Курсовой проект - Тепловой и конструктивный расчет парового барабанного котла Е - 75 - 40К
Подождите немного. Документ загружается.
J
в
0
= J
хв
0
= 53,77
0
С ;
пл
= 0,1 ( по таблице 2.3, из теплового
баланса котла )
J
в
0
= J
хв
0
при отсутствии предварительного подогрева воздуха до
воздухоподогревателя
J
гв
0
= 360 + (( 260 - 200) ( 545 - 360))/ 100 = 471 ккал/ кг
Q
вп
= ( 1 + ( 0,03
/ 2)) ( 471 - 53,77) = 423,49
Тепловосприятие воздухоподогревателя по теплоносителю
Q
вп
= ( J
эк
//
- J
ух
+
вп
J
прс
0
);
Уравнение теплового баланса необходимо для определения J
эк
//
J
эк
//
= J
ух
+ (Q
вп
/ ) -
вп
J
прс
0
;
При
ух
= 140
0
С находим по таблице 2.3 J
ух
= 354,792 ккал/ кг
По t
прс
= ( t
гв
+ t
в
/
) / 2 = ( 260 + 30)/ 2 = 145
0
С ищем J
прс
0
J
прс
0
= 179 + (( 145 - 100) ( 360 - 179))/ 100 = 260,45 ккал/ кг
J
эк
//
= 354,792 + (423,488 / 0,99189) - 0,03 260,45 =
= 773,929 ккал/ кг
по
эк
//
= 1,25 и J
эк
//
= 773,929 ккал/ кг ищем
эк
//
эк
//
= 300 + ( ( 773,929 - 757,25)/ (1023,25 - 757,25)) 100 =
= 306,27
0
С
Тепловосприятие водяного экономайзера
Q
эк
= ( J
пе
//
- J
эк
//
+
эк
J
хв
0
);
Q
эк
= 0,99189 ( 1514,53 - 773,929 + 0,02 53,77) =
= 735,66 ккал/ кг
Определение невязки теплового баланса парового котла
Q
= Q
р
р
пк
- ( Q
л
+ Q
ф
+ Q
пе
к.б
+ Q
эк
) (1- q
4
/ 100);
Q
л
= 2745,23 ккал/ кг ( из расчёта топки)
Q
ф
= 263,16 ккал/ кг ( из расчёта фестона)
Q
пв
к.б
= 1052,25 ккал/ кг
Q
эк
= 735,66 ккал/ кг
q
4
= 1,5% и
пк
= 0,91781из теплового баланса котла
Q
= 51500,91781 - ( 2745,23 + 263,16 + 1052,25+ 735,66)
(1- 1,5
/ 100) = 2,366%
Q
0,5 (Q
р
р
/ 100);
Q
= 0,5 ( 5150/ 100) = 25,75 ккал/ кг
Поверочно -
конструктивный расчёт
пароперегревателя.
Целью поверочно - конструктивного расчёта пароперегревателя
является определение расчётной его поверхности нагрева при известных
тепловосприятиях, конструктивных размерах и характеристиках.
l
1
= 2,8 10 = 28 м
l
2
= 2,44 8 = 19,52 + 0,56 = 20,08 м
F
ст1
= 3,28 0,7 = 21,976 м
2
x = 0,64
F
ст2
= 0,48 6,7 = 3,216 м x = 0,739
H
i
= z
1
i
d
i
l
i
+ F
ст
x
H
1
= z
1
’
d
1
l
1
+ F
ст
x= 72 0,038 3,14 28+ 14,0646= 254,614 м
2
H
2
= z
1
’’
d
2
l
2
+2,376 = 72 0,038 3,14 20,08 + 2,376= 174,88 м
2
S
1
’
= 0,25 S
1ф
’
+ 0,75 S
1нф
’
= 0,25 0.184+ 0.75 0.092= 0.115 м
S
2
’
= l
1n
/ (z
2
’
-1)= 0,985 / (10 -1)= 0,109 м
S
2
’’
= l
2n
/ (z
2
’’
-1)= 0,8 / (18 -1)= 0,114 м
