Курсовая Тепловой расчёт промышленного парогенератора ГМ-50-1
Работа добавлена на сайт bukvasha.net: 2015-10-25Поможем написать учебную работу
Если у вас возникли сложности с курсовой, контрольной, дипломной, рефератом, отчетом по практике, научно-исследовательской и любой другой работой - мы готовы помочь.
Предоплата всего
Подписываем
Пояснительная записка к курсовому проекту
по курсу “Котельные установки промышленных предприятий”
Тема: Тепловой расчёт промышленного парогенератора ГМ-50-1
РЕФЕРАТ
Пояснительная записка к курсовому проекту: 46 с., 5 рис., 23 табл.Графическая часть содержит 1 лист формата А0 и А1.
Объектом исследования является парогенератор К-50-40-1. Тепловой расчет парового котла может быть конструктивным и поверочным. Задача конструктивного теплового расчета котла заключается в выборе компоновки поверхностей нагрева в газоходах котла, определении размеров радиационных и конвективных поверхностей нагрева, обеспечивающих номинальную паропроизводительность котла при заданных номинальных параметрах пара, надежность и экономичность его работы. При этом обеспечение надежности работы поверхностей нагрева предполагает получение расчетных тепловых характеристик, исключающих увеличение максимальной температуры стенки сверх допустимого значения по условиям прочности, а на экономичность работы котла определяющее влияние оказывают температура уходящих газов и присосы холодного воздуха в газовый тракт.
Выполнение конструктивного теплового расчета производится на основании исходных данных: тип парового котла (барабанный или прямоточный, его заводская маркировка), номинальную паропроизводительность и параметры перегретого пара, месторождение и марку энергетического топлива, способ сжигания твердого топлива (с твердым или жидким удалением шлаков), температуру питательной воды, поступающей в котел после регенеративного подогрева. Кроме указанных могут быть заданы и другие характеристики, например непрерывная продувка, доля рециркуляции газов в топку, работа котла под наддувом или при разряжении в газовом тракте и др.
Задание не поверочный расчет включает в себя практически те же исходные данные, что и при конструктивном расчете, и дополнительно – конструктивные данные поверхностей котла. Поэтому расчету предшествует определение по чертежам геометрических характеристик поверхностей (диаметров и шагов труб, числа рядов труб, размеров проходных сечений для газов и рабочей среды, габаритных размеров газоходов и поверхностей нагрева и т.д.).
При поверочном расчете котла, так же как при конструктивном, вначале определяют объемы и энтальпии воздуха и продуктов сгорания, КПД и расход топлива, а затем выполняют расчет теплообмена в топочной камере и других поверхностях в последовательности, соответствующей их расположению по ходу газов.
КОТЕЛ, ПАР, ТОПЛИВО, ТЕПЛОТА, КПД, ПАРОПЕРЕГРЕВАТЕЛЬ, ЭКОНОМАЙЗЕР, ВОЗДУХОПОДОГРЕВАТЕЛЬ.
СОДЕРЖАНИЕ
Введение
1. Общее описание котлоагрегата и вспомогательного оборудования
2. Расчет топлива
2.1 Характеристики топлива
2.2 Теплота сгорания смеси топлив.
2.3 Объёмы воздуха и продуктов сгорания
2.4 Энтальпии воздуха и продуктов сгорания.
3. Расчет теплового баланса парогенератора и расход топлива
4. Расчет теплообмена в топке
5. Расчет фестона
6. Расчет пароперегревателя
7. Расчет хвостовых поверхностей нагрева
8. Расчет невязки теплового баланса парогенератора
Выводы
Список литературы
ВВЕДЕНИЕ
Паровой котел – это основной агрегат тепловой электростанции (ТЭС). Рабочим телом в нем для получения пара является вода, а теплоносителем служат продукты горения различных органических топлив. Необходимая тепловая мощность парового котла определяется его паропроизводительностью при обеспечении установленных температуры и рабочего давления перегретого пара. При этом в топке котла сжигается расчетное количество топлива.
Номинальной паропроизводительностью называется наибольшая производительность по пару, которую котел должен обеспечить в длительной эксплуатации при номинальных параметрах пара и питательной воды с допускаемыми по ГОСТ отклонениями от этих величин.
Номинальное давление пара – наибольшее давление пара, которое должно обеспечиваться непосредственно за пароперегревателем котла.
Номинальные температуры пара высокого давления (свежего пара) и пара промежуточного перегрева (вторично-перегретого пара) – температуры пара, которые должны обеспечиваться непосредственно за пароперегревателем с допускаемыми по ГОСТ отклонениями при поддержании номинальных давлений пара, температуры питательной воды и паропроизводительности.
Номинальная температура питательной воды – температура воды перед входом в экономайзер, принятая при проектировании котла для обеспечения номинальной паропроизводительности.
При изменении нагрузки котла номинальные температуры пара (свежего и вторично перегретого) и, как правило, давление должны сохраняться (в заданном диапазоне нагрузок), а остальные параметры будут изменяться.
Оборудование котельной установки условно разделяют на основное (собственно котел) и вспомогательное. Вспомогательными называют оборудование и устройства для подачи топлива, питательной воды и воздуха, для удаления продуктов сгорания, очистки дымовых газов, удаления золы и шлака, паропроводы, водопроводы и др.
Современный котел оснащается системами автоматизации, обеспечивающими надежность и безопасность его работы, рациональное использование топлива, поддержание требуемой производительности и параметров пара, повышение производительности труда персонала и улучшение условий его работы, защиту окружающей среды от вредных выбросов.
1. Общее описание котлоагрегата и вспомогательного оборудования
Парогенератор ГМ-50-1.
Топочная камера обьемом 144 м полностью экранирована трубами 60´3мм, расположенными с шагом 70 мм. Трубы фронтового и заднего экранов образуют под топки. Экраны разделены на восемь самостоятельных циркуляционных контуров.
На боковых стенах топочной камеры размещены по три основные газомазутные горелки, с фронта – две дополнительные. В барабане находится чистый отсек первой ступени испарения с внутрибарабанными циклонами. Вторая ступень вынесена в выносные циклоны Ш 377 мм.
Пароперегреватель – конвективный, горизонтального типа, змеевиковый, двухступенчатый, с шахматным расположением труб Æ 32´3 мм и поперечным шагом 75 мм.
Экономайзер – стальной, гладкотрубный, змеевиковый, кипящего типа, двухблочный, с шахматным расположением труб Æ 28´3 мм. Продольный шаг – 50 мм, поперечный – 70 мм.
Воздухоподогреватель - стальной, трубчатый, одноступенчатый, трехходовый, с шахматным расположением труб 40´1,5мм. Поперечный шаг труб - 60 мм, продольный – 42 мм.
Технические и основные конструктивные характеристики парогенератора приведены в аннотации.
Исходные данные представлены в таблице 1и 1.1
Таблица 1. Исходные данные.
| №варианта | Тип парогенератора | Топливо №1(мазут) | Топливо № 2(газ) |
| 20 | ГМ 50-1 | 97 | 26 |
Таблица 1.1
| q1 % | D т/ч | Pп.п бар | tп.п 0С | r % | tп.в 0С |
| 36 | 49 | 40 | 450 | 3,5 | 145 |
2. Расчёт топлива
2.1 Характеристики топлива
Расчётные характеристики для заданных видов топлива предоставлены в таблицах 2.1 и 2.2
Таблица 2.1 Характеристики твёрдого топлива.
| Ср % | Wp % |
| Ap % | Spk % | TSpop % | Hp % | Np % | Op % | Qрн КДж/кг | Vг | t1 0С | t2 0С | t3 0С | ||
| 84,8 | 3 | 0,1 | 1.4 | 11.2 | 0.5 | 0.5 | 9490 * 4.187 | 50 | 1450 | >1500 | - | |
Таблица 2.2 Характеристики газа.
| CH4 % | C2H6 % | C3H8 % | C4H10 % | C5H12 % | N2 % | CO2 % | H2S % | O2 % | CO% | H2 % | Qсн КДж/м3 | rсг кг/м3 |
| 93.9 | 3.1 | 1.1 | 0.3 | 0.1 | 1.3 | 0.2 | - | - | - | - | 8860*4.187 | 0.766 |
2.2 Теплота сгорания смеси топлив
При сжигании смеси жидкого и газообразного топлив расчёт с целью упрощения условно ведется на 1 кг жидкого топлива с учётом количества газа (м3), приходящегося на 1 кг жидкого топлива. Поскольку доля жидкого топлива в смеси задана по теплу, то теплота сгорания жидкого топлива и является этой долей.
Следовательно, удельная теплота сгорания смеси определиться как
где – теплота сгорания твёрдого топлива, кДж/кг;
– доля твёрдого топлива по теплу, %;
Количество теплоты, вносимое в топку с газом:
Тогда расход газа (в м3) на 1 кг твёрдого топлива будет равен:
где – теплота сгорания газа, кДж/м.
Проверка:
2.3 Объёмы воздуха и продуктов сгорания
Необходимое для полного сгорания топлива количество кислорода, объёмы и массовые количества продуктов сгорания определяются из нижеследующих стехиометрических уравнений:
Для твёрдого топлива:
Для газообразного топлива:
V°вII=0.0476∙[0.5∙СО+0.5∙Н2+1.5∙Н2S+∑(m+0.25∙n)∙СmНn–О2]=
=0.0476∙(0+(1+0,25*4)*93,9+(2+0,25*6)*3,1+(3+0,25*8)*1,1+(4+0,25*10)*0,3+(5+0,25*12)*0,1)=9,84844 м/м;
V°N2II=0.79∙V°вII+0.01∙N2=0.79∙9.84844+0.01∙1,3=7.8 м/м;
V°RO2II=0.01∙(СО2+СО+Н2S+∑m∙СmНn)=0.01∙(0.2+1∙93.2+2∙3,1+3∙1.1+4∙0.3+5Ч0,1)=1.053 м/м;
V°Н2OII=0.01∙(Н2S+Н2+∑0.5∙n∙СmНn+0.124∙dr)+0.0161∙V°в=0.01∙(0.5∙4∙93.9+6·3,1·0,5+0.5∙8∙1.1+0.5∙10∙0.3+0.5∙12·0,1+0,124·)+0.0161∙9.84844=2.2 м/м;
Для смеси топлив:
V°в=V°вI+Х∙V°вII=10,6+1,9∙9,84844=29,22 м/кг;
V°N2=V°N2I+Х∙V°N2II=8,378+1,9∙7.8=23,198 м/кг;
VRO2=V°RO2I+Х∙V°RO2II=1,6+1,9∙1.053=3,6 м/кг;
V°Н2O=V°Н2OI+Х∙V°Н2OII=1,45+1,9∙2,2=5,63м/кг;
Расчёт действительных объёмов.
