По результатам расчетов выполняем построение графика зависимости энтальпий продуктов сгорания Н от температуры Т.
4. Тепловой баланс котла
4.1 Определяем потерю тепла с уходящими газами
Расчет теплового баланса котельного агрегата выполняем по формулам в соответствии с источником 1.
При работе парового котла вся поступившая в него теплота расходуется на выработку полезной теплоты, содержащейся в паре, и на покрытие различных потерь теплоты.
4.1.1 Определяем потерю теплоты с уходящими газами q2, %,
где: - энтальпия уходящих газов при tух и , (кДж/м3)
Н0хв. –энтальпия воздуха, поступающего в котлоагрегат (кДж/м3)
tх.в. – температура холодного воздуха, равна 30ºС = 303 К
Qрн –низшая теплота сгорания топлива 36680 (кДж/м3), источник 1, табл. 2.2
q4 – потери теплоты от механического недожога, %, для газа q4 = 0
Н0хв.= 39,8*V0
где: V0 – теоретический объем сухого воздуха
Н0хв.= 39,8*9,7 = 386,06
- определяется по таблице 2, при соответствующих значениях и выбранное температуре уходящих газов tух =155°С,
Нух =2816,86
4.1.2 Потери теплоты q3, q4, q5 принять согласно источнику 1.
q3 - потеря теплоты от химической неполноты сгорании, q3 = 0,5 %, таблица 4.4, источник 1.
q4- потеря теплоты от механической неполноты горения, q4 = 0
q5 -потеря теплоты от наружного охлаждения, определяется по номинальной производительности парогенератора (кг/с), D=6,5 т/ч
по таблице 4-1, источник 2, находим q5=2,4 %
4.1.3 Потери с физическим теплом шлаков q6 % определить по формуле:
где: - доля золы топлива в шлаке, =1-, - принимается по таблице 4.1 и 4.2, источник 1.
4.1.4 Определить к.п.д. брутто.
К.П.Д брутто можно определить по уравнению обратного баланса, если известны все потери:
ηбр= 100 – (q2+q3+q4+q5+q6)
ηбр= 100 – (6,26+0,5+2,4)=90,84
4.1.5 Определим расход топлива, (кг/с и т/ч), подаваемого в топку котла:
где: – расход топлива подаваемого в топку парогенератора
– располагаемая теплота, 36680 (кДж/кг)
– полезная мощность парового котла (кВт)
Qпг=Дн.п(hнп-hпв)+0,01pДн.п(h - hпв)
Где: Дн.п –расход выбранного насыщенного пара,
hп.в - энтальпия питательной воды, 4,19*100 =419
hнп – энтальпия насыщенного пара, hнп=2789
h – энтальпия перегретого пара, h= 826
р – продувка парогенератора, 3,0 %
Qпг=1,8(2789-419)+0,01*3*1,8(826- 419)=4287,98
Определим расчетный расход топлива, Вр
Вр=Впг(1-q4/100),
Вр= Впг=0,129
Определяем коэффициент сохранения теплоты:
5. Расчет топочной камеры
Расчеты топочной камеры производятся по формулам с источника 1.
Задаем температуру продуктов сгорания на выходе из топки t”Т=1100°С.
Для принятой по таблице 2 определяем энтальпию продуктов сгорания на выходе из топки Н”Т=18298,74 кДж/м3
5.1 Определим полезное тепловыделение в топке,QТ (кДж/м3).
где: –теплота, вносимая в топку воздухом, (кДж/м3)
Qв=α”Т*Н0хв
где: Н0хв – энтальпия теоретического объема воздуха, (кДж/м3)
Н0хв =386,06
Qв=1,1*386,06=424,7
5.2 Определим коэффициент тепловой эффективности экранов,
где: Х- угловой коэффициент, показывающий какая часть лучистого полусферического потока, испускаемого одной поверхностью, падает на другую поверхность и зависящей от формы и взаимного расположения тел, находящихся в лучистом теплообмене; значение Х определяется по рис 5,3 источник 1,
Х=0,98
– коэффициент, учитывающий снижение тепло воспламенения экранных поверхностей нагрева, принимаем по таблице 5.1, источник 1
=0,65
5.3 Определяем эффективную толщину излучающего слоя, s (м)
S=3,6 VT / FСТ
где: VТ – объем топочной камеры, (м3). VТ= 11,2 источник 1, таблица 2,9.
FСТ –поверхность стен топочной камеры, (м2). FСТ=29,97 источник 1, таблица 2,9.
S=3,6 *11,2/ 29,97=1,35
5.4 Определим коэффициент ослабления лучей k, (м*Мпа)-1
k =kГrп+kс
где: rп – суммарная объемная доля трехатомных газов ,берется из таблицы 1,
rп=0,2068
kГ – коэффициент ослабления лучей трехатомных газов, (м*Мпа)-1
где: rН2О –объемная доля водяных паров, берется из таблицы, rН2О=0,188
Т”Т –абсолютная температура на выходе из топочной камеры, К, Т”Т =1373
рп - парциальное давление трехатомных газов, МПа;
рп = rп*р
р –давление в топочной камере котлоагрегата (для агрегатов, работающих без наддува, принимается р = 0,1 МПа).
рп =0,277 *0,1=0,0277
kс – коэффициент ослабления лучей сажистыми частицами, (м*Мпа)-1
где: Нр,Ср – содержание углерода и водорода в рабочей массе жидкого топлива.
k = 8,38*0,2068+1,377 =3,11
5.5 Определяем степень черноты факела, αф.
Для жидкого и газообразного топлива степень черноты факела определяется по формуле:
аф =mасв+(1-m)аГ
где: m- коэффициент, характеризующий долю топочного объема, заполненого светящейся частью факела, принимаем по таблице 5,2 источник 1, m = 0,119.
асв ,аГ – степень черноты светящейся части факела и несветящихся трехатомных газов, какой обладал бы при заполнении всей топки соответственно только светящимся пламенем или только несветящемся трехатомными газами:
Определяем степень черноты светящейся части факела, αГ
е –основание натуральных логарифмов, е=2,718
асв=1-2,718 –(8,84*0,277+1,377)0,1*1,35 =0,41
Определяем степень черноты светящейся части факела и несветящихся трехатомных газов, αГ;
αГ=1-2,718 - 8,84*0,277*0,1*1,35 = 0,28
аф =0,119*0,41+(1-0,119)0,28=0,296
5.6 Определяем степень черноты топки, αТ
5.7 Определяем параметр М в зависимости от относительного положения максимума температуры пламени по высоте топки.
Для газа принимаем:
М=0,48
5.8 Определяем среднею суммарную теплоемкость продуктов сгорания на 1 м3 газа при нормальных условиях, VСср, [кДж/(м3*К)].
где: Та – теоретическая (адиабатная) температура горения, К, определяется по таблице 2 по значению QТ , равному энтальпии продуктов сгорания, Н Та=2071+273=2344
Т”Т – температура (абсолютная) на выходе из топки, принятая по предварительной оценке, К
Т”Т=1373
Н”Т –энтальпия продуктов сгорания берется из таблицы 2 при принятой на выходе из топки температуре, кДж/кг
Н”Т =18298,74
QТ – полезное тепловыделение в топке
QТ=36921,3
5.9 Определяем действительную температуру на выходе из топки,(°С) по номограмме (рис. 5,7) источник 1
6. Расчет конвективных пучков
6.1 Расчет первого конвективного пучка
Расчет конвективных пучков производится по формулам с источника 1.
Предварительно принимаем два значения температур после рассчитываемого газохода = 400°С и = 300 °С. Далее весь расчет ведем для двух принятых температур.
6.1.1 Определяем теплоту Q6 ,кДж/кг, отданную продуктами сгорания
Q6= (Нi + Н” + ∆αк*Нoпрс)
где: – коэффициент сохранения теплоты
Нi – энтальпия продуктов сгорания на выходе в поверхность нагрева, кДж/м3, определяется по таблице 2 при температуре и коэффициенте избытка воздуха после топочной камеры.
Нi = 18408,48
Н” – энтальпия продуктов сгорания после рассчитываемой поверхности нагрева, кДж/м3
∆αк – присос воздуха в поверхность нагрева
Нoпрс – энтальпия присасываемого в конвективную поверхность нагрева воздуха, при температуре воздуха 30°С , кДж/м3
QБ= (Нi - Н” + ∆αк*Нoпрс)
Q400 Б=0,974(18408,48-6391,52+0,05*386,06)=11723,3
Q300 Б=0,974( 18408,48-4737,4+0,05*386,06)=13334,4
6.1.2 Определяем расчетную температуру потока , °С, продуктов сгорания в газоходе
где: - температура продуктов сгорания на входе в поверхность нагрева, °С
- температура продуктов сгорания на выходе из поверхности нагрева, °С
6.1.3 Определяем температуру напора ∆t, °С
∆t = - tк
где: tк – температура охлаждающей среды, для парового котла принимаем равной температуре кипения воды при давлении в котле, °С
∆t = - tк
∆t400 =
∆t300 =
6.1.4 Определяем среднюю скорость ωГ , м/с, продуктов сгорания в поверхности нагрева
где: Вр – расчетный расход топлива, кг/с
F – площадь живого сечения для прохода продуктов сгорания, м2
VГ – объем продуктов сгорания на 1 кг жидкого топлива
- средняя расчетная температура продуктов сгорания, °С
6.1.5 Определить коэффициент теплоотдачи конвекцией αк , Вт/(м2*К), щт продуктов сгорания к поверхности нагрева, при поперечном омывании коридорных пучков
αк= αнсzсsсф
где: αк –коэффициент теплоотдачи, определяется по номограмме рис.6,1
источник 1 при поперечном обмывании коридорных пучков
α400 к=67
α300 к=58
сz – поправка на число рядов труб по ходу продуктов сгорания; определяется по номограмме рис. 6,1 источник 1 при поперечном обмывании коридорных пучков
с400 z=0,98
с300 z=0,98
сs – поправка на компоновку пучка; определяется по номограмме рис.6,1 источник 1 при поперечном обмывании коридорных пучков
с400 s=1
с300 s=1
сф – коэффициент, учитывающий влияние изменения физических параметров потока; определяется по монограмме рис. 6,1 источник 1 при поперечном обмывании коридорных пучков
с400 ф=1,04
с300 ф=1,03
α400 к= 67*0,98*1*1,04=68,3
α300 к= 58*0,98*1*1,03=58,5
6.1.6 Определяем степень черноты газового потока , a , по номограмме рис. 5.6 источник 1,
Страницы: 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8
