Xreferat.com » Рефераты по теплотехнике » Тепловой расчет котла Е-75-40ГМ

Тепловой расчет котла Е-75-40ГМ

src="https://xreferat.com/image/93/1307050040_57.gif" alt="" width="1634" height="634" align="BOTTOM" /> ; - площади участков стен i – ого экрана, не защищенных трубами.


Площадь стен топки:


F тст = Fфст + Fф’ст + 2*Fбст + Fзст + Fз’ст + Fок =

= 77,63 + 13,58 + 102,7 + 44,5 + 14,45 + 23,12 = 276 м2.


Тогда среднее значение коэффициента тепловой эффективности для топки:


ψср = [0,6045*(77,632,625) + 0,2*13,58 + 2*0,6045*51,35 +

+0,6045*44,5 + 0,2*14,45 + 0,65*23,12] / 276 = 0,507.


Активный объем топочной камеры определяют по формуле:


Vт = Fбст* bт = 51,35*5,78 = 297 м3 (5.2)


Эффективную толщину излучающего слоя в топке определяют по формуле:


Sт = 3,6 * Vт / F тст = 3,6*297 / 276 = 3,874 м. (5.3)


    1. Расчет теплообмена в топке.


      1. Расчет основан на приложении теории подобия к топочным процессам. Расчетная формула связывает безразмерную температуру газов на выходе из топки с критерием Больцмана Bо, степенью черноты топки и параметром M, учитывающим характер распределения температур по высоте топки и зависящим от относительного местоположения максимума температур пламени, который определяется схемой размещения и типом горелок. При расчете используется в качестве исходной формулы:


, (5.4)


где θт - безразмерная температура на выходе из топки;

Тт = vт+273 – абсо­лютная температура газов на выходе из топки, K;

Ta = νa+273 – температура газов, которая была бы при адиабатическом сгорании топлива;

aт – сте­пень черноты топки;

М – параметр, учитывающий характер распределения температур по высоте топки;

Во – критерий Больцмана определяется по формуле:


(5.5)


Из формул (5.4) и (5.5) выводится расчетная формула для опреде­ления температуры газов на выходе их топки υт:



  • коэффициент сохранения тепла;

  • - расчетный расход топлива;

  • - расчетная площадь стен топки;

  • - средний коэффициент тепловой эффективности экранов;

  • - коэффициент излучения абсолютно черного тела, ;

  • - средняя суммарная теплоемкость продуктов горения 1 кг топлива в интервале температур газов от до , .


      1. Определяется полезное тепловосприятие в топке Qт и соответствующая ей адиабатическая температура горения Та.


(5.7)


где Qpp, q3, q4 – по данным пункта 3, q6 – в данном случае не учитывается.

Количество тепла вносимое в топку с воздухом:


Qв = Qгв + Q= (αт'' - Δαт - Δαпл)∙Iгво + (Δαт + Δαпл)∙Iхво, (5.8)


где Iгво и Iхво – энтальпии теоретических объемов воздуха соответственно горячего и холодного: I0гв = 636 ккал/кг; I0хв = 95 ккал/кг. Присосы из табл. 1.1. αпл = 0.05 – присос в топку (из [2, табл.2.3]).


Qв = (1.1 - 0.05) · 636 + 0,05· 95 = 672,5 ккал/кг.


Подставляя все данные в (5.7) получаем:


Qт = 9548,44*(100 – 0,5)/100 + 672,5 = 9567,88 ккал/кг


Полезное тепловыделение в топке Qт соответствует энтальпии га­зов Iа, которой они располагали бы при адиабатическом сгорании топли­ва, т.е. =, по значению которой из таблицы 2.2. находят адиабатическую температуру горения при

Iт=9567,8 Vа=1991oС


      1. Параметр М, характеризующий температурное поле по высоте топки, определяется по формуле


М = А – В - xт, (5.9)


где А = 0.54 и В = 0.2 – опытные коэффициенты.

Относительное положение максимума температур факела в топке определяется по формуле

xт = xг +Δх, (5.10)


где xг = hгг – относительный уровень расположения горелок, представляющий собой отношение высоты расположения горелок (от пода топки) к общей высоте топки (от пода топки до середины выходного окна из топки); hг=2,142м, xг = 0.2279


Xг=0,54-0,2*0,2279=0,49


      1. Степень черноты ат и критерий Больцмана Во зависят от ис­комой температуры газов на выходе из топки υт''.

Ориентировочно примем υт'' = 1000°С; при этом Iт'' = 4461 ккал/кг.

Среднюю суммарную теплоемкость продуктов сгорания 1 кг топ­лива от υa до υт'' определяют по формуле


(Vc)ср = (Qт-I’’т)/(υа’’т) = (9567,8–4461)/(1991–1000) = 5,21 ккал/(кг*°C), (5.11)


где – энтальпия продуктов горения 1 кг топлива для принятой нами температуры газов , определяем по таблице 2.2 при


      1. Степень черноты топки определяется по формуле

(5.12)


где аф- эффективная степень черноты факела.


