Тгу

Номограммы.doc

Угловой коэффициент однорядного гладкотрубного экрана
– при расстоянии от стенки ; 2 – при ; 3 – при ; 4 – при ; 5 – без учёта излучения обмуровки при
Коэффициент теплоотдачи конвекцией при поперечном омывании коридорных гладкотрубных пучков
а) Степень черноты продуктов сгорания a в зависимости от суммарной оптической толщины среды б) Коэффициент теплоотдачи излучением
Коэффициент теплопередачи для чугунных экономайзеров
Коэффициент ослабления лучей золовыми частицами: 1- при сжигании пыли в циклонных топках; 2- при сжигании углей размолотых в ШБМ; 3- при сжигании углей размолотых в среднеходных мельницах и мельницах-вентиляторах; 4- при сжигании дробленки в циклонных топках и топлива в слоевых топках; 5- при сжигании торфа в камерных топках.

ТГУ Моя курсовая.doc

Федеральное агентство по образованию
Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования.
Дагестанский государственный технический университет.
“Теплогазоснабжение и вентиляция”.
котельного агрегата”.
Задание на курсовую работу
По дисциплине ''Теплогенерирующие установки''
Тема: ''Тепловой расчет котельного агрегата''.
Т е х н и ч е с к и е у с л о в и я .
Паропроизводительность Д = 38 тч
Давление насыщенного пара Pнп = 14 МПа
Температура питательной воды tпв = 96 оС
Температура холодного воздуха tхв = 24 оС
Процент продувки Р = 3 %
Топливо: СН4 = 985 %
Описание котельного агрегата ..
Расчет процесса горения топлива.
Определение характеристик продуктов сгорания
Тепловой баланс теплогенератора
Конструктивный расчет топки и конвективных газоходов
Расчет теплообмена в топке ..
Расчет теплообмена в конвективных пучках
Расчет теплообмена в 1 газоходе ..
Расчет теплообмена во II газоходе
Конструктивный и тепловой расчет низкотемпературной поверхности нагрева (водяного экономайзера)
Уточнение теплового баланса
Котлы типа ДКВР используются в различных отраслях промышленности сельском и коммунальном хозяйстве. Котлы типа ДКВР отличаются достаточно высокой экономичностью небольшой массой простотой конструкции малыми габаритами и транспортабельностью.
Топка котла предназначена для сжигания газообразного топлива. При горении топлива образуется продукты сгорания которые движутся из топочного объема в конвективные газоходы отдавая теплоту кипятильному пучку труб. Наличие в котлах развитого кипятильного пучка обеспечивает глубокое охлаждение продуктов сгорания в результате чего достигается их высокая экономичность. Экранированная топочная камера обеспечивает интенсивный теплообмен между продуктами сгорания и экранными поверхностями нагрева а небольшие тепловые напряжения экранов обеспечивают надежную и длительную работу обмуровки котла. Плотное расположение кипятильных труб малого диаметра в пучке – характерная особенность этих котлов. Движение газов в котлах горизонтальная с несколькими поворотами.
Описание котельного агрегата
Котел ДКВР-4-13 рассчитан на рабочее давление Р = 14 МПа с номинальной паропроизводительностью 38 тонны в час. Котел имеет 2 барабана. Верхний и нижний а также экранированную топочную камеру которая для уменьшения потерь с уносом и химическим недожогом делится кирпичной шахматной перегородкой на две части: собственно топку и камеру догорания. Между первым и вторым рядами труб котельного пучка устанавливается шахматная перегородка отделяющая кипятильный пучок от камеры догорания. Таким образом первый ряд труб котельного пучка – задний экран камеры догорания. Внутри котельного пучка чугунная перегородка делит его на первый и второй газоходы. Выход газа из камеры догорания и из котла асимметричен. Вода в трубы боковых экранов котла поступает одновременно из верхнего и нижнего барабанов. Вода в трубы фронтовых экранов поступает только из верхнего барабана а трубы задних экранов – из нижнего.
