Проект производственно-отопительной котельной мощностью 57 МВт. Аэродинамический расчет котельного агрегата

3 АЭРОДИНАМИЧЕСКИЙ РАСЧЕТ КОТЕЛЬНОГО АГРЕГАТА

Необходимое разрежение, создаваемое тяговым устройством, зависит от суммы сопротивлений отдельных элементов, входящих в состав котельной установки[3,стр.137]:

                                             (3.1)

где   сопротивление в топочном пространстве котла;

сопротивление газохода конвективного пучка;

сопротивление экономайзера;

сопротивление шибера, установленного на газоходе перед дымососом;

сопротивление борова;

сопротивление дымовой трубы.

3.1 Расчет аэродинамического сопротивления котла ДЕ-25-14ГМ

Аэродинамическое сопротивление на пути прохождения газов в газоходах котельной установки составляется из местных сопротивлений, зависящих от изменения сечения газоходов и их поворотов, и из сопротивления, возникающего вследствии трения и вследствии сопротивления пучков труб.

Сопротивление котельного агрегата складывается:

где  - сопротивление топки котла;

- сопротивление шахматного конвективного пучка;

- сопротивление коридорного конвективного пучка;

- сопротивление водяного экономайзера.

3.1.1 Аэродинамическое сопротивление шахматного конвективного пучкание водяного экономайзера.ого пучка;

перед дымососом 

По чертежу котлоагрегата определяем следующие конструктивные характеристики газохода:

- поперечный шаг труб[1,стр.33]  S₁ = 110 мм;

- продольный шаг труб[1,стр.33]  S₂ = 110 мм;

- число рядов труб по ходу продуктов сгорания z₂ =  25 шт.;

- наружный диаметр и толщина стенки трубы 

- площадь живого сечения для прохода продуктов сгорания[1,стр.33]

F = 1,245 м².

Подсчитываем относительный шаг:

- поперечный                                                            (3.2)

- продольный                                                          (3.3)

Средняя температура дымовых газов[3,стр.137]:

                                                                        (3.4)

где  - температура дымовых газов перед конвективными поверхностями;

- температура дымовых газов за конвективными поверхностями.

Средняя скорость дымовых газов в газоходе[3,стр.137], :

                  (3.5)

где  - расход топлива котельным агрегатом;

- удельный объем продуктов сгорания.

Плотность газов при средней температуре[3,стр.142], :

                                        (3.6)

где  - плотность при температуре 273°С[3,стр.142].

Сопротивление шахматного пучка[3,стр.139],Па:

               (3.7)

где  - сопротивление отдельных элементов установки, связанное с трением газов о стенки труб и прямых каналов[3,стр.142,рис.V.3];

- поправочный коэффициент на расстояние между трубами[3,стр.143,рис.V.3];

 - поправочный коэффициент на диаметр труб[3,стр.142.рис.V.3].

Местные потери в газоходе[3,стр.137],Па:

                                           (3.8)

где   - коэффициент местных сопротивлений, поворот на 180°[3,стр.137].

Полное сопротивление шахматного конвективного пучка,Па:

                                          (3.9)

3.1.2 Аэродинамическое сопротивление коридорного конвективного пучкание водяного экономайзера.ого пучка;

перед дымососом 

По чертежу котлоагрегата определяем следующие конструктивные характеристики газохода:

- поперечный шаг труб[1,стр.33]  S₁ = 110 мм;

- продольный шаг труб[1,стр.33]  S₂ = 110 мм;

- число рядов труб по ходу продуктов сгорания z₂ =  28 шт.;

- наружный диаметр и толщина стенки трубы 

- площадь живого сечения для прохода продуктов сгорания[1,стр.33]

F = 0,851 м².

Подсчитываем относительный шаг:

- поперечный                                                          (3.10)

- продольный                                                        (3.11)

Средняя температура дымовых газов:

                                                                      (3.12)

где  - температура дымовых газов перед конвективными поверхностями;

- температура дымовых газов за конвективными поверхностями.

Средняя скорость дымовых газов в газоходе[3,стр.137], :

              (3.13)

где  - расход топлива котельным агрегатом;

- удельный объем продуктов сгорания.

Плотность газов при средней температуре[3,стр.142], :

                                     (3.14)

где  - плотность при температуре 273°С[3,стр.142].

