымовых газов

w

м/с

Vг*Bp*(tф+273)/(Fжс*273)

6,05*3,54*(977+273)/(19,73*273)

4,97

Средний относительный диагональный шаг труб

σ'2

-

(σ12/4+σ22)0,5

(5^2/4+4,17^2)^0,5

4,86

 

φ

 

(σ1-1)/(σ'2-1)

(5-1)/(4,86-1)

1,037

 

Cs

 

0,95*φ^0,1

0,95*1,04^0,1

0,953

 

Cz

 

4*z2^0,02-3,2

4*4^0,02-3,2

0,912

Критерий Pr

Pr

 

таблица 6 [1]

 

0,58

Коэффициент кинематической вязкости

ν

м2/с

таблица 6 [1]

 

0,00016

Коэффициен теплопроводности

λ

Вт/(м*К)

таблица 6 [1]

 

0,106

Коэффициент теплоотдачи конвекцией

αк

Вт/(м2К)

((0,36*Cs*Cz*λ/d)*(w*d/ν)^0,6)*Pr^0,33

0,36*0,953*0,91*0,106/0,06)*(4,97*0,06/0,00016)*0,58^0,33

41,89

Коэффициент теплопередачи

k

Вт/(м2К)

ψ(αк+αл)

0,55*(41,89+68,95)

60,96

 

Δtб

0С

υ'-tз

1010,43-250,35

680,08

 

Δtм

0С

υ "-tз

944,43-250,25

614,08

Температурный напор

Δt

0С

(Δtб-Δtм)/ln(Δtб/Δtм)

(680,32-614,32)/ln(680,08/614,08)

646,52

Теплота, переданная поверхности за счет теплопередачи

Qт

кДж/кг

kHΔt/(Bр*1000)

 

689,67

Погрешность

ΔQ

%

[Qб-Qт]*100/Qт

(687,21-689,67)*100/689,67

-0,36




Расчет пароперегревателя

 

Диаметр труб ПП

dн

м

справочник [2]

 

0,038

Диаметр труб ПП

dв

м

справочник [2]

 

0,032

1поперечный шаг

S1

м

по чертежу

 

0,066

1 продольный шаг

S2

м

по чертежу

 

0,114

Длина труб 1 участка

l1

м

по чертежу

 

3

длина труб 2 участка

l2

м

по чертежу

 

2,7

Лучевоспринимающая поверхность 1 участка

F1

м2

по чертежу

0,038*3,14*3*900

322,16

Лучевоспринимающая поверхность 2 участка

F2

м2

по чертежу

0,038*3,14*2,7*720

231,96

Живое сечение для  прохода газа на 1 участке

Fжсг1

м2

ab-l1z1*dн

6*3,8-3*90*0,038

12,54

Живое сечение для  прохода газа на 2 участке

Fжсг2

м2

ab-l2z2*dн

6*2,9-2,7*90*0,038

8,17

Живое сечение для  прохода пара

Fжсп

м2

(n*3,14d2вн)/4

(90*3,14*0,032^2)/4

0,0724

Скорость пара

wп

м/с

v*Dп/ Fжсп

0,065*20,83/0,0724

18,72

Начальная температура пара

t'

0С

по таблице свойств  воды и пара

 

256,41

Конечная температура пара

t"

0С

задано

 

430

Удельный объем пара при tср

ν

м3/кг

по таблице свойств  воды и пара

 

0,065

Ширина газохода пароперегревателя

b

м

по чертежу

 

6

Общая поверхность

F

м2

F1+F2

322,16+231,96

554,12

Температура газов перед пароперегревателем

υ'

0С

υ '= υ ф"

 

944,43

Энтальпия газов на входе

I'

кДж/кг

по таблице 2

 

9024,75

Угловой коэффициент пучка шахматного (фестона)

xпучка

-

по таблице [1]

 

0,73

Угловой коэффициент окна фестона

хоф

-

по справочнику

 

1

Коэффициент распределения тепловосприятия по высоте топки

ηв

-

по таблице

 

0,7

среднее удельное тепловое напряжение поверхностей нагрева экрана

qл

кДж/м2с

Bp*Qл/Fcт

3,54*9385/326

101,98

Теплота излучения факела

Qлпп

кДж/кг

qлηвFоф(1-хпучка)/Вр

101,98*0,7*24,66*(1-0,73)/3,54

136,17

Энтальпия насыщенного пара

I"

кДж/кг

по таблице

 

2800,82

Тепловосприятие по балансу

Qбт

кДж/кг

D(iпп-i'')/Bр-Qлпп

20,83*(3285-2800,82)-136,17

2711,84

Энтальпия газов на выходе

H"

кДж/кг

по таблице 2

 

6294,87

Температура газов на выходе

υ"

0С

   

667


 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Расчет первой части пароперегревателя

