Реферати

Курсова робота: Перевірочний тепловий розрахунок топки парового казана

Любов у листах знаменитих людей. Сценарій вечора для старшокласників "Любов у листах знаменитих людей" Звучить тема з кінофільму "Історія Любові". На сцену виходять ведучі - хлопчик і дівчинка.

Застосування моделювання для навчання в області комп'ютерних наук. Комп'ютерні системи як об'єкт вивчення і методи дослідження. Процедура комп'ютерного моделювання при дослідженні КС і процесів. Методологія модельного дослідження.

Перевірка цифрового вольтметра Щ-304. Введення. Вимірювання струму і напруги є основними при дослідженні різних пристроїв і при контролі їх роботи. Проте, в радіотехніці переважаюче значення має вимірювання напруги, а до вимірювання струмів вдаються в досить окремих випадках. Це обумовлено тим, що для опису роботи різних радіотехнічних пристроїв використовують переважно напругу, а не струми, і експериментально доводитися вимірювати цю напругу.

Етапи становлення соціології в Росії. МІНІСТЕРСТВО УТВОРЕННЯ РФ ПІВДЕННО-РОСІЙСЬКИЙ ДЕРЖАВНИЙ ТЕХНІЧНИЙ УНІВЕРСИТЕТ (Новочеркаський політехнічний інститут) ВОЛГОДОНСКИЙ ІНСТИТУТ

Проект механоскладальної ділянки виготовлення крана допоміжного гальма локомотива 172. Відкликання Від керівника проекту дипломного проекту студента Тулаева Петра Олексійовича на тему "проект механоскладальної ділянки виготовлення крана допоміжного гальма локомотива 172"

КУРСОВИЙ ПРОЕКТ

«Перевірочний тепловий розрахунок топки парового казана»

Варіант № 29

Завдання

Зробити перевірочний тепловий розрахунок окремих поверхонь нагріву і звести тепловий баланс казана ТП-230:

Характеристика казана ТП-230

1. Номінальна паропроизводительность Dном=229 т/ч= 63,6 кг/з;

2. Температура перегрітої пари tпп=509°З;

3. Тиск перегрітої пари рпп=12,6 МПа;

4. Тиск в барабані казана рбар=13,6 МПа;

5. Температура живлячої води tпв=219°З;

6. Тиск живлячої води рпв=11,5 МПа;

7. Вигляд палива: буре вугілля, родовище Анадирськоє, марка-3Б, класс-Р;

8. Топка має металеву зовнішню обшивку.

1. Опис конструкції казана

По характеру руху робочої середи парогенератор ТП-230 відноситься до агрегатів з природною циркуляцією. Робоча середа безперервно рухається по замкненому контуру, що складається з і труб, що не обігріваються, що обігріваються, сполучених між собою проміжними камерами - колекторами і барабанами. У частині контура, що обігрівається вода частково випаровується, пара, що утворилася відділяється від води в барабанах і, пройшовши через пароперегреватель, подається на турбіну. Частина котлової води, що Випарувалася відшкодовується живлячою водою, що подається живлячим насосом у водяну економайзер і далі в барабан.

Парогенератор ТП-230 виконаний по П-образній схемі. У одній його вертикальній шахті розташована топочная камера, в іншу економайзер і воздухоподогреватель, вгорі в поворотному горизонтальному газоходе розміщується конвективний пароперегреватель.

Характерною особливістю парогенераторів цієї серії є наявність двох барабанів, сполучених по парі і воді між собою пароперепускними трубами. Початкова стадія відділення пари від води відбувається в основному в розділовому барабані меншого діаметра. Подальше осушення пари відбувається в основному барабані більшого діаметра. Водоопускние труби включені в основний барабан біля його нижньою створюючою.

Розміщення над топочной камерою двох барабанів добре компонується з конструкцією топочних екранів. Зверху топка обмежується потолочними трубами, які є продовженням труб фронтального екрана і включаються верхніми кінцями безпосередньо в розділовий барабан.

Димові гази виходять з топочной камери через розведені (фестонированние) в 4 ряди труби заднього екрана, також включені верхніми кінцями в розділовий барабан.

Підіймальні труби працюють один з одним паралельно, однак їх конфігурація, довжина, освітленість факелом різна. Для забезпечення надійної циркуляції їх групують в окремі контури. У контур циркуляції включають підіймальні труби, ідентичні по своєму гідравлічному опору і тепловому навантаженню. Кожний окремий контур має свої опускні труби. У казані ТП-230 16 контурів циркуляції: по 3 контури на бічних екранах і по 5 на фронтовому і задньому екранах.

Пароперегреватель чисто конвективного типу. Регулювання температури перегрітої пари проводиться двома пароохладителями поверхневого типу. Охолоджування і часткова конденсація пари здійснюється за рахунок нагріву частини живлячої води, що відводиться з цією метою з живлячої лінії в пароохладитель.

Двоступеневий економайзер, службовець для підігрівання живлячої води газами, що йдуть, складається з окремих пакетів змійовиків.

Трубчастий воздухоподогреватель, призначений для нагріву дутьевого повітря, що транспортує вугільний пил при спаленні твердого палива і горіння палива, що подається в зону, складається з двох рівнів, між якими розміщується нижня частина (рівень) економайзера.