S
1ср
= (S
1
’
H
1
+ S
2
’’
H
2
)/(H
1
+ H
2
)= (0,115 254,614+ 0,092 174,885)/
/( 429,499)= 0,1056 м
S
2ср
= (S
2
’
H
1
+ S
2
’’
H
2
)/(H
1
+ H
2
)= ( 0,109 254,614+ 0,114 174,885)/
/( 429,499)= 0,111 м
F
i
= a
i
b – z
1
i
d
i
l
i пр
F
1
’
= a
1
b – z
1
’
d
1
l
1 пр
= 4,4 6,7 - 72 0,038 2,64 = 22,256 м
2
F
2
’
= a
2
b – z
1
’
d
1
l
2 пр
= 2,64 6,7 - 72 0,038 2,32= 11,340 м
2
F
1
’’
= a
1
’’
b – z
1
’’
d
1
l
1 пр
= 3,08 6,7 - 72 0,038 2,64= 13,413 м
2
F
2
’’
= a
2
’’
b – z
1
’’
d
1
l
2 пр
= 2,64 6,7 - 72 0,038 2,32= 11,340 м
2
F
ср
= (H
1
+H
2
)/[(H
1
/F
1
ср
)+ (H
2
/F
2
cр
)] = 429,499/[( 254,614/ 17,835)+
+( 174,885/ 11,34)] = 14,462 м
2
S = 0,9 d (( 4/) (( S
1
S
2
)/ d
2
) - 1) = 0,9 0,038 (( 4/3,14)
(( 0,1056 0,111)/ 0,038
2
) - 1) = 0,319 м
f = m d
вн
2
/4 = 72 3,14 0,032
2
/ 4 = 0,0578 м
2
P
б
= 45 ата ; t
н
=256,23 °С ;
н
=0,04492 м
2
/кг
P
пе
=40 ата ; t
пе
=450 °С ;
пе
=0,08098 м
2
/кг
Средний удельный объем :
ср
= (
н
+
пе
)/ 2= (0,04492+ 0,8098)/ 2= 0,06295 м
2
/кг
Таблица 7.
Наименование Обоз Едини Номер ступени Весь
величины Начен цы 1 2 ПП
Наружный диаметр труб D м 0,038 0,038 0,038
Внутренний диаметр труб d
вн
м 0,032 0,032 0,032
Число труб в ряду z
1
шт 72 72 -
Число рядов по ходу газа Z
2
шт 8 8 16
Средний поперечный шаг труб S
1
м 0,115 0,092 0,1056
Средний продольный шаг труб S
2
м 0,109 0,114 0,111
Средний относительный
поперечный шаг
S
1
/d - 3,0263 2,4211 2,7789
Средний относительный
продольный шаг
S
2
/d - 2,868 3,0 2,921
Расположение труб - - коридорное
Характер взаимного движения
сред
- - противоток
Длина трубы змеевика L м 28 20,08 -
Поверхность, примыкающая к
стене
F
ст
x
м
2
14,064 2,3766 16,441
Поверхность нагрева H м
2
254,61 1794,88 429,49
Высота газохода на входе A
’
м 4,44 2,64 -
Высота газохода на выходе a
’’
м 3,08 2,64 -
Ширина газохода B м 6,7 6,7 6,7
Площадь живого сечения для
прохода газов на входе
F
’
м
2
22,256 11,34 -
Площадь живого сечения для
прохода газов на выходе
F
’’
м
2
13,413 11,34 -
Площадь живого сечения для
прохода газов средняя
F
ср
м
2
17,835 11,34 14,462
Средняя эффективная толщина
излучающего слоя
S м - - 0,319
Глубина газового объёма до
пучка
l
об
м 0,92 0,665 1,585
Глубина пучка L
n
м 0,985 0,8 1,785
Количество змеевиков,
включённых параллельно по пару
M шт 72 72 72
Живое сечение для прохода пара F м
2
0,0578 0,0578 0,0578
Таблица 8.
