|
|
Н, м
(56)
где Δtб и Δtм – большая и меньшая разности температуры продуктов сгорания и температуры нагреваемой жидкости, 0С
Выбираем к установке чугунный экономайзер ВТИ с длиной труб 1500мм; площадью поверхности нагрева с газовой стороны 2,18 м2; площадью живого сечения для прохода продуктов сгорания Fтр=0,088 м2.
Определяем действительную скорость ωг, м/с, продуктов сгорания в экономайзере
(57)
где υэк – среднеарифметическая температура продуктов сгорания в экономайзере, 0С;
Fэк – площадь живого сечения для прохода продуктов сгорания, м2.
υэк =(274+150) / 2=212
Fэк = z1 Fтр (58)
где z1 – число труб в ряду.
Fэк =5*0,088 = 0,44
Определяем коэффициент теплопередачи К, Вт/(м2·К),
К = Кнсυ. (59)
К = 20*1,02 = 20,4
Определяем площадь поверхности нагрева Нэк, м2, водяного экономайзера
(60)
Определяем общее число труб n, экономайзера
n =Нэк / Нтр (61)
где Нтр – площадь поверхности нагрева одной трубы, м2.
n = 163,6/ 2,18 = 75
Определяем число рядов труб m
m = n / z1 (62)
где z1 – принятое число труб в ряду.
m=75 / 5=15
К установке принимаем 15 рядов труб.
8 Аэродинамический расчет котельного агрегата
Аэродинамический расчет котельной установки ведём по формулам в соответствии с источником [7]
Аэродинамическое сопротивление на пути прохождения газов в газоходах котельной установки складывается из местных сопротивлений, зависящих от изменения сечений газоходов и их поворотов и из сопротивления, возникающего вследствие трения и вследствие сопротивления пучков труб.
Аэродинамическое сопротивление котельной установки Δhк.у, Па, определяется по формуле:
Δhк.у = Δhт + Δhкп1 +Δh кп2+ Δhэк + Δhм.с+Δhна (63)
где Δhт – разряжение в топке, создаваемое дымососом, Па;
Δhкп1 и Δh кп2– сопротивление конвективных пучков, Па;
Δhэк – сопротивление экономайзера, Па;
Δhм.с – местные сопротивления, Па;
Δhна- сопротивление направляющего аппарата, Па.
Δhк.у =30+553+247+162+249+11=1252
Определяем разряжение в топке Δhт, Па, принимаем равным
Δhт = 30
Исходя из источника [7] стр.30.
Определяем сопротивление первого конвективного пучка Δhкп1, Па,
(64)
где rг − плотность дымовых газов в газоходе, кг/м3.
(65)
где rо − плотность дымовых газов при 0 ˚С, кг/м3
θг − средняя температура газов в первом конвективном пучке, ˚С.
(66)
(67)
ωк.2 – скорость продуктов сгорания в газоходе, м/с
(68)
ξк – коэффициент сопротивления конвективного пучка.
ξк= ξ0* z2 (69)
где ξ0 – коэффициент сопротивления одного ряда труб; зависит от величины относительного продольного и поперечного шагов труб.
ξ0=Сσ*СRе* ξгр (70)
где Сσ, СRе, ξгр – значения, определяемые по номограмме, рис VII-6 [7].
Сσ = 0,56. СRе = 1,3. ξгр = 0,48
ξ0=0,56*1,3*0,48=0,4
ξк=0,4*26=10,4
Определяем сопротивление второго конвективного пучка Δhкп, Па, по формуле
(71)
где rг − плотность дымовых газов в газоходе, кг/м3, по формуле
(72)
где rо − плотность дымовых газов при 0 ˚С, кг/м3;
θг − средняя температура газов в конвективном пучке, ˚С, по формуле
(73)
ωк.2 – скорость продуктов сгорания в газоходе, м/с, по формуле
. (74)
ξк – коэффициент сопротивления конвективного пучка, по формуле (69)
ξк= ξ0* z2
где ξ0 – коэффициент сопротивления одного ряда труб; зависит от величины относительного продольного и поперечного шагов труб по формуле (70)
ξ0=Сσ*СRе* ξгр
где Сσ, СRе, ξгр – значения, определяемые по номограмме, рис VII-6 [7].