2. Розрахунок об'ємів продуктів згоряння, об'ємних часткою трехатомних газів і концентрацій золових частинок в газоходах казана. Розрахунок ентальпій повітря і продуктів згоряння палива

2.1 Розрахункові характеристики палива

По табл. I [2], визначаємо склад робочої маси палива, %:

− вогкість WP=22,0;

− зольность AP=13,3;

− сіра +=0,6;

− вуглевод CP=47,9;

− водень HP=3,7;

− азот NР=0,7;

− кисень OP=11,8.

Нижча теплота згоряння =17,92 МДж/кг.

Приведені характеристики, %∙ кг/МДж:

− вогкість WП=5,14;

− зольность АП=3,10.

Коефіцієнт размолоспособностиКло=1,0.

Вихід летучих на горючу масу =47,0 %.

Температура почала розм'якшення золи t2=1460°З; початки жидкоплавкого стану золи t3=1500 °2.2 Теоретичний об'єм повітря

Теоретичний об'єм повітря, м3возд/кг, необхідний для спалення 1 кг палива при а=1 і нормальних фізичних умовах (t=0 °З, р=101325 Па), визначаємо по формулі (2.1) [2]:

м3/кг.

2.3 Теоретичні об'єми продуктів згоряння

Теоретичні об'єми продуктів згоряння, що отримуються при повному спаленні 1кг палива з теоретичною кількістю повітря, м3/кг, визначаємо по формулах (2,2)¸ (2,5) [2]:

2.4 Коефіцієнт надлишку повітря

Коефіцієнт надлишку повітря на виході з топки для камерної топки з твердим видаленням шлаку приймаємо по таблиці, 1.7 [2], ат=1,2.

Присоси повітря в газоходах казана (на виході з газохода) приймаємо по табл. табл. 1.8 [2]:

− присоси повітря в топку;

− присоси повітря в фестон;

− присоси повітря в пароперегреватель I ст.;

− присоси повітря в пароперегреватель II ст.;

− присоси повітря в економайзер II ст.;

− присоси повітря у воздухоподогреватель II ст.;

− присоси повітря в економайзер I ст.;

− присоси повітря у воздухоподогреватель I ст.;

− присоси повітря в систему пилеприготовления.

2.5 Об'єми продуктів згоряння

Об'єми продуктів згоряння, об'ємні частки трехатомних газів і концентрації золових частинок по газоходам казана представлені в табл. 2.1

Таблиця 2.1

Об'єми продуктів згоряння, об'ємні частки трехатомних газів і концентрації золових частинок

Величина і

розрахункова

формула

Газоход

топка, фес- тон

п/п

I ст.

п/п

II ст.

ек.

II ст.

вп.

II ст.

ек.

I ст.

вп.

I ст.

1. Коефіцієнт надлишку повітря за поверхнею нагріву

а¢¢=ат+ ΣΔai

1,2

1,215

1,23

1,25

1,28

1,3

1,33

2. Середній коефіцієнт надлишку повітря в поверхні нагріву

аср=(а¢+а¢¢)/2

1,2

(,2+

+1,215)/2= 1,2075

(,215+

+1,23)/2=

=1,2225

(,23+

+1,25)/2=

=1,24

(,25+

+1,28)/2=

=1,265

(,28+

+1,3)/2=

=1,29

(,3+

+1,33)/2=

=1,315

3. Об'єм водяних пар, м3/кг

= + +0,0161(аср-1)∙

0,778

0,778

0,779

0,781

0,783

0,785

0,787

4. Повний об'єм газів, м3/кг

VГ= +

+1,0161(аср-1)∙

6,500

6,537

6,612

6,698

6,822

6,945

7,069

Величина і

розрахункова

формула

Газоход

грузька, фес- тон

п/п

I ст.

п/п

II ст.

ек.

II ст.

вп.

II ст.

ек.

I ст.

вп.

I ст.

5. Об'ємна частка водяних пар =/VГ

0,120

0,119

0,118

0,117

0,115

0,113

0,111

6. Частка трехатомних газів і частка водяних пар rП= +

0,258

0,257

0,254

0,251

0,247

0,243

0,239

7. Маса димових газів при спаленні твердого і рідкого палива

Gг=1-0,01AP +

+1,306∙аср∙, кг/кг

При спаленні газу:

Gг=+(dГ/1000)+

+1,306 ∙аср ∙, кг/м3

8,493

8,540

8,636

8,747

8,906

9,065

9,357

8. Безрозмірна концентрація золових частинок, кг/кг

µзл= APaун/(100∙)(Gг),

де аун- частка уноса золи з топки (див. табл. 4.6[2]),

аун= 0,95.

0,0149

0,0148

0,0146

0,0144

0,0142

0,0139

0,0135

2.6 Ентальпії теоретичних об'ємів повітря і продуктів згоряння

Таблиця 2.2 Ентальпії продуктів згоряння, кДж/кг (Н- - таблиця)

Поверхня

нагріву

",°З

НГВ=(а−

− 1)·

НГ=+

+(а−1)·+ +Нзл

Нзл

Топочнаякамера,

фестон=1,2

2200

2000

1800

1600

1400

1200

1000

800

20852

18755

16679

14613

12592

10628

8682

6781

16554

14919

13294

11693

10102

8535

6997

5494

3310,8

2983,8

2658,8

2338,6

2020,4

1707,0

1399,4

1098,8

24162,8

22056,2

19614,0

17188,6

14812,4

12487,4

10205,7

7976,7

317,4

276,2

237,0

200,0

152,4

124,3

96,9

Пароперегреватель

I ст. =1,215

1000

800

8682

6781

6997

5494

1504,4

1181,2

10310,7

8059,1

124,3

96,9

Пароперегреватель

II ст. =1,23

1000

800

600

400

8682

6781

4954

3210

6997

5494

4039

2637

1609,3

1263,6

929,0

606,5

10415,6

8141,5

5953,8

5606,0

124,3

96,9

70,8

45,5

Економайзер II ст.

=1,25

800

600

400

200

6781

4954

3210

1560

5494

4039

2637

1299

1373,5

1009,8

659,3

324,8

8251,4

6034,6

3914,8

3890,7

96,9

70,8

45,5

21,4

Воздухоподогреватель II ст. =1,28

600

400

200

4954

3210

1560

4039

2637

1299

1130,9

738,4

363,7

6155,7

3993,9

1945,1

70,8

45,5

21,4

Економайзер I ст.

=1,3

600

400

200

100

4954

3210

1560

770

4039

2637

1299

646

1211,7

791,1

389,7

193,8

6236,5

4046,6

1971,1

974,0

70,8

45,5

21,4

10,2

Воздухоподогреватель I ст. =1,33

400

200

100

3210

1560

770

2637

1299

646

870,2

428,7

213,5

4125,7

2010,1

993,4

45,5

21,4

10,2

Ентальпії теоретичних об'ємів повітря і продуктів згоряння і, визначаємо потабл. п. 4.2 [2]. Ентальпію продуктів згоряння НГ, кДж/кг, при коефіцієнті надлишку повітря а > 1 визначаємо по формулі (2.18) [2].

Примітка. Ентальпії димових газів і повітря і (без урахування ентальпії золи) при а=1 і влагосодержанії повітря 10 г/кг представлені в табл. П 4.2 [2].

Ентальпію золи Нзл, кДж/кг, визначаємо по формулі (4-24) [1].

де (із) зл− ентальпія 1 кг золи, кДж/кг, визначається по табл. XIV [1].

Результати розрахунку ентальпій продуктів згоряння при дійсних надлишках повітря в газоходах приведені в таблиці 2.2 справжнього розрахунку.

3. Тепловий баланс котельного агрегату і визначення витрати палива

3.1 Тепловий баланс котельного агрегату

Складання теплового балансу котельного агрегату полягає у встановленні рівності між кількістю тепла, що поступила в агрегат, званою теплом, що розташовується, і сумою корисно використаного тепла і теплових втрат. На основі теплового балансу обчислюються КПД казана і необхідна витрата палива.

Теплоту 1 кг палива, що спалюється, що Розташовується, кДж/кг, визначаємо по формулі (3.4) [2]

де − нижча теплота згоряння робочої маси палива, МДж/кг;

− фізична теплота палива, кДж/кг, враховується для рідких і сильновлажних твердих топлив, коли WР > 1,6. Для Анадирського вугілля марки 3Б приймаємо =0;

Qвнш− теплота, що підводиться до повітря від зовнішнього джерела, кДж/кг, Qвнш= 0;

Qпф− теплота, що вноситься в топку при розпиленні мазуту парою, кДж/кг, Qпф= 0;

Qк− теплота, що поглинається при спаленні сланців, кДж/кг, Qк=0.

3.2 Втрати теплоти від хімічного і механічного недожога

Втрати теплоти від хімічного і механічного недожога палива q3и q4определяются по табл. 4.6 [2]. Приймаємо для твердого палива q3= 0, q4= 1 %.

3.3 Втрата теплоти з газами,

що йдуть Втрату теплоти з газами, що йдуть q2, %, визначаємо по (3.2) [2].

де - коефіцієнт надлишку повітря за воздухоподогревателем;

− ентальпія газів, що йдуть при коефіцієнті надлишку повітря аухи температурі газів, що йдуть tух;

− ентальпія теоретично необхідної кількості холодного повітря на вході в повітряний тракт (перед калорифером або вентилятором), кДж/кг. Приймаємо tхв= 60°З;

− втрати теплоти з механічним недожогом палива, %.

По табл. 1.4 [2] приймаємо tyx=160 °.

Ентальпію холодного повітря визначаємо по формулі (3.3) [2]:

де tхв=60°З − температура холодного повітря, приймається по [1], стор. 29; табл. 1.5 [2]:

3.4 Втрата теплоти від зовнішнього охолоджування

Втрата теплоти q5от зовнішнього охолоджування через зовнішні поверхні казана при номінальній продуктивності казана Dном= 229 т/ч =63,6 кг/з визначаємо по формулі (3.11) [2]:

3.5 Втрата з теплом шлаків

Втрата з фізичною теплотою шлаків, що видаляються q6при камерному спаленні з твердим шлакоудалением враховується тільки для многозольних топлив, коли АР > 2,5, у відповідності з п. (3.1) [2] Приймаємо q6=0.