Наименование величины Обозн Един Вел-на
Температура газов до пароперегревателя
ф
”
°C
970
Температура газов за пароперегревателем
пе
”
°C
585,3
Температура пара в состоянии насыщения t
н
°C
256,23
Температура перегретого пара t
пе
°C
450
Средний удельный объём пара в ПП
м
3
/кг 0,0629
Тепловосприятие конвективное по балансу Q
пе
к
ккал/кг 1052,2
Средний объём газов в ПП (при
пе
ср
)
V
Г
м
3
/кг 7,326
Объёмная доля водяных паров r
H2O
- 0,083
Суммарная доля трёхатомных газов r
п
- 0,222
Массовая концентрация золы в газоходе
зл
кг/кг 0,0252
Средняя температура газов :
= (
ф
”
+
пе
”
) 0.5= (970+ 585,33) 0.5= 777,665 °C
Средняя скорость пара :
w
п
ср
=
ср
D
пе
/(3600 f
ср
)= 0,06295 75000/ (3600 0,0578)=
= 22,69 м/с
Коэффициент теплопередачи для пароперегревателей, коридорного
расположения труб и при сжигании твёрдого топлива определяется по
формуле:
k = y
1
2
/ (
1
+
2
)
y = 0,65 ([3], табл. 1.2)
1
= (
к
+
л
’
) , = 1
Средняя скорость газового потока :
W = [B
p
V
Г
/(3600 F)] [( + 273)/273]=
= [10142,5844 7,326 / (3600 14,074)] [(777,665+273) / 273]=
= 5,644 м/с
к
=
н
с
s
c
ф
с
z
По номограмме 12
н
= 44 ккал / (м
2
ч °С)
с
s
= 1,0 ; c
ф
= 0,95 ; с
z
= 1,0
к
= 44 1,0 0,95 1,0= 41,8 ккал / (м
2
ч °С)
л
=
н
a
a= 1- e
-kPS
kPS= (k
Г
r
п
+ k
зл
зл
)PS= (2,0 0,222+ 10,1 0,0252) 0,319= 0,2228
а= 1- е
- 0,2228
= 0,1997
t
3
= t
пе
ср
+ (80100)= 450 + 90 = 540 °C
t
пе
cp
= (t
н
+ t
пе
)/ 2= (256,23+ 450)/ 2= 353,115 °C
По номограмме 19
н
=141 ккал / (м
2
ч °С)
л
= 141 0,1997 = 28,158 ккал / (м
2
ч °С)
л
’
=
л
[1+ A (T
к
/ 1000)
0,25
(l
об
/ l
п
)
0,07
]
А= 0,4
л
’
= 28,158 [1+0,4 (1146,833/1000)
0.25
(1,585/1,785)
0.07
]=
= 39,716 ккал / (м
2
ч °С)
1
=1 (
k
+
л
’
)= 1 ( 39,716+ 41,8)= 81,516 ккал / (м
2
ч °С)
T
k
= 0,5 (
пе
’
+(
пе
’
+
пе
’’
)/2)+ 273= 0,5 (970+ 777,665)+273=
= 1146,833 K
2
=
н
с
d
(по номограмме 15)
с
d
=0,975
н
=1550 ккал / (м
2
ч °С)
2
=1550 0,975= 1511,25 ккал / (м
2
ч °С)
k = y
1
2
/ (
1
+
2
)= 0,65 (( 81,516 1511,25) / (1511,25+ 81,516))=
= 50,274 ккал / (м
2
ч °С)
= (
ф
’’
-
пе
’’
) = ( 970 - 585,33) = 384,67
0
С
m
= ( t
пе
- t
н
) = ( 450 - 256,23) = 193,77
0
С
Р =
m
/ (
ф
’’
- t
н
) = 193,77/ ( 970 - 256,23) = 0,271
R =
/
m
= 384,67/ 193,77 = 1,985
t
’
=
ф
”
- t
пе
=970 - 450= 520 °С = t
б
t”=
пе
”
- t
н
=585,33 - 256,23 = 329,1
0
С = t
м
t = ( t
б
- t
м
)/(2,3 lg( t
б
/ t
м
))=
= (520 - 329,1 )/(2,3 lg(520/329,1))= 424,55 °C
Определяем расчётную поверхность нагрева :
H
р
= Q
пе
B
p
/ (k t)= 1052,25 10142,584/ (50,274407,568)= 520,86 м
2
100 (H
р
- H)/ H
р
=100 ((520,864 - 429,499)/ 520,864)= 17,5 %
H= H
р
-H = 466.45-530.5309= - 64.0809 м
2
n = (H
р
-H)/ ( 4 d
i
z
1i
a
i
) = ( 520,864 - 429,499)/ ( 4 3,14
0,038
72 2,64) = 1,007
Т.к. n>1, отсюда следует, что нам следует добавить ещё один виток труб!
Расчёт водяного экономайзера.
С использованием ранее выполненных расчётов для теплового расчёта
экономайзера составляем таблицу исходных данных.
Таблица 9.
