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, |
5,64 | |
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))/(Qр |
(20,83*(3285-570)+0,05*20,83*( |
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, |
1934 |
Полезное тепловыделение в топке |
Q т |
кДж/кг |
Qpp*((100-q3-q4-q6)/(100-q4))+ |
17250*((100-1,5)/(100-1,5))+ |
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* |
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+ |
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* 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, |
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+ |
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-( |
5,67*10^-8*(0,8+1)/2*0,38* |
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) |
0,36*0,953*0,91*0,106/0,06)*( |
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, |
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* |
(0,2*1*1*0,095/0,038)*(7,1*0, |
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* |
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-(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* |
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* |
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) |
((0,36*0,985*1*0,083/0,038)*( |
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, |
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-(T |
5,67*10^-8* (0,8+1)/2*0,12*990,5*(1-(475, |
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)- |
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 |
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 |