Тепловой расчет котла КВ-ГМ-30-150
Исходные данные:
Топливо - природный газ, состав (%):
СН4 - 98.24
С2Н6 - 0.29
С3Н8 - 0.2
С4Н10 - 0.09
N2 - 1
CО2 - 0.14
 = 35.8 МДж/м3
 = 9.49 м3/м3
Объемы продуктов сгорания газообразных топлив отличаются на величину объема воздуха и водяных паров, поступающих в котел с избыточным воздухом.
Объемы, энтальпии воздуха и продуктов сгорания определяют в расчете на 1 м3 газообразного топлива. Расчеты выполняют без учета химической и механической неполноты сгорания топлива.
Теоретические объемы продуктов сгорания вычисляем по формулам:
 ,  (1)
 .
 , (2)
 .
Объем водяных паров:
 , , (3)
где d = 10 г/м3 - влагосодержание топлива, отнесенное к 1 м3 сухого газа при t = 10 °С.
 .
Теоретический объем дымовых газов:
 , (4)
 .
Действительное количество воздуха, поступающего в топку, отличается от теоретически необходимого в α раз, где α – коэффициент избытка воздуха. Выбираем коэффициент избытка воздуха на входе в топку αт и присосы воздуха по газоходам Δα и находим расчетные коэффициенты избытка воздуха в газоходах α².
Таблица 2.1 Присосы воздуха по газоходам Dα и расчетные коэффициенты избытка воздуха в газоходах α²
| Участки газового тракта
| Dα
| α²
| | Топка
| 0,14
| 1,14
| | Конвективный пучок
| 0,06
| 1,2
|
Наличие присосов воздуха приводит к тому, что объем продуктов сгорания будет отличаться от теоретического, поэтому необходимо рассчитать действительные объемы газов и объемные доли газов. Так как присосы воздуха не содержат трехатомных газов, то объем этих газов  от коэффициента избытка воздуха не зависит и во всех газоходах остается постоянным и равным теоретическому.
Таблица 2.2 Характеристика продуктов сгорания в поверхностях нагрева
| Величина
| Единица
| Топка,
| Конвективный пучок
| | Коэф. избытка воздуха
| −
| 1,14
| 1,2
| 
| м3/кг
| 8.979
| 9.6098
| 
| м3/кг
| 2,031
| 2,041
| 
| м3/кг
| 12,0092
| 12,65
| 
| −
| 0,0832
| 0,0789
| 
| −
| 0,169
| 0,161
| 
| −
| 0,2522
| 0,2399
|
Энтальпии теоретического объема воздуха и продуктов сгорания, отнесенные к 1 м3 сжигаемого топлива при температуре u, °С, рассчитывают по формулам:
 , (5)
 , (6)
где  ,  ,  ,  - удельные энтальпии воздуха, трехатомных газов, азота и водяных паров соответственно.
Энтальпию продуктов сгорания на 1 м3 топлива при a > 1 рассчитываем по формуле:
 . (7)
Результаты расчетов по определению энтальпий при различных температурах газов сводим в таблицу:
Таблица 2.3 Определение энтальпии продуктов сгорания в газоходах котла
| u, °С
| I0в=V0 × (ct)в
| IRO2 = VRO2 ×(cν)RO2
| I0N2 =
= V0N2 × (cν)N2
| I0H2O =
= V0H2O × (cν)H2O
| I0г = IRO2 +
+ I0N2 + I0H2O
| |
| 379,4
| -
| -
| -
| 379,4
| |
| 973,0
| 175,76
|
| 329,18
| 1505,9
| |
| 2588,1
| 371,28
|
| 662,7
|
| |
| 3921,1
| 581,36
| 3018,4
| 1009,4
| 4609,1
| |
| 5273,6
| 802,88
| 4057,9
| 1364,6
| 6225,4
| |
| 6655,3
| 1035,8
| 5112,8
| 1730,9
| 7879,5
| |
| 8075,9
| 1270,88
| 6190,8
| 2108,8
| 9569,7
| |
| 9525,6
| 1519,44
| 7284,2
| 2500,4
| 11304,1
| |
| 10994,9
| 1772,1
|
| 2910,3
| 13098,5
| |
| 12464,1
| 2029,04
| 9571,04
| 3322,3
| 14922,4
| |
| 13972,2
| 2290,1
| 10733,8
| 3760,5
| 16784,3
| |
| 15519,3
| 2555,2
| 11896,5
| 4198,6
| 18650,4
| |
| 17066,4
| 2825,6
| 13051,5
| 4645,5
| 20522,9
| |
| 20199,4
| 3369,6
| 15469,6
| 5576,4
| 24415,3
| |
| 23381,0
| 3917,68
| 17877,10
| 6542,1
| 28346,2
| |
| 26553,1
| 4475,12
| 20343,4
| 7338,4
| 32356,9
| |
| 29812,7
| 5036,72
| 22822,8
| 8558,7
| 36416,2
| |
| 33072,2
| 5602,48
| 25333,0
| 9589,8
| 40525,3
|
2.1 Тепловой баланс котла и расход топлива
Тепловой баланс парогенератора выражает качественное соотношение между поступившей в агрегат теплотой, называемой располагаемой теплотой и суммой полезно используемой теплоты и тепловых потерь.
Таблица 2.1.1 Расчет теплового баланса котла
| Наименование
| Обозначение
| Расчетная формула или способ определения
| Единица
| Расчет
| | Располагаемая теплота сгорания топлива
| Qрр
| Qрн + Qв.н + iтл
| кДж/м3
| 36764,6
| | Потеря теплоты от химической неполноты сгорания топлива
| q3
| Табл. 4−3 [2]
| %
| 0,5
| | Потеря теплоты от механической неполноты сгорания топлива
| q4
| Табл. 4−3 [2]
| %
|
| | Температура уходящих газов
| uух
| По выбору, табл. 1−3 [2]
| °С
|
| | Энтальпия уходящих газов
| Iух
| По I−u таблице
| кДж/кг
|
| | Температура воздуха в котельной
| tх.в.
| По выбору
| °С
|
| | Теоретическая энтальпия воздуха в котельной
| I0х.в.
| По I−u таблице
| кДж/кг
| 385,3
| | Потеря теплоты с уходящими газами
| q2
| 
| %
| 6,99
| | Потеря теплоты от наружного охлаждения
| q5
| По рис. 3−1 [2]
| %
| 1,9
| | Сумма тепловых потерь
| Σq
| q5 + q4 + q3 + q2
| %
| 9,4
| | КПД котла
| hка
| 100 - Σq
| %
| 90,6
| | Коэффициент сохранения теплоты
| φ
| 
| −
| 0,98
| | Температура воды на входе в котел
| t¢в
| По заданию
| °С
|
| | Энтальпия воды на входе в котел
| I¢в
| Табл. VI−6 [2]
| кДж/кг
| 294,6
| | Температура воды на выходе из котла
| t¢¢в
| По заданию
| °С
|
| | Энтальпия воды на выходе из котла
| I¢¢в
| Табл. VI−7 [2]
| кДж/кг
| 633,1
| | Расход воды через котел
| Qпол
| По расчету
| кВт
|
| | Расход топлива на котел
| В
| 
| м3/с
| 1,047
|
2.2 Расчет теплообмена в топке
Таблица 2.2.1 Поверочный расчет топки
| Величина
| Обозначение
| Расчетная формула или способ определения
| Единица
| Расчет
| | Суммарная площадь лучевоспр. поверхности
| Нл
| табл. II−9 [2]
| м2
| 126,9
| | Полная площадь стен топочной камеры
| Fст
| по конструктивным размерам
| м2
| 137,2
| | Коэф. тепловой эффект-ти лучевосп. поверхности
| Ψср
| 
| −
| 0,67
| | Эффективная толщина излуч. слоя пламени
| s
| 
| м
| 2,138
| | Полная высота топки
| Hт
| по конструктивным размерам
| м
| 2,05
| | Высота расположения горелок
| hт
| по конструктивным размерам
| м
| 1,65
| | Относительный уровень расположения горелок
| xт
| 
| −
| 0,8
| | Параметр, учитыв. характер распределения т-ры в топке
| M
| 
| −
| 0,35
| | Коэф. избытка воздуха на выходе из топки
| αт
| Табл. 1−1
| −
| 1,14
| | Присос воздуха в топке
| Δαт
| Табл. 2−2 [2]
| −
| 0,06
| | Температура холодного воздуха
| t хв
| По выбору
| °С
|
| | Энтальпия присосов воздуха
| I0прс
| Табл. 1−3
| кДж/м3
| 385,3
| | Кол-во теплоты, вносимое в топку воздухом
| Qв
| 
| кДж/ м3
| 20,7
| | Полезное тепловыделение в топке
| Qт
| 
| кДж/ м3
| 36601,47
| | Адиабатическая температура горения
| uа
| Табл. 1−4
| °С
| 1996,6
| | Температура газов на выходе из топки
| u²т
| По выбору, табл. 5−3 [2]
| °С
|
| | Энтальпия газов на выходе из топки
| I²т
| Табл. 1−4 [2]
| кДж/м3
| 19929,29
| | Средняя суммарная теплоем. продуктов сгорания
| Vccp
| 
| 
| 17,61
| | Объемная доля:
Водяных паров
Трехатомных газов
|
|
Табл. 1−2 [2]
Табл. 1−2 [2]
|
−
−
|
0,178
0,084
| | Суммарная объемная доля трехатомных газов
| rn
| Табл.1-2 [2]