РАСЧЕТ ПРОЦЕССА ГОРЕНИЯ ТОПЛИВА
ОПРЕДЕЛЕНИЕ ХАРАКТЕРИСТИК ПРОДУКТОВ СГОРАНИЯ
В соответствии с заданием используя исходные данные записывается рабочий состав топлива в %. На основе рабочего состава определяется теплота сгорания топлива.
Для сухого газообразного топлива низшая теплота сгорания в может быть найдена по формуле:
Qcн = 3582·985+63746·02+9132·01 = 35505 кДжм3
Далее определяются характеристики продуктов сгорания.
Объемы воздуха и продуктов сгорания для газообразного топлива в рассчитываются по следующим формулам:
-теоретическое количество воздуха для полного сгорания газа
Vo = 00476·(2·985+35·02+5·01) = 943 м3м3
-теоретический объем трехатомных газов в продуктах сгорания
VRO2 = 001· (02+985+2·02+3·01) = 099 м3м3
-теоретический объем азота в продуктах сгорания
VoN2 = 079·943 +001·10 = 746 м3м3
-теоретический объем водяных паров в продуктах сгорания
=001*(2*985+3*02+4*01+0124*10)+00161*943 = 213 м3м3
Далее производится выбор типа топки и определяются коэффициенты избытка воздуха в топке и по газоходам теплогенератора.
Коэффициент избытка воздуха для топок теплогенератораторов работающих на газообразном и жидком топливе может быть ориентировочно выбран по данным таблицы XX [1].
Затем по данным таблицы XXI [1] принимаются присосы воздуха в газоходах теплогенератора. Запись этих данных может быть сделана в следующем виде
Присосы воздуха в топке ;
Присосы воздуха в 1 газоходе ;
Присосы воздуха во II газоходе ;
Присосы воздуха в водяном экономайзере .
Далее определяются коэффициенты избытка воздуха за каждым газоходом теплогенератора и записываются в следующем виде
-в топке и за топкой ;
-в уходящих газах из теплогенератора (за водяным экономайзером):
Расчет характеристик продуктов сгорания по газоходам теплогенератора проводится в виде таблицы 2.1.
Определение теплосодержания продуктов сгорания по газоходам теплогенератора дается в виде таблицы 2.2. Расчет теплосодержаний по газоходам производится для отмеченных интервалов температур.
Таблица 2.1 Характеристика продуктов сгорания
Коэффициент избытка воздуха за газоходом
Средний коэффициент избытка воздуха
Действительный объем водяных паров
Действительный объем продуктов сгорания
Объемная доля трехатомных газов
Объемная доля водяных паров
Суммарная объемная доля трехатомных газов
Теплосодержание продуктов сгорания
ТЕПЛОВОЙ БАЛАНС ТЕПЛОГЕНЕРАТОРА
В этом разделе производится расчет теплового баланса теплогенератора в виде таблицы 3.1.
Формула или обоснование
Располагаемое тепло топлива
Температура уходящих газов
Энтальпия уходящих газов
Температура холодного воздуха
Энтальпия холодного воздуха
Потери тепла от химического недожога
Потери тепла от механического недожога
Потери тепла с уходящими газами
Потери тепла в окружающую среду
Потери тепла с физическим теплом шлаков
Коэффициент полезного действия теплогенератора
Давление пара за котельным агрегатом
Энтальпия насыщенного пара
Табл. Свойств пара и воды
Температура насыщенного пара
Температура питательной воды
Энтальпия питательной воды
Паропроизводительность котла
Величина непрерывной продувки
Энтальпия котловой воды
Тепло полезно используемое в теплогенераторе
Полный расход топлива
Расчетный расход топлива
Коэффициент сохранения тепла
КОНСТРУКТИВНЫЙ РАСЧЕТ ТОПКИ И
КОНВЕКТИВНЫХ ГАЗОХОДОВ
Целью конструктивного расчета указанных элементов теплогенератора является определение объема и луче воспринимающей поверхности нагрева топки степени экранирования топочной камеры размеров поверхности нагрева труб расположенных в конвективных газоходах теплогенератора определение толщины излучающего слоя газов в топке и газоходах теплогенератора.