3.6 Коефіцієнт корисної дії казана

Коефіцієнт корисної дії казана визначаємо по формулі (3.1) [2]:

η до=100-(6,03+0+1+0,54+0)=92,44 %.

3.7 Витрата палива

Витрата палива В, кг/з, того, що подається в топочную камеру парового казана визначаємо по формулі (3.14) [2]:

де Dпе= Dном- розрахункова паропроизводительность казана, кг/з;

- ентальпія відповідно перегрітої пари, живлячої води і киплячої води в барабані парового казана, кДж/кг;

- витрата пари, що повторно перегрівається, кг/з, (Dвт=0);

- ентальпія пари, що повторно перегрівається відповідно на вході і на виході з пароперегревателя, кДж/кг;

витрата продувочной води з барабанного парового казана, кг/з

Витрата продувочной води з барабана казана визначаємо по формулі (3.15) [2]:

де р = 3% - безперервне продування казана, приймається у відповідності з п. 4.8.27 ПТЕ.

При тиску перегрітої пари рпп=12,6 МПа і tпп=509°З по табл. XXV [1] визначаємо hпп=3392,35кДж/кг.

При тиску живлячої води рп. в.=11,5 МПа і tп. в.=219°З по табл. XXIV [1] визначаємо hп. в.=941,93 кДж/кг.

При тиску в барабані казана рбар=13,6 МПа, tн=334,34°З, по табл. XXIII [1] визначаємо hкип=1556,9 кДж/кг.

Розраховуємо витрату палива:

Розрахункову витрату палива з урахуванням механічного недожога визначаємо по формулі (3.16) [2]:

Коефіцієнт збереження теплоти розраховуємо по формулі (4.24) [2]:

4. Розрахунок теплообміну в топці

4.1 Геометричні характеристики топки

Геометричні характеристики топки визначаємо по кресленню казана ТП-230, враховуючи рекомендації, викладені в з 4.1 [2].

При розрахунку теплообміну в топочной камері її об'єм, м3, визначається по кресленнях казана. Межами об'єму є осьові площини екранних труб або звернені в топку поверхні захисного вогнетривкого шара; в місцях, не захищених екранами - стіни топочной камери. У вихідному перетині камери її об'єм обмежується площиною, що проходить через осі першого ряду труб ширм, фестона або котельного пучка. Нижньою межею об'єму топки є під. При наявності холодної воронки за нижню межу об'єму топки умовно приймається горизонтальна площина, що відділяє її нижню половину (див. мал. 6.1 [1]).

1) Площі поверхонь стін:

де площа відповідно задньої, фронтової і бічної стіни, м2;

площа фестона (площина що проходить через осі першого ряду труб фестона), м2;

м2ширина топочной камери;

м2глубина топочной камери.

Повна поверхня стін:

Поверхня стін, зайнята пальниками:

де м - діаметр вихідної амбразури пальника.

Поверхня стін, зайнята екранами:

2) Об'єм топочной камери:

3) Лучевоспринимающую поверхню стін визначаємо по формулі (6-06а) [1]:

де - площа i-ой стіни, зайнята екраном, м2;

- кутовий коефіцієнт i-го екрана (див. номограмму 1 [1]).

Кутовий коефіцієнт гладкотрубних екранів визначається в залежності від їх конструкції (див. п. 6-06 [1]).

Для фестона =1. Для настінних топочних екранів кутовий коефіцієнт можна розрахувати по формулі (4.31) [2]. Діаметр і крок труб всіх екранів однакові. Тому лучевоспринимающая поверхня екранів обчислюється спільно по одному значенню кутового коефіцієнта. Діаметр екранних труб d= 76 мм, крок труб S= 95 мм, S/d= 1,25. Відносна відстань від труб до стіни /d= 57,5/76 » 0,8.

= 1- 0,2(S/d- 1) = 1- 0,2(95/76 - 1) = 0,95,

де S/d - відносний крок труб настінного екрана;

3) Визначаємо міру екранування топки:

4) Ефективна товщина випромінюючого шара топки розраховується по формулі (6-07) [1]:

де - об'єм топочной камери, м3; Fст− повна поверхностьстен грузькі, м2.

5) Розрахункове теплове напруження топочного об'єму визначаємо по формулі (4.8) [2]:

Допустиме теплове напруження топочного об'єму визначаємо по табл. XVIII [1]: =180 кВт/м3. нормативна вимога виконується.

4.2. Коефіцієнт теплового випромінювання топочной камери

Коефіцієнт теплового випромінювання топочной камери хтвведен замість міри чорноти топки, що застосовувалася раніше ет. Він є радіаційною характеристикою випромінюючого тіла і залежить тільки від його фізичних властивостей і температури.

Поглощательная здатність (міра чорноти) етхарактеризует міра поглинання падаючого випромінювання і додатково залежить від спектра цього випромінювання. Для сірих і чорних тіл ці два коефіцієнти хти етчисленно рівні. Для визначення температури газів на виході з топки розраховують коефіцієнт теплового випромінювання топки xт.xтопределяется коефіцієнтом випромінювання газового факела хф, що заповнює топочний об'єм, і тепловою ефективністю екранних поверхонь уср. хтрассчитивается по формулі (4.36)[2]:

де - коефіцієнт випромінювання газового факела;

- коефіцієнт теплової ефективності екранних поверхонь.