VN2=V°N2+(a–1)∙V°в=23,198+(1.1–1)∙29,22=26,12 м/кг;
VН2O=V°Н2O+0.0161∙(a–1)∙V°в=5,63+0.0161∙(1.1–1)∙29,22=5,68м/кг;
Vr=VRO2+VN2+VН2O=3,6+26,12+5,68=35,4 м/кг;
Объёмные доли трёхатомных газов.
rRO2=VRO2/Vr=3,6/35,4=0.102
rН2O=VН2O/Vr=5,68/35,4=0.16
rn=rRO2+rН2O=0.102+0.16=0.3
Концентрация золы в продуктах сгорания
m=А ∙aун/(100·Gr)=0,1∙0.95/(100·42,98)=0,000022 кг/кг;
Gr=1-A/100+1.306∙a· V°в=1-0,1/100+1.306·1.1·29,22=42,98кг/кг;
2.4 Энтальпии воздуха и продуктов сгорания.
I°в=V°в∙(сt)в=29.22∙1436=41959,92 кДж/кг;
I°r=VRO2∙(сJ)RO2+V°N2∙(сJ)N2+V°Н2О∙(сJ)Н2О=3,6∙2202+23,198∙1394+5,63∙1725=49826,41кДж/кг;
Ir=I°r+(a–1)∙I°в+Iзл;
т.к. (А ∙aун/Qн)∙10=(0,1∙0.95/110368,7)∙10=0,0008<1.5,
то Iзл – не учитывается;
Ir=I°r+(a–1)∙I°в=49826,41+(1.1–1)∙41959,92=54023,34 кДж/кг.
Полученные результаты после проверки на компьютере и уточнения офор- мим в виде даблицы 2.3
Таблица 2.3 Результаты расчёта топлива.
| Для твёрдого топлива | Для газообразного топлива | Для смеси топлив | Энтальпии при t=1000 °С |
| V°вI=10,6 V°N2I=8,378 V°RO2I=1,6 V°Н2OI=1,45 | V°вII=9.84844 V°N2II=7.8 V°RO2II=1.053 V°Н2OII=2,2 | V°вII=29,22 V°N2II=23,09 V°RO2II=3,6 V°Н2OII=5,63 |
Воздуха: I°в=41959,92
Газа: I°r=49826,41
Ir=54023,34
Золы: Iзл=0.00
При aт=1.1, t=1000°С.
Значение коэффициентов избытка воздуха на выходе из топки и присосов воздуха в элементах и газоходах котельной установки принимаем по таблице 5.
Таблица 2.4 Присосы воздуха по газовому тракту.
| Участки газового тракта. | ∆a | a | Температура, °С. |
| Топка | 0.1 | 1,1 | 100–2200 |
| Пароперегреватель | 0,05 | 1,15 | 600–1200 |
| Экономайзер | 0,08 | 1,23 | 200–900 |
| Воздухоподогреватель | 0,06 | 1,29 | 100–600 |
Данные расчётов энтальпии продуктов сгорания топлива при различных температурах газов в различных газоходах сведены в таблицу 2.5.
Таблица 2.5 Энтальпии продуктов сгорания в газоходах.
| t, °С | Участки конвективных поверхностей нагрева | |||
|
| 1,1 | 1,15 | 1,23 | 1,29 |
| 100 | 4846,011 |
|
| 5578,849 |
| 200 | 9777,533 |
| 10787,96 | 11254,31 |
| 300 | 14848,19 |
| 16379,02 | 17085,56 |
| 400 | 20056,08 |
| 22114,92 | 23065,15 |
| 500 | 25386,66 |
| 27984,91 | 29184,09 |
| 600 | 30833,56 | 32046,19 | 33986,4 | 35441,56 |
| 700 | 36421,62 | 37851,94 | 40140,45 |
|
| 800 | 42190,41 | 43841,34 | 46482,83 |
|
| 900 | 48048,5 | 49920,04 | 52914,51 |
|
| 1000 | 54023,34 | 56121,33 |
|
|
| 1100 | 60024,26 | 62354,56 |
|
|
| 1200 | 66042,61 | 68605,21 |
|
|
| 1300 | 72270,49 |
|
|
|
| 1400 | 78520,91 |
|
|
|
| 1500 | 84770,96 |
|
|
|
| 1600 | 91118,2 |
|
|
|
| 1700 | 97503,2 |
|
|
|
| 1800 | 103939,3 |
|
|
|
| 1900 | 110453,8 |
|
|
|
| 2000 | 116932,3 |
|
|
|
| 2100 | 123509,7 |
|
|
|
| 2200 | 130060,2 |
|
|
|
Таблица 2.6. Характеристики продуктов сгорания в поверхностях нагрева.
| Величина | Един-ица | Топка | Участки конвективных поверхностей нагрева | ||
|
|
| 1.1 | 1.125 | 1.19 | 1.26 |
| VRO2 | м/кг | 3,6 | 3,6 | 3,6 | 3,6 |
| VN2=V°N2+(a-1)∙V°в | –//– | 26,12 | 26,85 | 28,75 | 30,8 |
| VН2O=V°Н2O+ +0.0161∙(a-1)∙V°в | –//– | 5,68 | 5,69 | 5,72 | 5,75 |
| Vr=VRO2+VN2+VН2O | –//– | 35,4 | 36,14 | 38,1 | 40,15 |
| rRO2=VRO2/Vr | –//– | 0,102 | 0.1 | 0.09 | 0.089 |
| rН2O=VН2O/Vr | –//– | 0.16 | 0.157 | 0.15 | 0.14 |
| rn=rRO2+rН2O | –//– | 0.3 | 0.26 | 0.24 | 0.229 |
| 10∙А ∙aун/Qн | кг/МДж | 0,03 | 0,03 | 0,025 | 0,024 |
| м= А ∙aун/(100·Gr) | кг/кг | 0,000022 | 0,000022 | 0,00002 | 0,000021 |
На рис.1 представлена схема котла ГМ-50-1
Рис. 1 Схема котла ГМ-50-1.
1-Топочная камера
2-Барабан
3-Фестон
4-Пароперегреватель
5-Экономайзер
6-Воздухоподогреватель
3. Расчёт теплового баланса парогенератора и расход топлива
Расчёт теплового баланса парогенератора и расход топлива преждставлен в таблице 3
ТАБЛИЦА 3.
| Величина | Единица | Расчёт | ||
| Наименование | Обозначение | Расчётная формула или способ определение |
|
|
| Располагаемая теплота топлива | | | кДж/кг | |
| Потеря теплоты от химической неполноты сгорания топлива | | По таблице 4–3 | % | 0,5 |
| Потеря теплоты от механической неполноты сгорания топлива | | По таблице 4–3 | % | 0 |
| Температура уходящих газов | | По заданию | °С | 140 |
| Энтальпия уходящих газов | | По IJ–таблице | кДж/кг | 7849,0334 |
| Температура воздуха в котельной | | По выбору | °С | 30 |
| Энтальпия воздуха в котельной | | По IJ–таблице | кДж/кг | 1139,58 |
| Потеря теплоты с уходящими газами | | | % | |
| Потеря теплоты от наружного охлаждения | | По рис. 3–1 | % | 0,9 |
| Сумма теплов.пот. | | | % | |
| К.п.д. парогенератора | | | % | |
| Коэффициент сохранения теплоты | | | — | |
| Паропроизводительность агрегата | D | По заданию | кг/с | 49 |
| Давление пара в барабане | | По заданию | МПа | 44,4 |
| Температура перегретого пара | | По заданию | °С | 450 |
| Температура питательной воды | | По заданию | °С | 145 |
| Удельная энтальпия перегретого пара | | По табл. VI–8 | кДж/кг | 3342 |
| Удельная энтальпия питательной воды | | По табл. VI–6 | кДж/кг | 611 |
| Значение продувки | p | По выбору | % | 70 |
| Полезно используемая теплота в агрегате | | | кВт | |
| Полный расход топлива | | | кг/с | |
| Расчётный расход топлива | | | кг/с | |
4 Расчет теплообмена в топке
Расчёт полной площади стен топочной камеры и сумарной лучевоспринимающей поверхности топки представлен в таблицах 4.1 ,4.2, 4.3
На рис.2 представлена схема топочной камеры
ТАБЛИЦА 4.1 Расчет полной площади стен топочной камеры (Fст) и суммарной лучевоспринимающей поверхности топки (Hл)
| Наименование | Обоз-наче-ние | Еди-ница | Фр.и свод | Боко-вые | Задн | Вых. окно | S |
| Полная площадь стены и выходного окна | FСТ | м2 | 56.2 | 63.5
| 44.28 | 13,48 | 177.46
|
| Расстояние между осями крайних труб | b | м | 5.2 | 3.66 | 5.2 | 5.2 |
|
| Освещённая длина труб | L | м | 10.3 | 8.28 | 8.165 | 2.05 |
|
| Площадь, занятая лучевоспринимающей поверхностью | F | м2 | 53.56 | 60.61 | 42.46 | 10.66 | 167.29 |
| Наружный диаметр труб | d | мм | 60 | 60 | 60 | 60 |
|
| Шаг труб | s | мм | 70 | 70 | 70 | 70 |
|
| Расстояние от оси труб до кладки (стены) | e | мм | 100 | 60 | 100 |
|
|
| Отношение | s/d | - | 1,1667 | 1,1667 | 1.1667 |
|
|
| Отношение | e/d | - | 1,667 | 1 | 1,667 |
|
|
| Угловой коэффициент | x | - | 0.99 | 0.99 | 0.99 | 0.99 |
|
| Площадь лучевоспринимающей поверхности открытых экранов | HЛОТК | м2 | 53.02 | 60 | 42 | 10.55 | 165.57 |
ТАБЛИЦА 4.2 Расчёт конструктивных характеристик топки
| Величина | Единица | Расчёт | ||
| Наименование | Обозначение | Расчётная формула или способ определения |
|
|
| Активный объём топочной камеры | | По конструктивным размерам | м3 | 150 |
| Тепловое напряжение объёма топки: расчётное допустимое | |
| кВт/м3 кВт/м3 |
|
| Количество горелок | n | По табл. III–10 | шт. | 6 |
| Тепло производительность горелки | | | МВт | |
| Тип горелки | — | По табл. III–6 | — | ГМГ-7 |
Рис.2 Топочная камера
ТАБЛИЦА 4.3 Поверочный расчёт теплообмена в топке
| Величина | Единица | Расчёт | ||
| Наименование | Обозначение | Расчётная формула или способ определение |
|
|
| Суммарная площадь лучевоспринимающей поверхности | | По конструктивным размерам | м2 | 165.57 |
| Полная площадь стен топочной камеры | | По конструктивным размерам | м2 | 177.46 |
| Коэффициент тепловой эффективности лучевоспринимающей поверхности | | | — | |
| Эффективная толщина излучающего слоя пламени | | | м | |
| Полная высота топки | | По конструктивным размерам | м | 8 |
| Высота расположения горелок | | По конструктивным размерам | м | 1.85 |
| Относительный уровень расположения горелок | | | — | |
| Параметр забалансированности топочных газов | rн | | — | |
| Коэффициент M0 | M0 | По нормативному методу | — | 0,4 |
| Параметр, учитывающий характер распределения температуры в топке | М | | — | |
| Коэффициент избытка воздуха на выходе из топки | | По табл. 4–3 | — | 1,1 |
| Присос воздуха в топке | | По табл. 2–2 | — | 0,1 |
| Присос воздуха в системе пылеприготовления | | По табл. 2–1 | — | 0 |
| Температура горячего воздуха | | По предварительному выбору | °С | 250 |
| Энтальпия горячего воздуха | | По IJ–таблице | кДж/кг | 9774,09 |
| Энтальпия присосов воздуха | | По IJ–таблице | кДж/кг | 1139,58 |
| Полезное тепловыделение в топке | | | кДж/кг | |
| Адиабатическая температура горения | | По IJ–таблице | °С | 2045,86 |
| Температура газов на выходе из топки | | По предварительному выбору | °С | 1144 |
| Энтальпия газов на выходе из топки | | По IJ–таблице | кДж/кг | 62672.34 |
| Средняя суммарная теплоёмкость продуктов сгорания | | | кДж/кг | |
| Объёмная доля: водяных паров трёхатомных газов | | По табл. 1–2 По табл. 1–2 | — — | 0,16 0,102 |
| Суммарная объёмная доля трёхатомных газов | | | — | |
| Произведение | | | м·МПа | |
| Коэффициент ослабления лучей: трёхатомными газами | | | 1/(мЧЧМПа) | |
| Коэффициент излучения сажестых частиц Для мазута Для газа |
| | — | |
|
| | 1- | — | |
| Коэффициент заполнения | m | | — | |
| Коэффициент ослабления лучей топочной средой | | | 1/(мЧЧМПа) | |
| Критерий Бургера | | | — | |
| Критерий Бургера | | | — | |
| Температура газов на выходе из топки | | | °С | |
| Энтальпия газов на выходе из топки | | По IJ–таблице | кДж/кг | 62718.46 |
| Общее тепловосприятие топки | | | кДж/кг | |
| Средняя удельная тепловая нагрузка лучевоспринимающих поверхностей | | | кВт/м2 | |
5. Расчёт фестона
Конструктивные размеры и поверочный расчёт фестона представлен в таблицах 5.1 и 5.2
На рис 3 представлена схема фестона
Рис. 3 Схема фестона
ТАБЛИЦА 5.1
| Показатели | Еди-ница | Фес-тон | |
| Наименования | Обозначение |
|
|
| Диаметр труб : |
|
|
|
| наружный | d | м | 0.06 |
| внутренний | dвн | м | 0.054 |
| Кол-во труб в ряду | Z1 | шт. | 23 |
| Кол-во рядов труб | Z2 |
| 3 |
| Общее кол-во труб в рассчитваыемом участке | Z | шт. | 70 |
| Средняя длина труб | lср | м | 1.8 |
| Расчетна площадь поверхности нагрева | H | м2 | 23.74 |
| Расположение труб | - | - | ш |
| Шаг труб : |
|
|
|
| поперек движения газов | S1 |
| 520 |
| Вдоль движения газов | S2 |
| 210 |
| Относительный шаг труб : |
|
|
|
| поперечный | S1/d |
| 8.66 |
| продольный | S2/d |
| 3.5 |
| Размер сечения газохода поперек | А | м | 1.85 |
| движения газов | В | м | 5 |
| Площадь живого сечения для прохода газов | F | м2 | 6.766 |
ТАБЛИЦА 5.2 Поверочный расчёт фестона
| Величина | Единица | Расчёт | ||
| Наименование | Обозначение | Расчётная формула или способ определения |
|
|
| Полная площадь поверхности нагрева | Н | По конструктивным размерам | м2 | 23.74 |
| Дополнительна поверхностья | H доп | » | м2 | 2.5 |
| Диаметр труб | d | » | мм | 60x3 |
| Относительный шаг труб: поперечный продольный |
|
» » |
— — |
8.66 3,5 |
| Количество рядов труб по ходу газов | | » | шт. | 3 |
| Количество труб в ряду | | » | шт. | 23 |
| Площадь живого сечения для прохода газов | F | | м2 | |
| Эффективная толщина излучающего слоя | s | | м | |
| Температура газов перед фестоном | | Из расчёта топки | °С | 1144.77 |
| Энтальпия газов перед фестоном | | То же | кДж/кг | 62718 |
| Температура газов за фестоном | | По предварительному выбору | °С | 1076 |
| Энтальпия газов за фестоном | | По IJ –таблице | кДж/кг | 58584 |
| Количество теплоты, отданное фестону | | | кДж/кг | |
| Температура кипения при давлении в барабане рб=4.4 МПа | | По таблице VI–7 | °С | 256 |
| Средняя температура газов | | | °С | |
| Средний температурный напор | | | °С | |
| Средняя скорость газов | | | м/с | |
| Коэффициент теплоотдачи конвекцией | | По рис. 6–5 | кВт/(м2·К) | 59*0.88*1*0.85=44.13 |
| Суммарная поглощательная способность трёхатомных газов | | | м·МПа |
|
| Коэффициент ослабления лучей трёхатомными газами | | | 1/(м·МПа) | |
| Суммарная оптическая толщина запылённого газового потока | | | — | |
| Степень черноты излучающей среды | | По рис. 5–4 или формуле (5–22) | — | 0,31 |
| Температура загрязнённой стенки трубы | | | °С | |
| Коэффициент теплоотдачи излучением | | По рис. 6–12 (aл=aн а) | Вт/(м2·К) | 220·0,31=68.2 |
| Коэффициент использования поверхности нагрева | | По § 6–2 | — | 1 |
| Коэффициент теплоотдачи от газов к стенке | | | Вт/(м2·К) | |
| Коэффициент теплопередачи | | | Вт/(м2·К) | |
| Тепловосприятие фестона по уравнению теплопередачи | | | кДж/кг | |
| Тепловосприятие настенных труб | | | кДж/кг | |
| Суммарное тепловосприятие газоходов фестона | | | кДж/кг | 3694.8+389.1=4083.85 |
| Расхождение расчетных тепловосприятий | | | % | |
6. Расчёт пароперегревателя
Конструктивные размеры конструктивный расчёт перегревателя представлен в таблицах 6.1 и 6.2
На рис. 4 представлена схема пароперегревателя
Рис.4 Схема пароперегревателя
ТАБЛИЦА 6.1 Конструктивные размеры и характеристики перегревателя
| Показатели |
| Номера ступени участков по ходу пара | |
| Наименование | Обозна- | Еди-ница | I ступень |
|
| чение |
|
|
| Наружный диаметр | d | мм | 32 |
| Внутренний диаметр трубы | dвн | мм | 26 |
| Кол-во труб в ряду | Z1 | шт. | 68 |
| Кол-во рядов по ходу | Z2 | шт. | 18 |
| Средний поперечный шаг | S1 | мм | 75 |
| Средний продольный шаг | S2 | мм | 55 |
| Расположение труб (шахматное, коридорное) | - | - | шахматное |
| Характер омывания (поперечное, продольное, смешанное) | - | - | Перекрёстный ток |
| Средняя длина змеевика | L | м | 2,44 |
| Суммарная длина труб | ∑L | м | 29,94 |
| Площадь полной поверхности нагрева | H | м2 | 226,01 |
| Площадь живого сечения на входе | F’ | м2 | 5,363 |
| То же, на выходе | F” | м2 | 5,363 |
| Средняя площадь живого сечения газохода | Fср | м2 | 5,363 |
| Кол-во змеевиков, вкл. параллельно (по пару) | m | шт. | 68 |
| Живое сечение для прохода пара | f | м2 | 0.0361 |
ТАБЛИЦА 6.2 Конструктивный расчёт перегревателя.
| Величина | Единица | Расчёт | ||
| Наименование | Обозначение | Расчётная формула или способ определения |
|
|
| Диаметр труб | | По конструктивным размерам | мм | 32/26 |
| Параметр пара на входе в ступень: давление температура паросодержание | | | МПа єС — | 4,4 256 0,985 |
| Удельная энтальпия: кипящей воды сухого насыщенного пара | | | кДж/кг кДж/кг | 1115,5 2797,2 |
| Удельная энтальпия пара на входе в ступень | | | кДж/кг | |
| Параметры пара на выходе из ступени: давление температура удельная энтальпия | | | МПа єС кДж/кг | 4.0 450 3378.14 |
| Тепловосприятие пароохладителя | | По выбору | кДж/кг | 70 |
| Тепловосприятие ступени | Q | | кДж/кг | |
| Энтальпия газов на входе в ступень | | Из расчёта фестона | кДж/кг | 58584 |
| Температура газов на входе в ступень | | То же | єС | 1076 |
| Энтальпия газов на выходе из ступени | | | кДж/кг | |
| Температура газов на выходе из ступени | | По IJ – таблице | єС | 637.42 |
| Средняя температура газов в ступени | | | єС | |
| Средняя скорость газов в ступени | | | м/с | |
| Коэффициент теплоотдачи конвекцией | | По рис. 6–5 | Вт/(м2·К) | |
| Средняя температура пара | | | єС | |
| Объём пара при средней температуре | | По табл. VI–8 | м3/кг | 0,061 |
| Средняя скорость пара | | | м/с | |
| Коэффициент теплоотдачи от стенки к пару | | По рис. 6–7 | Вт/(м2·К) | |
| Эффективная толщина излучающего слоя | s | | м | |
| Суммарная поглощательная способность трёхатомных газов | | | м·МПа | |
| Коэффициент ослабления лучей трёхатомными газами | | По рис. 5–5 | 1/(м·МПа) | 3.34 |
| Суммарная оптическая толщина запылённого газового потока | | | — | |
| Степень черноты излучающей среды | a | По рис. 5–5 | — | 0,0395 |
| Коэффициент загрязнения | | По § 6–2 | м2·К/Вт | 0,01 |
| Температура загрязнённой стенки трубы | | | єС | |
| Коэффициент теплоотдачи излучением | | По рис. 6–12 | Вт/(м2·К) | |
| Коэффициент | A | По § 6–2 | — | 0,3 |
| Глубина по ходу газов: ступени (пучка) объём перед ступенью |
|
По конструктивным размерам То же |
м м |
0,935 1,35 |
| Коэффициент теплоотдачи излучением с учётом излучения газового объёма перед ступенью | | | Вт/(м2·К) | |
| Коэффициент теплоотдачи от газов к стенке | | | Вт/(м2·К) | |
| Коэффициент тепловой эффективности | | По табл. 6–2 | — | 0,7 |
| Коэффициент теплоотдачи | k | | Вт/(м2·К) | |
| Разность температур между газами и паром: наибольшая наименьшая |
|
|
єС єС |
|
| Температурный напор при противотоке | | | єС | |
| Полный перепад температур газового потока в ступени | | | єС | |
| Полный перепад температур потока пара | | | єС | |
| Параметр | R | | — | |
| То же | P | | — | |
| Коэффициент перехода к сложной схеме | | По рис. 6–15 | — | 0.99 |
| Температурный перепад | | | єС | |
| Площадь поверхности нагрева ступени | H | | м2 | |
Т.к. невязка составляет больше 2% то добавляем дополнительную площадь к перегревателю =38 м2
7 Расчёт хвостовых поверхностей нагрева
Конструктивные размеры а также расчёты ступеней хвостовых поверхностей нагрева представлены в таблицах 7.1 – 7.4
На рис. 5 прежставлена схема хвостовых поверхностей нагрева
Рис. 5 схема хвостовых поверхностей нагрева