Для выполнения указанного расчета необходимо сделать эскиз топки и газоходов теплогенератора типа ДКВР. На этом эскизе даны буквенные обозначения размеров. При выполнении курсовой работы на эскизе следует дать цифровые значения геометрических размеров.
Смысл некоторых основных геометрических характеристик следующий:
Высота расположения оси горелок (от пола топки);
Расстояние от потолка топки до оси коллектора экранных труб;
Высота топки (от пола топки до середины выходного окна из топки);
Глубина поворотной камеры;
Глубина II газохода;
Наружный диаметр экранных труб и труб конвективных газоходов;
Расстояние от оси экранных труб до обмуровки;
шаг конвективных труб вдоль оси барабана (продольный);
Поперечный шаг конвективных труб.
Эскиз топки и газоходов теплогенератора
Суммарная поверхность стен топки.
Или согласно указанным на рис. 4.1 размерам
Fcm = 2·3075·2435+2·3075·281+2·0548·175+(2435+0548)·281+2435·281 = = 493993
VT = 3075·2435·281 = 210402 м3
Луче воспринимающая поверхность топки м2
Hл =185498·093 м2 = 172513 м2
где - площадь стен занятая экранами м2; .
Fсм.э = 2·2285(2435+0548)+175·281 = 185498м2
х - угловой коэффициент экрана
Эффективная толщина излучающего слоя газов в топке м
S = 36·210402493993 = 15333 м
Средний коэффициент тепловой эффективности экранов
ср = 093·065 = 06045
- коэффициент учитывающий снижение тепловосприятия вследствие загрязнения или закрытия экранных труб изоляцией.
В соответствии с эскизом теплогенератора поверхность нагрева труб расположенных в I и II газоходах в м2 найдется по формулам
HI = 377·314·005·175 = 10358 м2
HII = 232·314·005·175 = 6374 м2
где и - общее число труб в I и II газоходах.
Сечение для прохода газов в газоходах м2
FI = 133·175-13·175·005 = 1190 м2
FII = 08·175-8·175·005 = 0700м2
где и - число труб в ряду вдоль оси барабана.
Эффективная толщина излучающего слоя в газоходах в м найдется по формуле
S = 09·005[(4·01·011)(314·00025)-1] = 0207 м
РАСЧЕТ ТЕПЛООБМЕНА В ТОПКЕ
Расчет выполняется в виде таблицы 5.1. Результатом этого расчета является температура газов на выходе из топки которой сначала задаются.
Если температура газов полученная расчетом отличается от предварительно принятой не более чем на то расчет считается законченным и полученное значение температуры используется в последующих расчетах. В противном случае придется повторить изменив значение температуры принимаемое предварительно.
Расчет теплообмена в топке
Коэффициент избытка воздуха в топке
Тепло вносимое воздухом в топку
Полезное тепловыделение в топке
Теоретическая температура горения
Расстояние по вертикали от пода топки до оси горелки
Из конструктивного расчета топки
Расстояние от пода топки до середины газовыводящего окна
Относительное положение максимума температур по высоте топки
Температура газов на выходе из топки
Принимается предварительно
Энтальпия газов на выходе из топки
Объем топочной камеры
Из конструктивного расчета
Суммарная поверхность топочной камеры
Эффективная толщина излучающего слоя газов
Объемная доля водяных паров в продуктах сгорания
Коэффициент ослабления лучей трехатомными газами
Коэффициент ослабления лучей для несветящейся части пламени
Коэффициент ослабления лучей для светящейся части
Коэффициент ослабления лучей топочной средой
Суммарная оптическая толщина среды для несветящейся части пламени
Степень черноты несветящейся части пламени
Суммарная оптическая толщина для светящейся части пламени
Степень черноты светящейся части пламени
Коэффициент усреднения
для газообразного топлива
Эффективная степень черноты факела
Теплонапряжение стен топочной камеры
Действительная температура газов на выходе из топки
Энтальпия дымовых газов на выходе из топки
Теплонапряжение топочного объема
Количество тепла воспринятое излучением в топке
РАСЧЕТ ТЕПЛООБМЕНА В КОНВЕКТИВНЫХ ПУЧКАХ
Рассчитывается теплообмен сначала в 1 а затем во II газоходе. При этом определяются температура дымовых газов на выходе из газоходов.
1. Расчет теплообмена в 1 газоходе
Расчет выполняется в виде таблицы 6.1.1. Температура дымовых газов на входе в 1 газоход берется из предыдущего расчета (расчет топки). Что касается определяемой в расчете температуры дымовых газов на выходе из газохода то сначала принимаются два произвольных значения этой температуры а в конце расчета с помощью вспомогательного графика находится искомая температура. Эта температура используется в последующем расчете II газохода.
Расчет теплообмена в 1 газоходе
Число рядов труб вдоль оси котла
Число рядов труб по ширине котла
Наружный диаметр труб
Площадь сечения для прохода газов
Эффективная толщина излучающего слоя
Температура газов перед газоходом
Энтальпия газов перед газоходом
Температура газов за газоходом
Принимается с последующим уточнением
Энтальпия газов за первым газоходом
Тепло вносимое воздухом
Тепловосприятие газохода по уравнению теплового баланса
Температура насыщения при давлении в барабане котла
Средний логарифмический температурный напор
Средняя температура газов
Объем продуктов сгорания
Средняя скорость газов
Коэффициент теплоотдачи конвекцией
Суммарная доля трехатомных газов
Суммарная поглощательная способность трехатомных газов
Суммарная оптическая толщина среды
Степень черноты продуктов сгорания
или номограмма рис 15
Превышение температуры стенки трубы над средней температурой среды внутри трубы
Температура стенки трубы
Коэффициент теплоотдачи излучением
Коэффициент использования поверхности нагрева
Коэффициент теплоотдачи газов к стенке
Коэффициент тепловой эффективности
Коэффициент теплопередачи
Тепловосприятие газохода по уравнению теплообмена
Действительная температура на выходе из газохода
Находится графическим путем
Энтальпия газов за газоходом
2. Расчет теплообмена во II газоходе
Расчет производится аналогично предыдущему в виде таблицы 6.2.1. Искомая температура после II газохода также определяется с помощью графика
Расчет теплообмена во II газоходе
Число рядов труб вдоль оси
Площадь живого сечения для прохода газов
Из расчета 1 газохода
Энтальпия газов за II газоходом
Температура насыщения при давлении в барабане
Коэффициент теплоотдачи от газов к стенке
Действительная температура газов на выходе из газохода
Находимое графическим путем
КОНСТРУКТИВНЫЙ И ТЕПЛОВОЙ РАСЧЕТ НИЗКОТЕМПЕРАТУРНОЙ ПОВЕРХНОСТИ НАГРЕВА
(ВОДЯНОГО ЭКОНОМАЙЗЕРА)
В курсовой работе выполняется конструктивный расчет водяного экономайзера. При конструировании известны температура газов на входе в экономайзер (она равна температуре газов на выходе из последнего конвективного газохода теплогенератора) и температура после него равная температуре уходящий газов если экономайзер является последней поверхностью нагрева по ходу дымовых газов.
В результате расчета определяется полная поверхность нагрева м2; число труб в горизонтальном и вертикальных рядах.
Материалом длиной и диаметрами труб задаются.
Для теплогенераторов малой производительности с давлением до 23 МПа обычно принимаются чугунные ребристые водяные экономайзеры конструкции ВТИ.
Стальные гладкотрубные водяные экономайзеры также могут применяться в теплогенераторах небольшой мощности.
При проектировании водяного экономайзера желательно соблюдать противоточное движение дымовых газов и воды. Если по расчету требуется установка большого числа горизонтально установленных рядов труб водяной экономайзер разбивается на 2 колонки.
