Курсовая работа (т): Тепловой расчет котлоагрегата

4. РАСЧЕТ ТОПКИ

По справочным данным и по чертежам определяют характеристики топки и заносят их в таблицы 4.1 и 4.2.

Задачей поверочного расчета топки является определение температуры газов на выходе из топки при известных ее конструктивных характеристиках.

Границами объема топочных камер Vт являются осевые плоскости экранных труб или обращенные в топку поверхности защитного огнеупорного слоя. В выходном сечении ее объем ограничивается поверхностью, проходящей через оси первого ряда котельного (конвективного) пучка. Границей объема нижней части топки при сжигании газа и мазута служит под.

В слоевых топках объем ограничивается плоскостью колосниковой решетки и вертикальной плоскостью, проходящей через концы колосников.

Полная поверхность стен топки Fст вычисляется по размерам поверхностей, ограничивающих объем топочной камеры.

В котлах ДКВР и КЕ предусмотрена камера догорания. Объем и ограждающие поверхности этой камеры должны войти в Vт и Fт топки.

Лучевоспринимающая поверхность нагрева настенных и двустенных экранов определяется по формуле,м2:

Л = å FПЛ χ,

где χ - угловой коэффициент экрана, определяется по приложению М;ПЛ- площадь стены, занятия экраном, м2ПЛ= Нл* ζ* χ,=24,78*0,45=11,15 м2

Активный объем топочной камеры подсчитывается по формуле, м3

vт=fбок-вт=44,52*2.3=102,396,

где fбок - площадь боковой стены топки, м2; вт - средняя ширина топочной камеры, м

По найденному значению vт определяется тепловое напряжение топочного объема (кВт/м3)

=0,927*17930,2/102,396=162.394 кВт/м3

При поверочном расчете топки необходимо задаться температурой  на выходе из топки, а затем ее уточнить.

Оптимальные значения температуры на выходе из топки находится в пределах 900-1150°С.

Расчет топки сведен в таблицу 4.3

Полезное тепловыделение в топке складывается из располагаемого тепла и тепла воздуха поступившего в топку , кДж/кг

=17930,02+243,17=17939.3

где - тепло вносимое в топку с воздухом, кДж/кг,

=aт × J ХВ=187,06*1,3=243,17 для котлоагрегатов без подогрева воздуха.

Теоретическую температуру горения рекомендуется рассчитывать по максимальному тепловыделению в топке. Максимальное тепловыделение, кДж / кг

= JТ= VCСР·θА,

откуда  oC, TА = θА + 273=1975,6+273=2248,6 К.

При расчете котлоагрегата  определяется по графику (рис.2.1).

Температура на выходе из топки определяется по формуле, 0С

=1109

где  - теоретическая температура горения, К; M - коэффициент, учитывающий характер распределения температур по высоте топки/

При сжигании мазута и газа

=0,59-0,2*0,14=0,562

при камерном сжигании высокореакционных топлив и слоевом сжигании всех топлив

.

Для слоевых топок при сжигании топлива в тонком слое  = 0, при сжигании топлива в толстом слое = 0,14.

Также:

σо=5,67*10-11 - коэффициент излучения абсолютно черного тела, кВт/(м2*К4);

Ycp - средний коэффициент тепловой эффективности топочных экранов;ст - полная поверхность стен топочной камеры;р - расчетный расход топлива, кг/с, м3/с;·сср - средняя суммарная теплоемкость продуктов сгорания;

aт - степень черноты топки.

Если полученная температура отличается от предварительно заданной более чем __± 250С, то производят пересчет.