ТАБЛИЦА 7.1 Конструктивные размеры и характеристики стального трубчатого экономайзера
| Показатели | Еди-ница | Ступень | |
| Наименования | Обозначение |
| I |
| Диаметр труб : |
|
|
|
| наружный | d | м | 28 |
| внутренний | dвн | м | 22 |
| Кол-во труб в ряду | Z1 | шт. | 25 |
| Кол-во рядов труб | Z2 |
| 40 |
| Расчетна площадь поверхности нагрева | H | м2 | 461.06 |
| Расположение труб | - | - | ш |
| Шаг труб : |
|
|
|
| поперек движения газов | S1 | м | 70 |
| Вдоль движения газов | S2 | м | 50 |
| Относительный шаг труб : |
|
|
|
| поперечный | S1/d | - | 2.5 |
| продольный | S2/d | - | 1.79 |
| Размер сечения газохода поперек | А | м | 1.78 |
| движения газов | В | м | 5.4 |
| Площадь живого сечения для прохода газов | F | м2 | 5.972 |
| Кол-во параллельно включенных труб (по воде) | Z0 | шт. | 50 |
| Площадь живого сечения для прохода воды | f | м2 | 0.019 |
ТАБЛИЦА 7.2 Конструктивный расчёт экономайзера
| Величина | Единица | Расчёт | ||
| Наименование | Обозначение | Расчётная формула или способ определения |
|
|
| Площадь поверхности нагрева ступени | H | По конструктивным размерам | м2 | 461.06 |
| Площадь живого сечения для прохода газов | | То же | м2 | 5.972 |
| То же, для прохода воды | f |
| м2 | 0,019 |
| Температура газов на входе в ступень | | Из расчёта перегревателя | єС | 637,42 |
| Энтальпия газов на входе в ступень | | То же | кДж/кг | 36289,2 |
| Температура газов на выходе из ступени | | По выбору | єС | 371 |
| Энтальпия газов на выходе из ступени | | По IJ – таблице | кДж/кг | 20451,5 |
| Тепловосприятие ступени (теплота, отданная газами) | | | кДж/кг | |
| Удельная энтальпия воды на выходе из ступени | | | кДж/кг | |
| Температура воды на выходе из ступени | | По табл. VI–6 | єС | 256 |
| Паросодержание смеси | x | |
| |
| Удельная энтальпия воды на входе в ступень | | | кДж/кг | 610 |
| Температура воды на входе в ступень | | | єС | 145 |
| Средняя температура воды | tср | | єС | |
| Скорость воды в трубах | | | м/с | |
| Средняя температура газов | | | єС | |
| Средняя скорость газов | | | м/с | |
| Коэффициент теплоотдачи конвекцией | | По рис. 6–5 | Вт/(м2·К) | 60 |
| Эффективная толщина излучающего слоя | s | | м | |
| Суммарная поглощательная способность трёхатомных газов | | | м·МПа | |
| Коэффициент ослабления лучей трёхатомными газами | | По рис. 5–5 | 1/(м·МПа) | 3.4 |
| Суммарная оптическая толщина запылённого газового потока | | | — | |
| Степень черноты газов | а | По рис. 5–4 | — | 0,009 |
| Температура загрязнённой стенки трубы | | | єС | |
| Коэффициент теплоотдачи излучением | | По рис. 6–12 | Вт/(м2·К) | 0.855 |
| Коэффициент | А | По § 6–2 | — | 0,3 |
| Глубина по ходу газов: ступени объём перед ступенью | | По конструктивным размерам То же | м м | 1,9 2 |
| Коэффициент теплоотдачи излучением с учётом излучения газового объёма перед степенью | | | Вт/(м2·К) | |
| Коэффициент теплоотдачи от газов к стенке | | | Вт/(м2·К) | |
| Коэффициент теплоотдачи | | | Вт/(м2·К) | |
| Разность температур между средами: наибольшая наименьшая | | | єС єС | |
| Отношение | | | — | |
| Температурный напор | | | єС | |
| Площадь поверхности нагрева ступени | | | м2 | |
Т.к. невязка составляет меньше 2% то внесение конструктивных изменений не требуется
ТАБЛИЦА 7.3 Воздухоподогреватель
| Показатели | Еди-ница | Ступень | |
| Наименования | Обозначение |
| I |
| Диаметр труб : |
|
|
|
| наружный | d | м | 40 |
| внутренний | dвн | м | 37 |
| Длина труб | l | м | 5.514 |
| Кол-во ходов по воздуху | n | м | 3 |
| Кол-во труб в ряду поперек движения воздуха | Z1 | шт. | 72 |
| Кол-во рядов труб вдоль движения воздуха | Z2 | шт. | 33 |
| Расположение труб | - | - | ш |
| Шаг труб : |
|
|
|
| поперечный (поперек потока воздуха) | S1 | м | 56 |
| продольный (вдоль потока воздуха) | S2 | м | 42 |
| Относительный шаг труб : |
|
|
|
| поперечный | S1/d | - | 1.4 |
| продольный | S2/d | - | 1.05 |
| Площадь живого сечения для прохода газов | Fг | м^2 | 2,56 |
| Кол-во параллельно включенных труб (по газам) | Z0 | шт. | 2376 |
| Ширина сечения воздушного канала | b | м | 4,144 |
| Средняя высота воздушного канала | h | м | 2,1 |
| Площадь среднего сечения воздушного канала | Fв | м^2 | 2,65 |
| Площадь поверхности нагрева | H | м^2 | 1500 |
ТАБЛИЦА 7.4 Конструктивный расчёт воздухоподогревателя
| Величина | Единица | Расчёт | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Наименование | Обозначение | Расчётная формула или способ определения |
|