Коефіцієнт випромінювання газового факела хфзависит від температури газів на виході з топки (від абсолютної температури газів на виході з топки). При виконанні розрахунків спочатку задаються по табл. 4.7 [2] (див. стор. 38, 39 [2]), а потім розраховують її значення. Прийняте і розрахункове значення не повинні відрізнятися більш ніж на 100 °1) Коефіцієнт випромінювання газового факела при спаленні твердих топлив визначаємо по формулі (4.37) [2]:

де - оптична товщина поглинання топочной середи;

- коефіцієнт ослаблення (поглинання) променів топочной середою, 1/(м ∙ МПа);

- тиск газів в топочной камері, МПа, для топок, працюючих під розрідженням і з наддувом не більше за 5 кПа, приймають

р= 0,1МПа;

S - ефективна товщина випромінюючого шара, м. (S= 6,62 м).

Коефіцієнт k 1/(м∙ МПа), ослаблення променів топочной середою визначаємо по формулі (4.39) [2]:

де - коефіцієнт ослаблення променів трехатомними газами, 1/(м∙ МПа);

- коефіцієнт ослаблення променів золовими частинками, 1/(м∙ МПа);

− коефіцієнт ослаблення променів коксовий частинками, що горять, по рекомендаціях, викладених в [2] стор. 43, приймаємо =0,5 1/(м∙ МПа).

По формулі (4.40) [2] визначаємо коефіцієнт ослаблення променів трехатомними газами:

де - абсолютна температура газів на виході з топки, До;

- об'ємна частка трехатомних газів, приймається по табл. 2.1 справжніх розрахунки.

По рекомендаціях [2] табл. 4.7 приймаємо температуру газів на виході з топки =1100° [2] визначаємо коефіцієнт ослаблення променів зваженими в топочной середовищі частинками летучої золи:

де - густина димових газів при атмосферному тиску, г/м3, приймаємо rг= 1300 г/м3(1,3 кг/м3);

- ефективний діаметр золових частинок, мкм (dзлопределяется по рекомендаціях, викладених в [2], див. стор. 43). Для ММ принимаемdзл= 16 мкм.

- концентрація золових частинок в потоку газів, кг/кг. Приймається з табл. 2.1 справжніх розрахунки..

Коефіцієнт ослаблення променів топочной середою

Коефіцієнт випромінювання факела (міра чорноти факела) визначається по формулі (4.37) [2] (див. номограмму 2 [2]):

2) Тепловосприятие в топці оцінюється середнім коефіцієнтом теплової ефективності екранів yср.yсропределяют по формулі (4.32) [2]:

де - коефіцієнт теплової ефективності i-го дільниці екрана;

F1, F2, F3, F4, F5, F6- поверхня i-го дільниці екрана (поверхні відповідно задньої, фронтової, 1-ой бічної, 2-ой бічної стіни, амбразур пальників і фестона).

- умовний коефіцієнт забруднення поверхні, приймається по табл. 4.8 [2], х = 0,5; для газу х = 0,65;

- кутовий коефіцієнт екрана, х = 0,95, розраховується по формулі (4.31) [2]. (див. п. 4.1 справжніх розрахунки).

Коефіцієнт теплового випромінювання топки рівний

4.3 Розрахунок температури газів на виході з топки

Адіабатична температура горіння, °З, визначається по корисному тепловиділенню в топці, кДж/кг, при надлишку повітря в топці ат=1,2.

1) Корисне тепловиділення в топці (для розрахунку і V∙)(сср) складається з теплоти палива, що розташовується за вирахуванням топочних втрат і теплоти зовнішнього підігрівання палива і повітря, парового дуття і теплоти рециркулирующих газів. Qтрассчитивается по формулі (4.17) [2]:

де - тепло палива, що розташовується, кДж/кг;,,

- втрати тепла від хімічної і фізичної неповноти згоряння палива і з теплом шлаку;

- тепло що вноситься в топку паровим дуттям, кДж/кг, ();

- теплота, що вноситься повітрям в топку, кДж/кг, визначається по (4.18) [2];

- теплота рециркулирующих газів, кДж/кг, (= 0).

де - ентальпія відповідно гарячого повітря і присосов холодного повітря ззовні.

По рекомендаціях, викладених в [2] табл. 1.6 приймаємо tг. в=350 °С. Ентальпію гарячого повітря визначаємо за даними табл. 2.2 справжніх розрахунки методом інтерполяції:

Корисне тепловиділення в топці:

2) Середню сумарну теплоємність продуктів згоряння кДж/(кг∙○ С) визначаємо по формулі (7.7) [2]. Заздалегідь приймається температуру газів на виході з топки =1100°З (табл. 4.7. [2]).