Коэффициент сопротивления одного ряда труб[3,стр.139]:

где  - поправочный коэффициент на расстояние между трубами[3,стр.140,рис.V.2];

 - коэффициент сопротивления коридорного пучка[3,стр.138].

Коэффициент сопротивления коридорного пучка[3,стр.137]:

Сопротивление коридорного пучка[3,стр.137],Па:

                               (3.15)

Местные потери в газоходе,Па:

           т.к.    - коэффициент местных сопротивлений, нет поворотов.

Полное сопротивление шахматного конвективного пучка,Па:

                                                 (3.17)

3.1.3 Аэродинамическое сопротивление водяного экономайзера

Конструктивные характеристики экономайзера[5,стр.316]:

- длина трубки l_тр = 3000 мм;

- количество труб в ряду  z₁ = 9 шт.;

- количество рядов z₂ = 20  шт.;

- количество труб n = 180  шт.;

-площадь живого сечения для прохода продуктов сгорания F_тр. = 0,184 м^2..

Средняя температура дымовых газов:

                                                                        (3.18)

где  - температура дымовых газов перед экономайзером;

 - температура уходящих дымовых газов.

Средняя скорость дымовых газов в газоходе[3,стр.137] :

             (3.19)

где  - расход топлива котельным агрегатом;

- удельный объем продуктов сгорания.

Плотность газов при средней температуре[3,стр.142], :

                                     (3.20)

где  - плотность при температуре 273°С[3,стр.142].

Сопротивление экономайзера[3,стр.144],Па:

                        (3.21)

Сопротивление котельного агрегата складывается,Па:

3.2 Расчет аэродинамического сопротивления котла КВ-ГМ-20-150

Сопротивление котельного агрегата складывается:

где  - сопротивление топки котла;

- сопротивление первого конвективного пучка;

- сопротивление второго конвективного пучка;

3.2.1 Аэродинамическое сопротивление первого конвективного пучкание водяного экономайзера.ого пучка;

перед дымососом 

По чертежу котлоагрегата определяем следующие конструктивные характеристики газохода:

- поперечный шаг труб[3,стр.39]  S₁ = 64 мм;

- продольный шаг труб[3,стр.39]  S₂ = 40 мм;

- число рядов труб по ходу продуктов сгорания z₂ =  7 шт.;

- наружный диаметр и толщина стенки трубы 

- площадь живого сечения для прохода продуктов сгорания[3,стр.39]

F = 1,94 м².

Подсчитываем относительный шаг:

- поперечный                                                           (3.22)

- продольный                                                           (3.23)

Средняя температура дымовых газов:

                                                                          (3.24)

где  - температура дымовых газов перед конвективными поверхностями;

- температура дымовых газов за конвективными поверхностями.

Средняя скорость дымовых газов в газоходе[3,стр.137], :

               (3.25)

где  - расход топлива котельным агрегатом;

- удельный объем продуктов сгорания.

Плотность газов при средней температуре[3,стр.142], :

                                         (3.26)

где  - плотность при температуре 273°С[3,стр.142].

Сопротивление шахматного пучка[3,стр.139],Па:

                      (3.27)

где  - сопротивление отдельных элементов установки, связанное с трением газов о стенки труб и прямых каналов[3,стр.142,рис.V.3];

- поправочный коэффициент на расстояние между трубами[3,стр.143,рис.V.3];

 - поправочный коэффициент на диаметр труб[3,стр.142,рис.V.3].

Местные потери в газоходе[3,стр.137],Па:

                                        (3.28)

где   - коэффициент местных сопротивлений, поворот на 90°[3,стр.137].

Полное сопротивление шахматного конвективного пучка,Па:

                                             (3.29)

3.2.2 Аэродинамическое сопротивление второго конвективного пучкание водяного экономайзера.ого пучка;

перед дымососом 

По чертежу котлоагрегата определяем следующие конструктивные характеристики газохода:

- поперечный шаг труб[3,стр.39]  S₁ = 64 мм;

- продольный шаг труб[3,стр.39]  S₂ = 40 мм;

- число рядов труб по ходу продуктов сгорания z₂ =  7 шт.;

- наружный диаметр и толщина стенки трубы 

- площадь живого сечения для прохода продуктов сгорания[3