Сσ = 0,56. СRе = 0,9. ξгр = 0,46
ξ0=0,56*0,9*0,46=0,23
ξк=0,23*26=6,02
Определяем сопротивление экономайзера Δhэк, Па
(75)
где n − число рядов труб по ходу газов; n=15;
rг − плотность дымовых газов в экономайзере, кг/м3.
(76)
Определяем сопротивление двух поворотов под углом 900 и двух поворотов под углом 1800 Δhм.с, Па
(77)
где ξм – коэффициент местных сопротивлений; под углом 900 ξм=1 под углом 1800 ξм=2.
ξм =1*2+2*2 =6
- скорость местных сопротивлений , которая определяется
(78)
rг − плотность дымовых газов местных сопротивлений, кг/м3
(79)
где θм.с − средняя температура газов местных сопротивлений, ˚С, по формуле
(80)
Определяем сопротивление направляющего аппарата, Па
(81)
где ωна – скорость продуктов сгорания в направляющем аппарате, м/с
(82)
F- площадь направляющего аппарата, м2
(83)
θн.а − средняя температура газов в конвективном пучке, ˚С,
9 Выбор тягодутьевых устройств
Выбор дымососа
Для котлов паропроизводительностью 1 тонна и выше рекомендуется устанавливать индивидуальные дымососы. Выбор дымососа производится по формула источника [7].
Определяем производительность дымососа прямого действия по формуле
(84)
где - расчетное количество сжигаемого топлива, кг/ч;
объем дымовых газов перед дымососом, м3/кг;
θдым - температура дымовых газов перед дымососом, ˚С.
м3/с м3/ч.
Определяем расчетный полный напор дымососа Hp, мм вод.ст.,
(85)
где суммарное сопротивление по газовому тракту всех элементов, мм вод.ст.;
разряжение, создаваемое дымовой трубой, мм рт.ст. Принимаем равное 0.
Пересчитываем напор на температуру перемещаемой среды, указанную в каталоге, Hдым, мм вод.ст,
(86)
Определяем мощность электродвигателя для привода дымососа N, кВт
(87)
где − производительность, м3/ч;
− напор, мм вод.ст.;
КПД дымососа, %.
По таблице 14.4 [4] выбираем подходящий по производительности Vр и напору дымосос; выписываем его основные характеристики:
марка дымососа ДН−9
производительность 14,65*103 м3/ч
напор 1,78 кПа
КПД 83 %
масса без электродвигателя 536 кг.
марка электродвигателя 4А160S6
мощность 11 кВт.
Выбор вентилятора
Для котлов паропроизводительностью от 1 тонны и выше рекомендуется устанавливать индивидуальные дутьевые вентиляторы. Расчет ведется по источнику[7].
Из источника [4] выбираем горелку. К установке применяется ГМ-4,5
Определяем полный расчетный напор вентилятора Hp, Па
(88)
где − сопротивление горелки ист. [4];
− сопротивление воздуха, ист. [4].
Па
Определяем производительность вентилятора (количество холодного воздуха забираемого вентилятором) Vд.в, м3/ч по формуле
(89)
м3/см3/ч
Пересчитываем напор на температуру перемещаемой среды, указанную в каталоге, Hдым, мм вод.ст по формуле
Определяем мощность для привода вентилятора Nдв, кВт по формуле
По таблице 14.1 [4] выбираем подходящий по производительности Vр и напору вентилятор; выписываем его основные характеристики:
марка вентилятора ВДН−8
производительность 10,20*103 м3/ч
напор 2,19 кПа
КПД 83 %
масса без электродвигателя 417 кг.
марка электродвигателя 4А-16036
мощность 11 кВт.
10 Расчет дымовой трубы
Расчет дымовой трубы ведем по формулам в соответствии с источником [2].
Определяем выброс оксидов азота MNO2, г/с
(90)
где β1 − безразмерный поправочный коэффициент, учитывающий влияние качества сжигаемого топлива, принимается по таблице 12.3 [2];