Для твердих топлив температура газів на виході з топки вибирається з умови попередження шлакування подальших поверхонь нагріву (див. табл. 4.7. [2]). Крім того, для топок з твердим шлакоудалением повинні бути сгранулировани розплавлені микрокапли шлаку до зустрічі їх з трубами на виході з топки. Для цього температура топочних газів на виході з топки повинна бути нижче за температуру t2начала розм'якшення золи (табл. II [1]. Для Анадирського бурого вугілля марки 3Бt2= 1460 °С.

де - адіабатична температура горіння, °З, відповідає умові, коли все корисне тепловиділення сприймається продуктами згоряння (при відсутності теплопотерь топки), визначається за даними табл. 2.2 справжніх розрахунки по відомому значенню Qт. Приймаючи Нг= Qт=19962,2кДж/кг, отримуємо

- ентальпія продуктів згоряння при (визначається по табл. 2.2 справжніх розрахунки)

3) Коефіцієнт М розташування пальників визначаємо по формулі (4.26) [2] (коефіцієнт М враховує відносне положення ядра факела по висоті топки, що впливає на; М залежить від вигляду палива і способу його спалення див. стор. 39, 40 [2]).

При камерному спаленні твердих топлив, М=0,56 - 0,5∙ Хт,

де Хт- коефіцієнт, що характеризує відносну висоту положення зони максимума температур в топці, визначається по формулі (4.28) [2]:

де - висота розміщення пальників, hгор=3,5 м;

- розрахункова висота заповнюючого топку факела (від нижньої частини топки до середини вихідного газового вікна (див. мал. 4.2 [2]);

- поправка, при Dном≤ 110 кг/з приймаємо Dх = 0,1;

Максимальне значення М не перевищує 0,5.

4) Дійсна температура газів на виході з топки, °З, визначається по формулі (7.6) [2]:

де - абсолютна адіабатична температура горіння,

- середній коефіцієнт теплової ефективності екранів;

- повна поверхня стін, включаючи площу пальників; м2;

- коефіцієнт теплового випромінювання топки;

- коефіцієнт збереження теплоти, j =1− [q5/(hк+q5)] = 0,99;

- розрахункова витрата палива (з урахуванням механічного недожога), кг/з.

Отримане значення =1142○ З порівнюємо із заздалегідь прийнятим значенням =1100 °С. Расхожденіє не перевищує + 100 °С. Норматівноє вимогу виконується (стор. 157 [2]).

Приймаємо температуру газів на виході з топки =1142°

6) Кількість тепла сприйнятого в топці:

Тут коефіцієнт збереження теплоти (див. п. 3.7 справжніх розрахунки);

корисне тепловиділення в топці (див. п. 4.3 справжніх розрахунки).

7) Середнє теплове навантаження лучевоспринимающей поверхні нагріву:

Розрахункове теплове напруження топочного об'єму (підраховане раніше, див. п. 4.1 справжніх розрахунки):

5. Розрахунок фестона

5.1 Загальні відомості

Перевірочний тепловий розрахунок фестона зводиться до визначення кількості тепла, що сприймається фестоном. Кількість теплоти, що сприймається фестоном, розраховується по рівнянню теплового балансу і по рівнянню теплопередачі. Результати розрахунків порівнюються, якщо розходження результатів розрахунків по рівнянню теплового балансу і по рівнянню теплопередачі не перевищує 5%, то розрахунок вважається виконаним.

Конструктивно фестон складається з труб заднього екрана, але розміщених із збільшеним поперечним S1=200÷300 мм і подовжнім S2=250÷400 мм кроками. При цьому труби фестона розлучаються в декілька рядів Z2. Іноді фестон виконується з труб більшого діаметра (біля 100 мм), розташованих в один ряд (S1=400÷800 мм).

З розрахунку топки для попередньої поверхні нагріву відомими є температура і ентальпія газів перед фестоном. Температура газів за фестоном приймається з подальшою перевіркою і уточненням її. Крім цього, вона повинна бути пов'язана з умовами забезпечення надійної роботи пароперегревателя. Згідно [2] охолоджування димових газів в фестоне можна заздалегідь прийняти для однорядних фестонов (z2=1) 7-10○ З, для двухрядних - 15-20○ З, для трехрядних фестонов - 30-40○ З і для четирехрядних - 50-60○ З (менше значення для вологого палива, більше - для сухого). Кількість рядів по ходу газів в фестоне Z2принимается з креслення казана.

Температура середи, що обігрівається постійна і рівна температурі кипіння при тиску в барабані казана, температурний натиск визначається по формулі:

де = 0,5() - середня температура газів в фестоне,○ З; tн− температура кипіння при тиску в барабані.

Середня швидкість газів в фестоне, величина, яка необхідна для визначення коефіцієнта тепловіддачі конвекцією, визначається з вираження (6.7) [2]. Об'єм газів на одиницю палива Vгопределяется по надлишку повітря на виході з топки.

Площа живого перетину для проходу газів визначається з креслення з використанням мал. 5.1.

де ℓ ф- висота газового вікна, де розміщений фестон, м; а - ширина казана по фронту, м; d- діаметр труб (визначається з креслення); Z1− число труб в одному ряду.

Якщо відстань від крайньої труби фестона дорівнює поперечному кроку S1, то

Z1= а/S1− 1.

Якщо вказана відстань дорівнює S1/2, то

Z1= а/S1.