При камерном сжигании жидкого топлива основными излу­чающими компонентами являются трехатомные газы (С02 и H2O). В этом случае аф определяется по формуле

(5.13)


kг = 0.5 (м∙кгс/см2)-1 - коэффициент ослабления лучей топочной средой определяется по номограмме 3 [2, рис.2.4].

В зависимости от rH2O = 0,182 произведение


Рп∙Sт = 1.05 (м∙кгс/см2),


где Pп = P*rп = rп = 0,27 кгc/cм2 (P = 1 кгс/см2).


Пo (5.13) aф = 1 – e–0,2377*1*3,746 = 0,5917.

По (5.12)


Kc – коэффициент ослабления лучей сажистыми частицами











      1. Подставляя М, аф, ат, (Vc)cp в формулу (5.6), получаем:

Так как полученная υт'' = 1059°C менее чем на 100 градусов отличается от υт'' = 1000°C, принятой в начале расчетов, то принимаем υт’’ = 1059°С и Iт''=4720 ккал/кг.


      1. Определяется количество тепла, переданное излучением топ­ке по формуле

Qл = φ(Qт – I’’т) = 0,9919*(9567,8 – 4720) = 4807 ккал/кг (5.15)


      1. Удельное тепловое напряжение объема топки рассчитывается по формуле

qV = Bр*Qрр / Vт = 5923,8*8940 / 297 = 178,3 Мкал/(м2*ч) (5.16)


Удельное тепловое напряжение сечения топки в области горелок рассчитывается по формуле

(5.17)


где f = bфст*bбст = 5,87*5,02 = 29,4674 м2 – сечение топки.


  1. Поверочный расчет фестона.


    1. По чертежам и эскизу составляют таблицу 6.1. конструктивных размеров и характеристик фестона, определяем расчетную поверхность и площадь живого сечения для прохода газов. Конструктивные размеры определяем для каждого ряда труб фестона и для поверхности в целом.

    2. Конструктивные размеры и характеристики фестона. Длина трубы li определяется по осевой линии трубы с учетом ее конфигурации. Поперечный шаг S1 равен восьми шагам заднего экра­на.


Площадь живого сечения для прохода газов в каждом ряду опре­деляется по формуле


Fi=ai*b-z1*linp*d, (6.1)

где – длина проекции трубы на плоскости сечения, проходящую через ось труб рассчитываемого ряда, м;

- высота газохода, м;

- ширина газохода, м(одинакова для всех рядов фестона);

- количество труб в ряду;

d - наружный диаметр труб, м.

,,, d берем из таблицы 6.1 для соответствующего ряда фестона:

Так как Fвx и Fвых отличаются менее чем на 25%, Fcp находится усреднени­ем:


Fср = (Fвх+Fвых)/2


Таблица 6.1.

Конструктивные размеры и характеристики фестона


Наименование величин Обозна-чение Еди-ница Ряды фестона Для всего фестона
1 2 3 4
Наружный диаметр труб d м 0,06 0,06 0,06 0,06 0,06
Количество труб в ряду

z1

- 18 18 18 17 -
Длина трубы в ряду

li

м 4,1 4.1 4.2 4.3 -

Шаг труб:

поперечный (поперёк движения газов)

продольный (вдоль движения газов)

S1

м 0,3 0,3 0,3 0,3 0,3

S2

м - 0,21 0,21 0,21 0,21
Угловой коэффициент фестона

xф

- - - - - 1
Расположение труб (шахматное, коридорное) - - Шахматное
Расчётная поверхность нагрева H м2 13,9 13,9 14,2 13,8 62,72

Размеры газохода:

высота

ширина

ai

м 4.24 4.3 4.25 4.3 -
b м 5,78 5,78 5,78 5,78 5,78
Площадь живого сечения для прохода газов F м2 20.2 20.4 20.1 20.5 20.3

Относительный шаг труб:



поперечный


S1/d

- 5 5 5 5 5
продольный

S2/d

- - 3,5 3,5 3,5 3,5
Эффективная толщина излучающего слоя

Sф

м - - - - 1,15

      1. Расчетная поверхность нагрева каждого ряда равна геометрической поверхности всех труб в ряду по наружному диаметру и полной обогреваемой газами длине трубы, измеренной по ее оси с учетом гибов в пределах фестона (м2):


Hi=π*d*zli*li (6.2)


H1 = π*0,06*18*4,1 = 13,9 м2,

H1 = π*0,06*18*4,1 = 13,9 м2,

H1 = π*0,06*18*4,2 = 14,2 м2,

H4 = π*0,06*17*4,3 = 13,8 м2.