Наименование
Величины
Обоз
нач
Едини
цы
Величина
Температура газов до экономайзера
пе
”
°C 585,3
Температура газов после экономайзера
эк
”
°C 306,27*
Температура питательной воды t
пв
°C 145
Давление питательной воды до ЭКО P
эк
’
кгс/см
2
48,6**
Энтальпия питательной воды i
пв
ккал/кг 146,45
Тепловосприятие по балансу Q
эк
б
ккал/кг 735,66
Объём газов при среднем избытке воздуха V
Г
м
3
/кг 7,469
Объёмная доля водяных паров r
H2O
- 0,0818
Суммарная доля трёхатомных газов r
n
- 0,2178
Массовая концентрация золы в газоходе
кг/кг 0,0247
*
эк
”
определяем по J
эк
“
= 773,929 ккал/кг и
эк
’’
= 1,25
** Р
эк
’
= 1,08 Р
б
=1,08 45= 48,6 кгс/см
2
i
эк
’
= i
пв
+ i
по
(D
пе
/D
эк
)=146,5+ 15 1 =161,5 ккал/кг
i
эк
’’
= i
эк
’
+ (Q
эк
B
p
) /D
эк
= 161,5 + ( 735,66 10142,584)/ 75000 =
= 260,98 ккал/кг
По i
эк
’
и Р
эк
’
определяем t
эк
‘
= 159,5 °С
По i
эк
’’
и Р
б
= 45 кгс/см
3
определяем t
эк
’’
= 250,04 °C (t
нас
= 256,23 °С)
Так как t
эк
’’
< t
нас
,то рассчитываем экономайзер как экономайзер не
кипящего типа.
Таблица 10.
Наименование величины Обозн Един Величина
Наружный диаметр труб d м 0,032
Внутренний диаметр труб d
вн
м 0,026
Число труб в ряду z
1
шт 20
Число рядов труб по ходу газов z
2
шт 52
Поперечный шаг труб S
1
м 0,1
Продольный шаг труб S
2
м 0,055
Относительный поперечный шаг S
1
/d - 3,125
Относительный продольный шаг S
2
/d - 1,719
Расположение труб шахматное
Характер взаимного движения сред противоток
Длина горизонтальной части петли
змеевиков (от гиба до гиба)
l
1
м 6,24
Длина проекции одного ряда труб на
горизонтальную плоскость сечения
l
пр
м 6,4
Длина трубы змеевика l м 166,5575
Поверхность нагрева ЭКО H
эк
м
2
652,692
Глубина газохода a м 2,0
Ширина газохода b м 6,7
Площадь живого сечения для прохода
газов
F
Г
м
2
9,304
Эффективная толщина излучающего слоя S м 0,1683
Суммарная глубина газовых объёмов до
пучков
l
об
м 5,52
Суммарная глубина пучков труб l
п
м 2,695
Количество змеевиков включённых
параллельно по воде
m шт 39
Живое сечение для прохода воды f м
2
0,0207
Скорость газов на входе в экономайзер :
W
Г
вх
= В
р
V
Гпе
/(3600 F
Г
) (
пе
”
+ 273)/ 273= ( 10142,584 7,326
( 585,3 + 273)) / ( 3600 9,304 273)= 6,9746 м/c
Скорость воды на входе в водяной экономайзер :
W
пв
‘
= D
эк
пв
’
/(3600 f )= ( 75000 0.0010992)/ ( 3600 0,0207) =
= 1,1063 м/с
пв
’
= 0,0010992 м
3
/кг определяем по Р
эк
’
=48,6 ата и t
эк
’
= 159,5°C
Определяем коэффициент теплопередачи :
k =
1
/ (1-
1
)
1
= (
к
+
л
’
) ; = 1
Средняя скорость газового потока :
W
г
ср
= В
р
V
Г
/(3600 F) (
ср
+ 273)/ 273= 10142,5847,469
( 445,79 + 273 )/ ( 3600 9,304 273) = 5,955 м /с
ср
= (
пе
’’
+
эк
’’
)/ 2 = ( 585,3 + 306,27)/ 2 = 445,79
0
С
к
=
н
с
z
с
s
с
ф
(по номограмме 13)
н
= 62 ккал/(кгч°С), с
z
= 1, с
s
= 1, с
ф
= 0,98
к
= 62 1 0,981 = 60,76
к
= 60,76 ккал/(кгч°С),
л
=
н
а (
н
по номограмме 19)
t
эк
ср
=(t
эк
’
+ t
эк
”
) 0,5=( 159,5+ 250,04 ) 0,5= 204,77°С
t
3
=t
эк
ср
+ (40 60)= 204,77 + 50 = 254,77°С
н
= 44 ккал/(кгч°С), ( по номограмме 19)
a= 1- e
-kPS
kPS= (k
Г
r
п
+ k
зл
зл
)PS= ( 3,6 0,2178 + 12,4 0,0247) 0,1683 1=
= 0,1835
а= 1- е
- 0,1835
= 0,168
л
= 44 0,168 = 7,392 ккал / (м
2
ч °С)
=
о
с
d
с
фр
+
о
= 0,39 10
-2
м
2
ч °С / ккал
с
d
= 0,92, с
фр
= 1, = 0,002- для
эк
’
> 400 (табл 11 [3]).
= 0,3910
-2
0,92 1+ 0,002 = 0,00559 (м
2
ч °С)/ ккал
T
k
= 0,5 (
эк
’
+(
эк
’
+
эк
’’
)/2)+ 273= 0,5( 585,3+ (585,3+
+ 306,27)/2)+273= 788,543K
л
’
=
л
[1+ А (T
к
/ 1000)
0,25
(l
об
/ l
п
)
0,07
]
А = 0,4
л
’
= 7,392 [1+0,4 ( 788,543/1000)
0.25
(5,53/ 2,695)
0.07
]=
= 10,322 ккал / (м
2
ч °С)
1
= (
к
+
л
’
)= 1 ( 60,76 + 10,322) = 71,082 ккал / (м
2
ч °С)
k =
1
/ (1+
2
)= 71,082/ (1+ 0,00559 71,082)=
= 50,884 ккал / (м
2
ч °С)
t
б
=
эк
’
- t
эк
’
= 585,3 - 250,04 = 335,26°С
t
м
=
эк
”
- t
эк
”
= 306,27 - 159,5 = 146,77°С
t = ( t
б
- t
м
)/(2,3 lg( t
б
/ t
м
))=
= ( 335,26 - 146,77)/ ( 2,3 lg( 335,26 / 146,77))= 228,442°C
Определяем расчётную поверхность экономайзера :
H
р
= Q
эк
B
p
/ (k t)= 735,66 10142,584 / ( 50,884 228,442)=
= 641,902 м
2
l
р
= H
р
/ (m d )= 641,902 / ( 39 0,032 3,14)= 163,8
Определяем число рядов :
z
2
р
l
p
/(l
1
+ S
2
)= 163,8 /( 6,24 + 3,14 0,055)= 25,54
z
2
k
= 26 шт
h
эк
’
=(z
2
k
- 1 ) S
2
= ( 26 - 1) 0,055 = 1,375 м
z
2
’
= 20 шт , h
эк1
= 20 0,055 = 1,1 м
z
2
”
= 52 шт , h
эк2
= 52 0,055 = 2,86 м
h
эк
= h
эк1
+ h
эк2
+ (0,5 0,6)= 1,1+ 2,86+ 0.6 = 4,56 м
( Н
р
- Н)/ Н 100% = (641,902 - 652,692)/ 641,902 100 = -
1,681%
Невязка равна 1,681 % < 2 % , что удовлетворяет условию!
Расчёт воздушного подогревателя.
Таблица 11.
Наименование величины Обозн Един Величина
Наружный диаметр труб d м 0,042
Внутренний диаметр труб d
вн
м 0,039
Число труб в ряду (поперёк движения
воздуха )
z
1
шт 104
Число рядов труб по ходу воздуха z
2
шт 38
Поперечный шаг труб S
1
м 0,0624
Продольный шаг труб S
2
м 0,042
Относительный поперечный шаг S
1
/d - 1,4857
Относительный продольный шаг S
2
/d - 1
Расположение труб шахматное
Характер омывания труб газами продольное
Характер омывания труб воздухом поперечное
Число труб включённых параллельно по
газам
z
o
шт 3952
Площадь живого сечения для прохода
газов
F
Г
м
2
4,718
Ширина воздухоподогревателя по ходу
воздуха
b м 6,69
Высота одного хода по воздуху
(заводская)
h
x
м 2,145
Площадь живого сечения для прохода
воздуха (заводская)
F
в
м
2
4,9576
Поверхность нагрева ВЗП H
вп
м
2
4292
z
0
= z
1
z
2
= 104 38 = 3952
F
г
= z
0
( d
вн
2
/ 2) = 3952 ( 3,14 0,039
2
/ 2) = 4,718 м
2
Таблица 12.
Наименование величины Обозначение СИ Величина
Температура газов до ВЗП
эк
// 0
С 306,27
Температура газов за ВЗП
ух
0
С 140
Температура воздуха до ВЗП t
в
/ 0
С 30
Температура горячего воздуха за ВЗП t
в
//
= t
гв
0
С 260