Средняя суммарная теплоемкость продуктов сгорания определяется как

=(17930,2-1975,6)/(1694.43-1158)=29,74

Степень черноты экранированных камерных топок определяется эффективной степенью черноты факела и тепловой эффективностью экранов.тепень черноты топки для слоевых топок, при сжигании твердого топлива

==0,725

где aФ - степень черноты факела, зависящая от вида сжигаемого топлива;

Yср - коэффициент тепловой эффективности экранов;

r - отношение между площадью зеркала горения и поверхностью стен топки;

Эффективная степень черноты факела при сжигании твердого топлива определяется

ф = 1 - е-kрs=1- е-0,462=0,365

где р - давление топке, 0,1 МПа;- эффективная толщина излучающего слоя, м;- коэффициент ослабления лучей топочной средой,= kГrп + kc для светящего пламени

Для не светящегося пламени:

=8,044*0,376+7,253*0,00011+0,3*0,5*0,003=3,03

где kзл - коэффициент ослабления золовыми частицами, определяется по формуле:

=7,253

 - плотность дымовых газов, принимаемая равной 1,3 кг/м3

 - средний диаметр эоловых частиц, мкм, его значения приведены в таблице 4.4.

Таблица 4.4 - Диаметр частиц золы

Безразмерная концентрация золы в дымовых газах зл , рассчитывается по формуле (2.5); kкокс - эффективный коэффициент ослабления лучей коксовыми частицами: kкокс = 1 в камерных топках, в слоевых топках kкокс = 0,3 (для тощих углей и антрацитов); kкокс = 0,5 в камерных топках, в слоевых топках kкокс = 0,15 (для каменного и бурого угля, торфа). Величины x1, x2, учитывающие влияние концентраций коксовых частиц в факеле, зависят от рода топлива и способа сжигания. Для низко реакционных топлив х1=0,1: для высокореакционных (каменные и бурые угли торф сланцы древесина) х1 = 0,5. При камерном сжигании топлив х2 =0,1: при слоевом - х2 = 0,03

При проверочном и конструктивном расчете тепло, воспринятое в топке, определяется по формуле

л = φ(QТ - J''Т)=0,968( 17939.3-9666,7)=8007,87

котел газ нагрев баланс

5. РАСЧЕТ КОНВЕКТИВНЫХ ПОВЕРХНОСТЕЙ НАГРЕВА

При проведения расчета конвективных поверхностей нагрева используются следующие основные уравнения:

где Qб - количество тепла, отданного дымовыми газами конвективной поверхности, отнесено к 1 кг топлива;

где Qт - количество тепла, переданного через поверхность труб котловой воде, отнесено к 1 кг топлива.

Для определения Qб и Qт необходимо знать температуру дымовых газов за поверхностью нагрева . Ее величиной первоначально задаются с последующим уточнением.

Расчет считается законченным, если расстояние между Qт и Qб и не превышает 2%.

Сz - поправка на число рядов труб по ходу газов,при z2>10 Сz=1

Cc-поправка на геометрическую компоновку пучка, в зависимости от относительных продольных  и поперечного  шагов находится по формуле:

Сс=

где  ,

где d-диаметр труб

Коэффициент теплоотдачи конвекцией при поперечном омывании шахматных пучков:

 коэффициент теплопроводности при средней температуре потока, определяется по приложению О;1,1639 - коэффициент перевода , равен 4,19×1000/3600;  коэффициент кинематической вязкости при средней температуре потока, определяется по Приложению О; d - диаметр труб;  скорость теплоносителя; Pr - при средней температуре потока, находится по Приложению О; Коэффициент теплоотдачи излучением определяется для запыленного потока:

где аз = 0,8;- температура потока, К;

Тз - температура загрязненной стенки, К (t3 = tкип + Dt),кип - температура котловой воды при Р = 1,4 МПа;

Dt - перепад температур между котловой водой и стенкой трубки принимается при сжигании твердого топлива и мазута 60оС

6. РАСЧЕТ ХВОСТОВЫХ ПОВЕРХНОСТЕЙ НАГРЕВА

.1 Тепловой расчет водяных экономайзеров

По справочным данным определяют основные характеристики экономайзера

При конструктивном расчете экономайзера известны энтальпии газов на выходе (из расчета предыдущей поверхности нагрева) и энтальпия воды на выходе.

Тепловой расчет экономайзеров основан на балансовом уравнении

Расчет водяного экономайзера рекомендуется свести в таблицу