Температура газов на входе в ПП1

υ '

0С

из расчета

 

944,43

Температура газов на выходе из  1ПП

υ "

0С

задаемся

 

768

Энтальпия газов на входе

I'

кДж/кг

по таблице 2

 

9024,75

Энтальпия газов на выходе из 1ПП

I"

кДж/кг

по таблице 2

 

7263

Qбг

Qбг

кДж/кг

φ(I'-I"+ΔαIхв)+Qлп

0,99(9024,75-7263+0,015*184)

1885,52

Энтальпия пара на выходе из ПП1

I"

кДж/кг

Qбг*Bp/D+I'

1885,52*3,54/20,83+9024,75

3121,37

Температура пара на выходе из первой ступени

t"

0С

по таблице свойств  воды и пара

 

361,32

 

Δtб

0С

Δ'-t"

944,43-361,32

583,11

 

Δtм

0С

Δ"-t'

768-256,41

511,59

Температурный напор при противотоке

Δtпрт

0С

(Δtб-Δtм)/ln(Δtб/Δtм)

(583,11- 511,59 )/ln(583,11/511,59)

546,57

Температурный напор

Δt

0С

ψΔtпрот

0,98*546,57

535,64

 

τ1

0С

υ'- υ "

944,43-768

176,43

 

τ 2

0С

t"-t'

361,32-256,41

104,91

 

P

 

τ 2(υ '-t')

104,91/(944,43-256,41)

0,15

 

R

 

τ 1/ /τ 2

176,43/104,91

1,68

 

A

 

Hпрм/H

 

1

Поправочный коэффициент

ψ

 

по номограмме 20 [1]

 

0,98

Коэффициент теплоотдачи конвекцией

αк

Вт/(м2К)

(0,2*Cs*Cz*λ/d)*(w*d/ν)^0,65*Pr^0,33

(0,2*1*1*0,095/0,038)*(7,1*0,038/0,0014)^0,65*0,59^0,33

58,07

 

Cz

 

z2≥10

 

1

 

Cs

 

σ2≥2

 

1

скорость газов

w

 

ВрVг(υср+273)/(273Fжс)

3,54*6,08*(856,22+273)/(273*12,54)

7,10

 

υср

 

(υ'+υ")/2

(944,43+768)/2

856,22

Критерий Pr

Pr

 

таблица 6 [1]

 

0,59

Коэффициент кинематической вязкости

ν

м2/с

таблица 6 [1]

 

0,00014

Коэффициен теплопроводности

λ

Вт/(м*К)

таблица 6 [1]

 

0,095

Коэффициент теплоотдачи излучением

αл

Вт/(м2К)

5,67*10^-8*(aз+1)/2*aT^3*(1-(Tз/T)^4)/(1-Tз/T)

5,67*10^-8* (0,8+1)/2*0,15*1250^3*(1-(503 /1250)^4)/(1-503/1250)

23,21

Эффективная толщина излучающего слоя

S

м

0,9*d*((4*σ1σ2/π)-1)

0,9*0,038((4*1,74*3/3,14)-1)

0,19

Коэффициент ослабления трехатомными газами

kгrп

1/(МПа*м)

[(7,8+16rH2O)/(10prпs)0,5 -1](1-0,37 TПП/1000)rп

((7,8+16*0,101)/(10*0,1*0,24*0,19)^0,5-1)*(1-0,37*1129 /10^-3)*0,24

5,98

Концентрация золы в продуктах сгорания

μзл

кг/кг

по таблице 1

 

0,033

Коэфициент поглощения лучей частицами золы

kзл*μзл

1/МПа*м

(10000*Aзл/Tпп0,66)*μ/( 1+1,2μ)

(10000*0,8/1129^0,66)* 0,33/(1+1,2*0,33)

2,34

 

kps

-

(kгrп+kзлμзл)ps, p=0,1МПа

(5,98+2,34)*0,1*0,19

0,16

Степень черноты потока газов

a

-

1-e-kps

1-2,73^-0,16

0,15

объёмные доли трехатомных  газов

rп

 

по таблице 1

 

0,24

Температура загрязненной стенки

tз

0С

tср+80

308,87+80

388,87

Средняя температура пара

tср

0С

(t’+t”)/2

(256,41+361,32)/2

308,87

Коэффициент теплоотдачи конвекцией от газов к стенке

α1

Вт/м2К

aк+aл

58,07+23,21

81,28

Коэффициент теплоотдачи конвекцией от стенки к пару

α 2

Вт/м2К

по номограмме 12 [1]

 

1127

Коэффициент теплопередачи

k

Вт/(м2К)

ψα1/(1+α1/α2)

0,52*81,28/(1+81,28/1127)