| |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Диаметр труб | | По конструктивным размерам | мм | 40 | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Относительный шаг: поперечный продольный |
|
То же » » |
— — |
1,4 1,05 | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Количество рядов труб | | » » | шт. | 33 | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Количество ходов по воздуху | | » » | — | 3 | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Площадь живого сечения для прохода газов | | » » | м2 | 2.56 | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| То же, для прохода воздуха | | » » | м2 | 2.65 | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Площадь поверхности нагрева | | » » | м2 | 1500 | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Температура газов на входе в ступень | | Из расчёта второй ступени экономайзера | єС | 371 | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Энтальпия газов на входе в ступень |
Т.к. невязка составляет более 2% то вносим конструктивные ихменения. Добавляем к воздухоподогревателю дополнительно 498 м2 8 Расчёт невязки теплового баланса парогенератора Расчёт невязки теплового баланса представлен в таблице 8 ТАБЛИЦА 8
ВЫВОДЫ В ходе выполнения курсового проекта был проведен тепловой расчет промышленного парогенератора ГМ-50-1 при совестном сжигании жидкого и газообразного топлива. Расчет проводился по жидкому топливу, с учетом тепла, вносимого в топку, за счет сжигания газообразного топлива. Последовательно был проведен поверочный расчет всех поверхностей нагрева котла: экранов топки, фестона, пароперегревателя, водяного экономайзера, воздухоподогревателя. С учетом того, что парогенератор спроектирован на сжигание другого вида топлива, возникла необходимость в проведении поверочно-конструктивного расчета. При поверочном расчете поверхности нагрева приходится задаваться изменением температуры одной из теплообменивающихся сред (разностью температур на входе и выходе). Этим определяется тепловосприятие поверхности в первом приближении. Далее можно вычислить температуры другой среды на концах поверхности нагрева, температурный напор, скорости газового потока и рабочей среды и все другие величины, необходимые для вычисления тепловосприятия во втором приближении. При расхождении принятого и расчетного тепловосприятий выше допустимого повторяют расчет для нового принятого тепловосприятия. Таким образом, поверочный расчет поверхности нагрева выполняется методом последовательных приближений. Тепловой расчет парогенератора заканчивается определением невязки теплового баланса. В курсовом проекте величина невязки составляет 0,95 %. СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ 1. Тепловой расчет промышленных парогенераторов. / Под ред. В.И. Частухина. – Киев: Вища шк., 1980. – 184 с. 2. Сидельковский Л.Н., Юренев В.Н. Котельные установки промышленных предприятий: Учебник для вузов. – М.: Энергоатомиздат, 1988. – 528 с. 3. Компоновка и тепловой расчет парового котла: Учеб. пособие для вузов/ Ю.М. Липов, Ю.Ф. Самойлов, Т.В. Виленский. – М.: Энергоатомиздат, 1988. – 208 с. 4. Расчет паровых котлов в примерах и задачах: Учеб. пособие для вузов/ А.Н. Безгрешнов, Ю.М. Липов, Б.М. Шлейфер; Под общ. ред. Ю.М. Липова. – М.: Энергоатомиздат, 1991. – 240 с. 5. Методические указания "Расчет объемов и энтальпий воздуха и продуктов сгорания для смеси топлив с применением ЭВМ" по курсу "Котельные установки промышленных предприятий". / Сост.: А.А. Соловьев, В.Н. Евченко. – Мариуполь: ММИ, 1991. – 17 с. 6. Методические указания к выполнению курсового проекта по курсу "Котельные установки промышленных предприятий" для студентов специальности (7.090510)/ Сост.: А.А. Соловьев, В.М. Житаренко – Мариуполь: ПГТУ, 1998. – 40 с. 2. Курсовая Компоновка сборного железобетонного перекрытия 3. Реферат на тему Ebola Virus Essay Research Paper Ebola VirusDescriptions 4. Курсовая Гамма и гамма-гамма каротаж 5. Курсовая на тему Труднорешаемые задачи Последовательный анализ вариантов 6. Курсовая Исполнение натюрморта в стиле модерн 7. Контрольная работа Понимающая социология М. Вебера 8. Реферат на тему Организационные аспекты деятельности судов 9. Курсовая на тему Проблематика роману Т Манна Королівська високість 10. Контрольная работа Особенности сосудистой системы легких. Малый круг кровообращения. Особенности венозной системы о | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