Расчетная поверхность фестона рассчитывается по формуле


Нф = Н1 + H2 + Н3 + Н4 = 13,9 + 13,9 + 14,2 + 13,8 = 55,8м2 (6.3)


Дополнительная поверхность экранов определяется, как площадь стен, покрытых экранами в газоходе фестона, по формуле Hдоп = ΣFст*xб, где Fст – поверхность стен боковых экранов

Тогда Hдоп = 7,44*0,93 = 6,92 м2 (6.4)

Hф’ = Hф + Hдoп = 55,8 + 6,92 = 62,72 м2 (6.5)


Эффективная толщина излучающего слоя определяется по формуле:


Sф = 0,9d((4/π)(S1S2 / d2)-1) = 0,9*0,06(1,273*0,3*0,21/0,0036 – 1) = 1,15м.


Исходные данные для поверочного теплового расчета фестона представлены в таблице 6.2.


Таблица 6.2.

Исходные данные для поверочного теплового расчета фестона


Наименование величин Обозначение Единица Величина
Температура газов перед фестоном

υ’ф = υ’’т

˚С 1058
Энтальпия газов перед фестоном

I’ф = I’’т

ккал/кг 4720
Объём газов на выходе из топки

Vг

м3/кг

12,24
Объёмная доля водяных паров

rH2O

- 0,182
Суммарная объёмная доля трёхатомных газов

rп

- 0,27
Концентрация золы в газоходе

μзл

кг/кг -
Температура состояния насыщения при давлении в барабане

tн

˚С 255

:

По таблице 2.2 для полученной при находят энтальпию газов за фестоном и по уравнению теплового баланса теплоносителя (продуктов горения) определяют тепловосприятие фестона (балансовое) () (I’’ф = 4214,5 ккал/кг.):

Тогда балансовое тепловосприятие фестона:


Qбф = φ(I’ф–I’’ф) = 0,9919*(4720 – 4214,5) = 501 ккал/кг. (6.6)


  1. Тепловосприятие фестона по условиям теплопередачи рассчи­тывается по формуле


(6.7)


где – тепло, полученное расчетом по уравнению теплопередачи и воспринятое рассчитываемой поверхностью, ;

k- коэффициент теплопередачи, отнесенный к расчетной поверхности нагрева и учитывающий перенос тепла от газового потока не только конвекцией, но и излучением межтрубного слоя газов, ;

- температурный напор, ;

- расчетный расход топлива,;

H - расчетная поверхность нагрева, .


  1. Коэффициент теплопередачи для фестона рассчитывается по формуле

(6.8)


где α1 - коэффициент теплоотдачи от газов к стенке рассчитывается по формуле


α1=ξ(αкл), (6.9)


где αк - коэффициент теплоотдачи конвекцией,

αл- коэффициент тепло­отдачи излучением,

ξ - коэффициент использования поверхности нагрева, для поперечно омываемых трубных пучков ξ = 1.


  1. Для определения коэффициента теплоотдачи конвекцией от га­зов к стенке труб рассчитывают среднюю скорость газового потока

,

где υ = (υ’’ф + υФ)/2 = 983,5 оС, F = Fср = 20,3 м;

W = (5923,8*12,24)/(3600*20,3))((1004+273)/273) = 4,7 м/с (6.10)


αк = αн•Cz•Cs•Cф = 38*0,92*1,05*0,96 = 35 ккал/(м2*ч*оС)


αн = 38 ккал/(м2*ч*оС) - коэффициент теплоотдачи конвекцией,

Cz = 0,92 - поправка на чис­ло рядов труб по ходу газов,

Cs = 1,05 - поправка на компоновку трубного пучка,

Сф = 0,96 - поправка на изменение физических свойств среды - оп­ределяются по ном. 13 [4].


  1. Коэффициент теплоотдачи излучением продуктов горения ад определяют по номограмме 19 [4] в зависимости от температур потока и стенки (αн), а также от степени черноты продуктов горения а:

αл = αн*а.

a = 1 - e-kpS, p = 1 кгс/см2, S = 2,30:

a =1 – e- 1,1*0,27*1,15 = 0,205


αл = 163•0,331 = 53,95 ккaл/(м2•ч•OC)


Для определения степени черноты продуктов горения а использу­ют формулу (5.13), где


k•p•S=(kг•rп)•p•S

kг = 1,1 определяются по номограммt 3нно.


Для использования номограммы 19 надо знать температуру за­грязненной стенки:


tз = tн + 25 = 255 + 25 → αн = 150 ккал/(м2*ч*оС).

αл=150*0,285*1=42,75 ккaл/(м2•ч•OC)

α1 = = = 35+42,75 = 77,75 ккaл/(м2•ч•OC)


    Если Вам нужна помощь с академической работой (курсовая, контрольная, диплом, реферат и т.д.), обратитесь к нашим специалистам. Более 90000 специалистов готовы Вам помочь.
    Бесплатные корректировки и доработки. Бесплатная оценка стоимости работы.

Поможем написать работу на аналогичную тему

Получить выполненную работу или консультацию специалиста по вашему учебному проекту
Нужна помощь в написании работы?
Мы - биржа профессиональных авторов (преподавателей и доцентов вузов). Пишем статьи РИНЦ, ВАК, Scopus. Помогаем в публикации. Правки вносим бесплатно.

Похожие рефераты: