Тепловой расчет котельного агрегата. Расчет конструктивных характеристик котельного агрегата КВ-Рм-2. Конвективные поверхности

Страницы работы

30 страниц (Word-файл)

Фрагмент текста работы

поверочный заключается в проверке соответствия величин всех поверхностей нагрева заданным параметрам работы при наличии готового котельного агрегата.

Элементы котлоагрегата рассчитывают последовательно, начиная с топки, с последующим переходом к конвективным поверхностям нагрева.

Предварительно выполняют ряд вспомогательных расчетов:

–  определяют конструктивные характеристики элементов котла;

–  определяют количество воздуха, необходимого для горения;

–  количество дымовых газов по газоходам котлоагрегата и их энтальпию;

–  составляют тепловой баланс котельного агрегата.

3.1. Расчет конструктивных характеристик котельного агрегата КВ-Рм-2

При поверочном расчете, пользуясь чертежами котельного агрегата, составляют сводку конструктивных характеристик топки, конвективных поверхностей нагрева.

3.1.1. Расчет конструктивных характеристик

1. Поверхность стен топочной камеры:

- передней стены:                                                                                           

FТфр = c × a = 1,185 × 2,12 = 2,512 м2,                                                      (3.1)                                    

где  с – ширина топочной камеры, с = 1,185 м;

а – высота топочной камеры, а = 2,12 м;

- задней стены:

FТз.ст = 1,73 + а × с= 1,73 + 1,185 × 2,12 = 4,239  м2;                               (3.2)                                      

- боковой стены:

FТбок = 2 × d × a = 2 × 2,571× 2,12 = 10,9 м2,                                               (3.3)                                      

где   d – длина топочной камеры, d = 2,571 м;

- пода топки:

FТпод = d × c – 0,85 = 2,571 × 1,185 -0,85 =2,466  м2;                                                                                                                  (3.4)

- потолка топочной камеры:

FТпот = d × c + 1,21 = 2,571 × 1,185 + 1,21 = 4,255 м2;                            (3.5)

Суммарная поверхность стен топочной камеры:

FТст = FТфр + FТз.ст + FТбок + FТпод + FТпот = 2,512 + 4,239 + 10,9 +

+ 2,466 + 4,255 = 24,371м2                                                                     (3.6)                                                                                                                                                                     

2. Лучевоспринимающая поверхность стен топочной камеры:

- передней стены:

HЛфр = FТфр × x = 2,512 × 1 = 2,512 м2,                                                     (3.7)

где  x – угловой коэффициент экрана, для передних экранов x=1 [5];

- задней стены:

HЛз.ст = FТз.ст × x = 4,239 × 0,84 = 3,548  м2,                                             (3.8)

где  x – угловой коэффициент экрана, для задних экранов x=0,84 [5];

- боковой стены:

HЛбок = FТбок × x  = 10,9 × 0,96 = 10,536  м2,                                            (3.9)

где  x – угловой коэффициент экрана, для задних экранов x=0,84 [5];

- пода топочной камеры:

HЛпод =0;                          

- потолка топки:

HЛпот = FТпот × x  = 4,255 × 1 = 4,255 м2.                                                 (3.10)                   

Суммарная лучевоспринимающая поверхность стен топочной камеры:

Л=HЛфр +HЛз.ст +HЛбок +HЛпод +HЛпот =2,512+3,548+10,536+0+4,255=20,851м2 

 3. Объём топочной камеры:

VТ = а × d ×c = 2,12 × 2,571 × 1,185 = 6,456 м3.                                      (3.11)

4. Эффективная толщина излучающего слоя:

                                                   (3.12)

где VТ - объём топочной камеры, м3;

FТст - суммарная поверхность стен топочной камеры, м2.