39,19

Теплота, переданная поверхности за счет теплопередачи

Qт

кДж/кг

KHΔt/Bр

39,19*322,16*535,64/3,54

1909,45

Погрешность

-

%

(Qt-Qб)*100/Qt

(1909,45-1885,52) *100/1909,45

1,25327


Расчет второй части  пароперегревателя

поперечный шаг

S1

м

по чертежу

 

0,065

продольный шаг

S2

м

по чертежу

 

0,08

Температура газов на входе в ПП2

υ'

0С

из расчета

 

768

Температура газов на выходе из  ПП2

υ "

0С

задаемся

 

667

Энтальпия газов на входе

I'

кДж/кг

по таблице 2

 

7262,96

Энтальпия газов на выходе из 2ПП

I"

кДж/кг

по таблице 2

 

6294,87

Qбг

Qбг

кДж/кг

φ(I'-I"+ΔαIхв)

0,99*(7262,96-6294,87+0,015*184)

962,48

Энтальпия пара на выходе из ПП2

I"

кДж/кг

Qбг*Bp/D+I'

962,48*3,54/20,33+7262,96

3285

Температура пара на выходе из второй ступени

t"

0С

по таблице свойств водяного пара

 

430

 

Δtб

0С

υ'-t'

768-361,21

406,68

 

Δtм

0С

υ "-t"

667-430

237

Температурный напор

Δt

0С

(Δtб-Δtм)/ln(Δtб/Δtм)

(406,68-237)/ln(406,68/237)

314,24

Коэффициент теплоотдачи конвекцией

αк

Вт/(м2К)

((0,36*Cs*Cz*λ/d)*(w*d/ν)^0,6)*Pr^0,33

((0,36*0,985*1*0,083/0,038)*(9,68*0,038/0,0001)^0,6*0,6^0,33

71,05

 

Cz

 

0,91+0,0125(z2-2)

0,91+0,0125*(10-2)

0,985

 

Cs

     

1

скорость газов

w

 

ВрVг(υср+273)/(273Fжс)

3,54*6,15*(717,5+273)/(273*8,17)

9,68

 

υ ср

 

(υ'+υ")/2

(667+768)/2

717,5

Критерий Pr

Pr

 

таблица 6 [1]

 

0,6

Коэффициент кинематической вязкости

ν

м2/с

таблица 6 [1]

 

0,00011

Коэффициен теплопроводности

λ

Вт/(м*К)

таблица 6 [1]

 

0,083

Коэффициент теплоотдачи излучением

αл

Вт/

(м2К)

5,67*10^-8*(aз+1)/2*aT^3*(1-(Tз/T)^4)/(1-Tз/T)

5,67*10^-8* (0,8+1)/2*0,12*990,5*(1-(475,66 /990,5)^4)/(1-475,66 /990,5)

16,78

Эффективная толщина  излучающего слоя

S

м

0,9*d*((4*σ1σ2/π)-1)

0,9*0,038((4*1,71*2,11/3,14)-1)

0,123

Коэффициент ослабления трехатомными газами

kгrп

1/(МПа*м)

[(7,8+16rH2O)/(10prпs)0,5 -1](1-0,37 TПП/1000)rп

((7,8+16*0,101)/(10*0,1*0,24*0,123)^0,5-1)*(1-0,37*990,5 /10^-3)*0,24

8,15

Концентрация золы в  продуктах сгорания

μзл

кг/кг

по таблице 1

 

0,033

Коэфициент поглощения лучей частицами золы

kзл*μзл

1/МПа*м

(10000*Aзл/Tпп0,66)*μ/( 1+1,2μ)

(10000*0,8/990,5^0,66)* 0,033/(1+1,2*0,033)

2,52

 

kps

-

(kгrп+kзлμзл)ps, p=0,1МПа

(8,15+2,52)*0,1*0,123

0,131

Степень черноты потока газов

a

-

1-e-kps

1-2,73^-0,131

0,12

объёмные доли трехатомных газов

rп

 

по таблице 1

 

0,24

Температура загрязненной стенки

tз

0С

tср+80

395,66+80

475,66

Средняя температура пара

tср

0С

(t'+t")/2

(361,32+430)

395,66

Коэффициент теплоотдачи конвекцией от газов к стенке

a1

Вт/м2К

aк+aл

71,05+16,78

87,83

Коэффициент теплоотдачи конвекцией от стенки к пару

a2

Вт/м2К

по номограмме 12 [1]

 

1176

Коэффициент теплопередачи

k

Вт/(м2К)

ψα1/(1+α1/α2)

0,58*87,83/(1+87,83/1176)

47,49

Теплота, переданная поверхности за счет теплопередачи

Qт

кДж/кг

KHΔt/Bр

47,49*232*314,24/3,54

977,39

Погрешность

-

%

(Qt-Qб)*100/Qt

(977,39-962,48) *100/977,39

1,52

Поверочный тепловой и аэродинамический расчет котла БКЗ-75-39