Скорость движения воды в трубах водяного экономайзера рекомендуется принимать в пределах 03-15 мс. Скорость движения дымовых газов при сжигании газа и мазута принимается в пределах 6-9 мс.
При конструировании водяных экономайзеров их трубы и змеевики располагаются параллельно фронту теплогенератора. Трубы стальных водяных экономайзеров обычно располагаются в шахматном порядке.
Порядок расчета изложен в таблицах 7.1 и 7.2.
Тепловой расчет чугунного водяного экономайзера
Температура газов перед экономайзером
Из предыдущего расчета
Энтальпия газов перед экономайзером
Энтальпия уходящих газов
Расход питательной воды
Тепловосприятие по уравнению теплового баланса
Энтальпия воды на выходе из экономайзера
Температура воды на выходе из экономайзера
по Табл. Свойств пара и воды
Скорость дымовых газов
Сечение для прохода дымовых газов
Конструктивный расчет чугунного
ребристого водяного экономайзера
Длина ребристой трубы экономайзера
Живое сечение для прохода газов
Число труб в горизонтальном ряду
Действительная скорость газов
Коэффициент передачи экономайзера
Полная поверхность водяного экономайзера
Поверхность нагрева одной трубы с газовой стороны
Число труб в вертикальном ряду
Действительная поверхность нагрева
УТОЧНЕНИЕ ТЕПЛОВОГО БАЛАНСА
После выполнения поверочного теплового расчета теплогенератора в соответствии с указаниями производится проверка правильности выполненных расчетов.
Если полученная температура уходящих газов отличается от принятой в начале расчета не более чем на 10С расчет теплообмена в теплогенераторе считается законченным.
Для рассчитанных величин тепловосприятий топки конвективных поверхностей нагрева определяется расчетная невязка теплового баланса.
Порядок определения этой невязки и уточнения теплового баланса приводится в таблице 8.1.
При правильном выполнении расчета величина невязки не должна превышать 05% .
Уточнение теплового баланса
Сумма тепловых потерь
Количество тепла воспринятое излучением из топки
Невязка теплового баланса
Относительная невязка баланса
Низшая теплота сгорания сухого газообразного топлива Qнс = 35505 кДжм3.
Температура газов на выходе из топки г = 930 оС.
Энтальпия газов на выходе из топки Iг'' = 16505 кДжм3.
Количество тепла воспринятое излучением в топке Qтл = 18110627 кДжм3.
Температура газов на выходе из I газохода I'' = 405 оС.
Энтальпия газов на выходе из I газохода I''г = 6480 кДжм3.
Тепловосприятие I газохода QI = 97352808 кДжм3.
Температура газов на выходе из II газохода II'' =247 оС.
Энтальпия газов на выходе из II газохода I''гI = 41269545 кДжм3.
Тепловосприятие II газохода QII = 26585668 кДжм3.
Температура уходящих газов ''вэ = 120 оС.
Энтальпия уходящих газов I''вэ = 219732 кДжм3.
Тепловосприятие водяного экономайзера Qвэ = 19158708 кДжм3.
Действительная поверхность водяного экономайзера Нд.вэ = 13243 м2.
Невязка теплового баланса ΔQ = 744556 кДжм3.
Относительная невязка теплового баланса 02097 %
Температура питательной воды на выходе из экономайзера t''пв = 9611 оС.
Тепловой расчет котельных агрегатов (Нормативный метод). Издание 2-е переработанное Под редакцией Кузнецова Н.В. и др.- М.: Энергия 1973.-296с.
Ривкин С.Л. Александров А.А. Теплофизические свойства воды и водяного пара.- М.: Энергия 1960.- 424с.
Гусев Ю.Л. Основы проектирования котельных установок.- М.: Стройиздат 1973.- 248с.
Эстеркин Ю.М. Промышленные парогенерирующие установки.: Энергия-1980 г.
Липов Ю.М. Компоновка и тепловой расчет парового котла.-М.: Энергоатомоиздат-1988 г.
Будников Г.В. Проектирование топок промышленных парогенераторов. - Куйбышев:

ДКВР 4-13.dwg