5. Коэффициент тепловой эффективности :

yср = хср × x,                                                                                     (3.13)       где x – коэффициент, учитывающий загрязнение лучевоспринимающих   поверхностей, для твердого топлива [6], x = 0.55;

                                                        (3.14)

3.1.2. Конвективные поверхности

Диаметр конвективных труб: d тр = 60*3 мм*мм;        

Диаметр стояков:   d ст = 83*3 мм*мм;

Диаметр коллекторов:   d кл = 133*4,5 мм*мм;

1. Поверхность нагрева конвективных труб первого хода:

Н к1.тр. = p × d тр × l × n = 3,14 × 0,06 × 1,487 × 14 = 4,185 м2,                   (3.15)                                                         

где d тр – диаметр конвективных труб, м;

l – длина трубы секции, l = 1.487  м;

n – количество труб, n = 14 шт;

2. Поверхность нагрева конвективных труб второго хода:

Н к2.тр = p × d тр × l × n = 3,14 × 0,06 × 1,487 × 106 = 31,797  м2,               (3.16)                                                                                                                                     

где  n – количество труб, n = 106 шт;

3. Поверхность нагрева конвективных труб третьего хода:

Н к3.тр = p × d тр × l × n = 3,14 × 0,06 × 1,487 × 106= 31,797 м2,                                                                                 

где  n – количество труб, n = 106 шт;

4. Поверхность нагрева конвективных труб четвертого хода:

Н к4.тр = p × d тр × l × n = 3,14 × 0,06 × 1,487 × 80 = 23,988 м2,                                                                                 

где  n – количество труб, n = 80 шт;

5. Поверхность нагрева перепускных труб:

Н п.тр = p × d тр × l × n = 3,14 × 0,06 × 0,3 × 4 = 0,156  м2,                                                                                 

где  l – длина трубы секции, l = 0,3  м;

n – количество труб, n = 4 шт;

6. Поверхность нагрева коллекторов:

Н кл = p × d тр × l × n = 3,14 × 0,133 × 0,1 = 0,01  м2,                                                                                 

где  l – длина коллекторов, l = 0,1  м;

d кл – диаметр коллекторов, d кл = 133 м;

7. Суммарная конвективная поверхность нагрева:

Н кн= Н к1.тр+ Н к2.тр+ Н к3.тр+ Н к4.тр+ Н п.тр+ Н кл=4,185+31,797+31,797+       (3.17)

+23,988+0,156+0,01 = 91,933 м2.

8. Сечение для прохода газов конвективной части:

f к.ч.1 = 0,3925 м2,

f к.ч.2 = 0,3651 м2,

f к.ч.3 = 0,3651 м2,

f к.ч.4 = 0,2738 м2.

9. Эффективная толщина излучающего слоя:

           (3.18) где dн – диаметр конвективных труб, м;

s1 – поперечный шаг труб, s1=0,18 м;

s2 – продольный шаг труб, s2=0,04 м.

3.2. Тепловой расчет котла КВ-Рм-2

3.2.1. Основные исходные данные

Номинальная теплопроизводительность Q= 1,72 Гкал/час = 2МВт.

Параметры воды:

- температура воды на входе в котёл: tвх = 70 °С;

- температура воды на выходе из котла: tвых = 95 °С.

В качестве основного вида топлива приняты древесные отходы.

Состав топлива в процентах по массе приводим в таблице 3.1.

Таблица 3.1.

Расчетный состав топлива

Влажность W

ЗольностьА

Углерод

С

Водород

Н

Азот

NР

Кислород

ОР

Рабочая масса топлива, %

40

0,6

30,3

3,6

0,4

25,1

Сухая масса топлива, %

0

1

50,5

6

0,67

41,83


  Низшая теплота сгорания топлива Qнр = 10240 кДж/кг (2440 ккал/кг)[7]

Высшая теплота сгорания топлива Qвр = 4463,3 ккал/кг=18701,23кДж/кг.

Теплоемкость сухой массы топлива =0,327ккал/(кг×0С)=1,37кДж/кг×0С)

Теплоемкость рабочей массы топлива =0,596ккал/(кг×0С)=2,49 кДж/кг×0С)

Температура топлива tтл = 10 0С [7]

3.2.2. Средние характеристики продуктов сгорания

При тепловом расчете водогрейного котла определяем теоретическое  количество, необходимое для горения и теоретический состав дымовых газов.

Tеоретическое количество воздуха, необходимое для полного сгорания 1 кг топлива:

Vв0=0,0889∙СР+0,265∙НР–0,0333∙ОР = 0,0889∙ 30,3 + 0,265 ∙3,6 –

- 0,0333 ∙25,1=2,812  м3/кг.                                                                    (3.19)

Tеоретический объём азота в дымовых газах:

VN20=0,79 ∙ Vв0 + 0,8 ∙ = 0,79 ∙2,812 + 0,8 ∙=2,225 м3/кг.        (3.20)

Теоретический объём трехатомных газов:

VCO2=1,866∙= 1,866 ∙=0,565 м3/кг .                                         (3.21)

Теоретический объём водяных паров в дымовых газах:

VH2O = 0,111∙HP +0,0124 ∙ WP +0,0161∙Vв0 = 0,111∙ 3,6 + 0,0124 ∙ 40 +

+ 0,0161∙ 2,812 = 0,941 м3/кг .                                                     (3.22)

Полный объём теоретического количества дымовых газов:

Vг = VCO2+ VN20 + VH2O + (α-1)∙ Vв0 = 0,565 + 2,225 + 0,941 +

+(1,35-1)∙2,812=3,731 м3/кг.                                                         (3.23)

Действительные объемы продуктов сгорания рассчитываются с учетом коэффициента избытка воздуха в топке  и объемов присосов воздуха по газоходам котельного агрегата.

Коэффициенты избытка воздуха на выходе из топки котла принимаем для слоевой топки при сжигании дров равным  [6], величину присосов воздуха в газоходах котлоагрегата принимаем в соответствии рекомендациями [6] при номинальной нагрузке:

-  конвективный пучок котла

Действительный суммарный объем продуктов сгорания природного газа определяем (при среднем коэффициенте избытка воздуха в газоходе для каждой поверхности нагрева) по формуле, м33:

.              (3.24)

Результаты расчета действительных объемов продуктов сгорания и их составов по газоходам сводим в таблицу 3.2.

Таблица 3.2

Расчет действительных объемов продуктов сгорания

Наименование

величины

Обозначение

Расчетная

формула

Наименование элементов газового тракта

топка

конвек-тивная часть

1

2

3

4

5

Коэффициент  избытка воздуха в конце топки

1.35

1,4

Присос по элементам тракта

-

0.05

Коэффициент избытка воздуха за элементом тракта

1,35

1,45

Средний коэффициент избытка воздуха

1,35

1,425

Избыточный объем  воздуха, м33

0,984

1,194

Действительный объем водяных паров, м33

0,957

0,959

Действительный объем продуктов сгорания,м33

Vг

4,715

4,856

Продолжение таблицы 3.2

1

2

3

4

5

Объемная доля трехатомных газов в продуктах сгорания

0,1199

0,1164

Объемная доля водяных паров в продуктах сгорания

0,2029

0,1975

Суммарная объемная доля

0,3228

0,3139

3.2.3. Теплосодержание продуктов сгорания

Рассчитываем энтальпию воздуха и продуктов сгорания. Расчет энтальпий продуктов сгорания производим при действительных коэффициентах избытка воздуха после каждой поверхности нагрева для всего возможного диапазона температур согласно рекомендации [6].

Для расчета энтальпий воздуха и продуктов сгорания приведем значения энтальпий компонентов дымовых газов для всего выбранного диапазона температур и сведем их в таблицу 3.3.

                                                                                              Таблица 3.3

Энтальпия компонентов дымовых газов и воздуха.

Температура t,˚С

Энтальпия, ккал/кг

СО2

N2

O2

H2O

Воздух

100

40,573

31,026

31,504

36,038

31,504

200

85,442

62,053

63,723

72,554

63,484

300

133,413

93,556

97,136

110,501

97,375

400

184,248

125,776

131,504

149,403

129,356

500

237,709

158,473

166,826

189,737

163,246

600

291,885

191,885

202,864

230,788

198,091

700

348,687

225,776

239,857

273,747

233,89

800

406,683

260,859

276,85

318,854

269,69

Продолжение таблицы 3.3

1

2

3

4

5

6

900

465,632

296,659

314,797

363,723

305,728

1000

525,537

332,697

352,745

411,695

342,721

1100

586,635

368,735

390,692

459,666

380,668

1200

648,449

404,773

429,594

508,592

418,616

1300

710,501

441,766

468,735

559,666

456,563

1400

773,508

479,714

507,637

610,501

495,704

1500

836,277

516,706

547,494

663,484

535,561

1600

899,284

554,654

587,589

716,468

573,508

1700

963,246

592,601

627,446

770,406

612,649

1800

1027,208

630,549

667,542

825,298

651,551

Энтальпия теоретического объема воздуха для всего выбранного диапазона температур вычисляется по формуле, ккал/кг (кДж/кг):

,                                               (3.25)

где    (ct)в – энтальпия 1м3 воздуха, принимаем по таблице

Похожие материалы

Информация о работе