Коефіцієнт тепловіддачі конвекцією при поперечному що обтікаються визначається в залежності від форми пучка (коридорний або шаховий) по мал. 6.4, 6.5 [2]. При косому що обтікаються коридорних пучків з кутом між напрямом потоку і осями труб < 80○ З отримана з номограмми величина множиться на 1,07.

Коефіцієнт тепловіддачі випромінюванням визначається по формулах (6.35), (6.37) [2] або номограмме 18 [1], див. мал. 6.14 [2].

Ефективна товщина випромінюючого шара визначається по формулі:

Кроки труб визначаються по дійсній відстані між осями труб з креслення. При конструкторському розрахунку згідно [1] рекомендуються наступні кроки труб фестона S1≥ 300, S2≥ 200 мм.

Випромінювання газових об'ємів на фестон не враховується. Температура забрудненої стінки обчислюється по формулі:

t3= tн+ ∆t,

де ∆t= 80○

У всіх випадках коефіцієнт тепловіддачі для фестона визначається по формулі:

де − коефіцієнт теплової ефективності.

Для фестонов казанів великої потужності і розвинених котельних пучків казанів малої потужності в залежності від роду палива приймаються в діапазоні 0,5÷0,7 по таблиці 7.4, 7.5 [1], табл. 6.4 [2].

Коефіцієнт тепловіддачі від газів до стінки для фестона визначається по формулі:

де ξ − коефіцієнт використання поверхні.

Повна теплообмінна поверхня фестона:

Для розрахунку кількості теплоти, що передається від газів до фестону за рахунок конвективного теплообміну Qт, по формулі (6.1) [2] як розрахункова поверхня нагріву приймається повна теплообмінна поверхня фестона.

При перевірочному розрахунку по рівнянню теплопередачі визначається кількість теплоти, передана поверхні фестона Qт, і порівнюється з величиною тепловосприятия фестона Qф, яка складається з двох складових: теплоти, безпосередньо відданої газами при їх охолоджуванні від до теплоти, отриманої фестоном випромінюванням з топки.

Q=

5.2 Геометричні параметри фестона

Геометричні параметри фестона приймаються за паспортними даними казана:

− зовнішній діаметр трубdH= 76 мм;

− число рядів труб по ходу руху газів Z2= 4;

− поперечний крок труб S1= 380 мм;

− подовжній крок труб S2= 400 мм;

− розташування труб - шахове;

− розмір поверхні нагріву Fф=164 м2;

− живий перетин для проходу газів f=50,3 м2.

5.3 Розрахунок ентальпії димових газів на виході з фестона

Температуру димових газів перед фестоном приймаємо рівній температурі газів на виході з топки.

==1142°З,

= =11830,9 кДж/кг.

Температуру димових газів за фестоном визначаємо по формулі:

= - Dф=1142−70=1072°З,

де приймаємо D=70°З - охолоджування газів в фестоне.

приймається у відповідності з табл. II-1 [1].

Ентальпія димових газів на виході з фестона:

5.4 Розрахунок теплоти, що сприймається фестоном, по рівнянню теплового балансу

Теплота, що сприймається фестоном, складається з двох складових:

Qф= Qб. ф+Qл. ф.

1) Теплота, віддана газами Qб. ф, кДж/кг, розраховується по формулі (5.5) [2] по (рівнянню теплового балансу):

де - коефіцієнт збереження теплоти, враховує втрати теплоти поверхнею нагріву в довкілля, j = 0,99;

- ентальпія газів відповідно на вході в фестон і на виході з фестона, кДж/кг;

- зміна коефіцієнта надлишку повітря в поверхні охолоджування (фестона), Da=0;

- ентальпія присасиваемого повітря, кДж/кг.

2) Теплота Qл. ф, кДж/кг, отримана фестоном випромінюванням з топки, визначається по наступній формулі:

де - кутовий коефіцієнт трубного пучка, враховує те, що не все тепло, що випромінюється з топки, сприймається фестоном. визначається по мал. 5.19 [2]. При S1/d= 380/76 = 5 для шахового розташування труб приймаємо Хф= 0,74;

- теплота випромінювання з топки на фестон, кДж/кг.

Теплоту випромінювання з топки на фестон визначаємо по формулі (5.24) [2]:

де - коефіцієнт розподілу теплового навантаження по висоті топки, визначається по табл. 4.10 [2], приймаємо hв=0,8;

- середнє теплове напруження поверхні нагріву топочних екранів, кВт/м2(див. п. 4.3 теперішніх часи до/пр. або (4.49) [2]);

- лучевоспринимающая поверхня фестона,,

Середнє теплове напруження поверхні нагріву, кВт/м2, топочних екранів визначаємо по формулі (4.49) [2]:

де - питоме тепловосприятие топки, кДж/кг, визначається по формулі (4.23) [2]:

Тепло, отримане фестоном випромінюванням з топки:

5.5 Розрахунок теплоти, що сприймається фестоном, теплопередачею

Кількість тепла, кДж/кг, що передається фестону за умовою теплопередачі визначаємо по формулі (6.1) [2]:

де - розрахункова теплообмінна поверхня фестона, м2;

- коефіцієнт теплопередачі, Вт/(м2К);

- усереднений по всій теплообмінній поверхні температурний натиск, °З;

- розрахункова витрата палива, кг/з.