| −
| 0,262
| | Коэф. ослабления лучей
трехатомными газами
| kг
kкокс
| Рис. 5−5 [2]
Стр. 31 [2]
| 1/
м×МПа
| 6,76
| | Коэф. ослабления лучей топочной средой
| k
| k г× rn+ k кокс× χ1× χ2
| 1/ м×МПа
| 1,77
| | Степень черноты факела
| aф
| 1 − е− kps
| −
| 0,307
| | Степень черноты топки
| aт
| 
| -
| 
| | Тепловая нагрузка стен топки
| qF
| 
| кВт/м2
| 
| | Температура газов на выходе из топки
| u²т
| Рис. 5−8 [2]
| °С
|
| | Энтальпия газов на выходе из топки
| I²т
| Табл. 1−4 [2]
| кДж/м3
| 20768,49
| | Общее тепловосприятие топки
| Qлт
| φ×(Qт − I²т)
| кДж/м3
| 14249,6
| | Средняя тепловая нагрузка лучевосп. поверхности топки
| qсрл
|  
| кВт/м3
| 117,6
| 2.3 Расчет конвективного пучка
Конвективными называют такие поверхности нагрева, в которых процесс передачи теплоты осуществляется путем конвективного теплообмена.
конвективные пучки получают теплоту не только путем конвективного теплообмена, но и теплоту прямого излучения топки. При расчете такой поверхности нагрева используют методику расчета конвективных поверхностей нагрева с учетом тепловосприятия прямого излучения топки.
Таблица 2.3.1 Тепловой расчет конвективного пучка
| Величина
| Обозначение
| Формула или способ определения
| Единица
| Расчет
| | Полная площадь поверхности нагрева
| Н
| По конструктивным размерам (табл. II−9 [2])
| м2
| 592,6
| | Диаметр труб
| d
| По конструктивным размерам
| мм
| 0,028
| | Средняя длина труб
| l
| По конструктивным размерам
| м
| 0,75
| | Поперечный шаг труб
| s1
| По конструктивным размерам
| м
| 0,064
| | Продольный шаг труб
| s2
| По конструктивным размерам
| м
| 0,04
| | Относительный поперечный шаг труб
| s1/d
| По конструктивным размерам
| -
| 2,29
| | Относительный продольный шаг труб
| s2/d
| По конструктивным размерам
| -
| 1,43
| | Размеры поперечного сечения газохода
| A
B
| По конструктивным размерам
| м
м
| 2,3
2,88
| | Эффективная толщина излучающего слоя
| s
| 
| м
| 0,084
| | Температура газов перед конвективным пучком
| u¢
| u²т − из расчета топки
| °С
|
| | Энтальпия газов перед конвективным пучком
| I¢
| I²т − из расчета топки
| кДж/м3
| 20768,49
| | Температура газов за конвективным пучком
| u²
| По выбору (стр. 53 [2])
| °С
|
| | Энтальпия газов за конвективным пучком
| I²
| По I−u таблице
| кДж/ м3
| 2705,5
| | Количество теплоты, отданное конвективному пучку
| Qг
| φ×(I¢ − I²)
| кДж/ м3
| 18376,5
| | Средняя температура газов
| uср
| 0,5×(u¢ + u²)
| °С
|
| | Коэффициент теплоотдачи конвекцией
| αк
| αн × Сz × Cs × Cф,
рис. 6−5 [2]
| 
| 105,84
| | Суммарная оптическая толщина запыленного газового потока
| kps
| (kгrn + kзлmзл) × p × s
|
| 60,98
| | Степень черноты излучающей среды
| a
| 1 − е − kps
| −
| 0,12
| | Коэффициент тепловой эффективности
| ψ
| Стр. 48 [2]
| °С
| 0,8
| | Температура загрязнения стенки трубы
| tст
| tкип + Δt
| °С
|
| | Коэффициент теплоотдачи излучением
| αл
| αн × a
|
|
| | Коэффициент теплоотдачи от газов к стенке
| α1
| ξ(αк + αл)
|
| 116,84
| | Тепловосприятие конвективного пучка
| ε0
| ψ×a1
| 
|
| | Температурный напор на входе в пучок
| Dtб
| u¢-t¢
| °C
|
| | Температурный напор на выходе из пучка
| Dtм
| u¢¢-t¢¢
| °С
|
| | Средний температурный напор
| Δt
| Табл. 6−1 [2]
| °С
|
| | Расхождение расчетных тепловосприятий
| ΔQ
| 
| %
| 0,8
|
2.4 Сводная таблица теплового расчета котла и расчетная невязка теплового баланса
Таблица 2.4.1 Тепловой баланс котла
| Величина
| Обозначение
| Единица
| Результат
| | Располагаемая теплота топлива
| Qрр
| кДж/м3
| 36764,6
| | Температура уходящих газов
| uух
| °С
|
| | Потери теплоты с уходящими газами
| q2
| %
| 6,99
| | КПД
| h
| %
| 90,6
| | Расход топлива на котел
| Вр
| м3/с
| 1,047
| | Топка
|
|
|
| | Теплота, вносимая воздухом
| Qв
| кДж/м3
| 20,7
| | Полезное тепловыделение
| Qт
| кДж/м3
| 36601,47
| | Температура газов на выходе из топки
| u¢¢т
| °С
|
| | Энтальпия газов на выходе из топки
| I¢¢т
| кДж/м3
| 20768,49
| | Тепловосприятие
| Qл
| кДж/м3
| 16211,2
| | Конвективный пучок
|
|
|
| | Температура газов на входе
| u¢
| °С
|
| | Температура газов на выходе
| u¢¢
| °С
|
| | Энтальпия газов на входе
| I¢
| кДж/м3
| 21152,67
| | Энтальпия газов на выходе
| I¢¢
| кДж/м3
| 2705,5
| | Тепловосприятие
| Q
| кДж/м3
| 18392,8
| Невязка теплового баланса составила 1,8 %, расчет считаем верным.
Важнейшие способы обработки и анализа рядов динамики Не во всех случаях эмпирические данные рядов динамики позволяют определить тенденцию изменения явления во времени...
|
ТЕОРЕТИЧЕСКАЯ МЕХАНИКА Статика является частью теоретической механики, изучающей условия, при которых тело находится под действием заданной системы сил...
|
Теория усилителей. Схема Основная масса современных аналоговых и аналого-цифровых электронных устройств выполняется на специализированных микросхемах...
|
Логические цифровые микросхемы Более сложные элементы цифровой схемотехники (триггеры, мультиплексоры, декодеры и т.д.) не имеют...
|
|
Что такое пропорции?
Это соотношение частей целого между собой. Что может являться частями в образе или в луке...
Растягивание костей и хрящей. Данные способы применимы в случае закрытых зон роста.
Врачи-хирурги выяснили...
ФАКТОРЫ, ВЛИЯЮЩИЕ НА ИЗНОС ДЕТАЛЕЙ, И МЕТОДЫ СНИЖЕНИИ СКОРОСТИ ИЗНАШИВАНИЯ Кроме названных причин разрушений и износов, знание которых можно использовать в системе технического обслуживания и ремонта машин для повышения их долговечности, немаловажное значение имеют знания о причинах разрушения деталей в результате старения...
|
|
Субъективные признаки контрабанды огнестрельного оружия или его основных частей
Переходя к рассмотрению субъективной стороны контрабанды, остановимся на теоретическом понятии субъективной стороны состава преступления...
ЛЕЧЕБНО-ПРОФИЛАКТИЧЕСКОЙ ПОМОЩИ НАСЕЛЕНИЮ В УСЛОВИЯХ ОМС 001. Основными путями развития поликлинической помощи взрослому населению в новых экономических условиях являются все...
МЕТОДИКА ИЗУЧЕНИЯ МОРФЕМНОГО СОСТАВА СЛОВА В НАЧАЛЬНЫХ КЛАССАХ В практике речевого общения широко известен следующий факт: как взрослые...
|
|