1) Усереднений температурний натиск визначаємо по рекомендаціях, викладених в [2] (див. стор. 148), при незмінній температурі одній з серед. Температуру пароводяної суміші в фестоне визначаємо по табл. XXIII [1] як температуру насичення при тиску в барабані казана рбар= 13,6 МПа, tф= 334,34°З:

Усереднений температурний натиск визначаємо по формулі (6.47) [2]:

2) Розрахункову швидкість м/з, газів в фестоне визначаємо по формулі (6.7) [2]:

де - повний об'єм газів при спаленні 1 кг палива при 0,1 МПа і 0°З, визначуваний по середньому надлишку повітря в газоходе, м3/кг, (табл. 2.1 справжніх розрахунки);

- середня температура димових газів в газоходе, °З, (визначається як полусумма температур газів на вході в поверхню нагріву і на виході з неї);

- живий перетин фестона (перетин для проходу газів), м2.

3) Коефіцієнт теплопередачі, Вт/(мК), визначаємо по наступній формулі (див. табл. 6.1 [2]):

де у- коефіцієнт теплової ефективності, приймається по табл. 6.4 [2], у=0,65;

- коефіцієнт тепловіддачі від газів до стінки, Вт/(мК).

4) визначається по формулі (6.5) [2]:

де - коефіцієнт використання поверхні нагріву, враховує неравномерноеомивание поверхні газами (див. стор. 119 [2]), приймаємо х=1;

- коефіцієнт тепловіддачі конвенцій від газів до поверхні нагріву, Вт/(мК);

- коефіцієнт тепловіддачі випромінюванням продуктів згоряння, Вт/(мК).

5) Коефіцієнт тепловіддачі конвекцією, Вт/(мК), для шахових гладкотрубних пучків визначаємо по формулі (6.10) [2], за даними стор. 125 [2]:

де - коефіцієнт тепловіддачі конвекцією, Вт/(мК), визначається по мал. 6.5 стор. 124 [2] (для шахових трубних пучків при поперечному обмиванні);

- поправка на число поперечних рядів труб по ходу газів, при Z2³10, З = 1 (див. стор. 125 [2]);

- поправка на компонування пучка, визначається в залежності від відносних кроків s1 і s2 труб пучка. визначається по мал. 6.5 [2].

Сф− поправка на фізичні характеристики потоку, (див. мал. 6.5 [2]).

Відносні кроки труб фестона розраховуємо по формулах:

визначаємо по рис 6.5 [2], приймаємо =0,9.

При Z2 < 10 і s1³ 3,0

Сфопределяем по малюнку 6.5 [2]:

при, приймаємо Сф=0,97;

при приймаємо =51,0 Вт/(мК)..

6) Коефіцієнт тепловіддачі випромінюванням Вт/(мК), продуктів згоряння визначаємо по формулі:

де коефіцієнт тепловіддачі випромінюванням, Вт/(мК), визначається по мал. 6.14 [2]; по відомій температурі стінки фестона і середній температурі газів;

- коефіцієнт теплового випромінювання газової середи (міра чорноти продуктів згоряння для запиленного потоку), визначається по температурі димових газів по формулі (4.37) [2]:

Тут - сумарна оптична товщина продуктів згоряння, визначається по формулі (6.38) [2]:

Ефективну товщину S випромінюючого шара для гладкотрубних пучків визначаємо по формулі (6.40) [2]:

р = 0,1 МПа - тиск в топочной камері.

Коефіцієнт ослаблення променів трехатомними газами визначаємо по формулі (4.40) [2] при.

казан паровий ентальпія тепловий баланс

Коефіцієнт ослаблення променів частинками золи визначаємо по формулі (4.41) [2] при (див. табл. 2.1 справжніх розрахунки)..

Коефіцієнт теплового випромінювання (міра чорноти) газового потоку.

Коефіцієнт тепловіддачі випромінюванням продуктів згоряння рівний:

Тут =260 Вт/(м2∙ К) визначається по мал. 6.14 [2] при середній температурі газів в фестоне υ ср=1107 °З і температурі забрудненої стінки труб фестонаt3= tн+ Δt=334,34+80=414,34 °

де ξ - коефіцієнт використання поверхні, ξ = 1.

Коефіцієнт теплопередачі визначаємо по формулі:

Кількість тепла, що передається фестону за умовою теплопередачі визначаємо по формулі:

5.6 нев'язка балансу теплот

нев'язка балансу теплот для фестона розраховується по формулі:

Нев'язка теплового балансу для фестона не перевищує допустимого значення ±5 %, розрахунок фестона вважається закінченим.

Бібліографічний список

1. Кудинов А. А., Зіганшина С. К. Проверочний тепловий розрахунок топки парового казана. Методичні вказівки до курсового проекту. Самара 2006 СамГТУ. 35 з.

2. Тепловий розрахунок казанів (нормативний метод). М.: НПО ЦКТИ 1998. 297 з.

3. Липов Ю. М., Самойлов Ю. Ф., Віленський Т. В. Компоновка і тепловий розрахунок парового казана. М.: Енергоатомиздат, 1988. 208 з.