Сравнительный анализ результатов расчетов

В таблице 12 приведены основные результаты ручного расчета на номинальную нагрузку, на 70% нагрузку и результаты теплогидравлического расчета на ЭВМ с помощью программы «Trakt», а также приведено отклонение результатов расчетов ручного и машинного расчетов.

 

 

Таблица 16 – Сводная таблица основных результатов расчетов.

Наименование	Обозначение	Единица измерения	Ручной расчет на 100% нагрузку	Расчет на ЭВМ на 100% нагрузку	Расчет на ЭВМ на 70% нагрузку	Отклонение результатов расчетов ручного и на ЭВМ, %
Топливо	Уголь липовецкого месторождения марки Д,Р,СШ
Низшая теплота сгорания		МДж/кг	23,4	23,4	23,4
Располагаемое тепло	Qр	МДж/кг	23,426	23,426	23,426
Температура уходящих газов		°C				6,2
Коэффициент полезного действия котла	ηк	%	93,7	94,213	94,682	0,5
Потери тепла с уходящими газами	q2	%	4,8	4,267	3,798	11,1
Расход топлива	B	кг/с	10,33	10,328	7,228
Расчетный расход топлива	Bр	кг/с	10,227	10,22	7,16	0,1
Энтальпия сухого насыщенного пара		кДж/кг
Расход конденсата на первый впрыск	Д1впр	кг/с	2,75	2,75	1,94
Расход конденсата на второй впрыск	Д2впр	кг/с	1,83	1,83	1,28
Полезное тепловыделение в топке	Qт	МДж/кг	26,17	26,33	26,096	0,6
Адиабатическая температура горения		°C				1,1
Температура газов на выходе из топки		°C				1,2
Степень черноты топки	εт	-	0,836	0,884	0,896	5,4
Среднее значение коэффициента тепловой эффективности	ψср	-	0,436	0,44	0,44	0,9
Теплонапряжение топочного объема	qV	кВт/м3		149,4	104,5	14,6
Теплонапряжение сечения топки	qF	кВт/м2				0,1
Теплонапряжение яруса горелок	qяр	кВт/м2				0,4
Радиационная ступень пароперегревателя
Температура пара на входе		°C				0,6
Температура пара на выходе		°C				0,9
Ширмы
Температура пара на входе		°C				2,7
Температура пара на выходе		°C				2,1
Скорость пара	Wп	м/с			20,6	7,4
Температура газов на входе		°C				1,2
Температура газов на выходе		°C				0,7
Скорость газов	Wг	м/с	5,95		3,8	0,8
Коэффициент теплоотдачи от газов к стенке трубы	α1	Вт/(м2∙К)		95,9	75,6	12,0
Коэффициент теплоотдачи от стенки трубы к пару	α2	Вт/(м2∙К)				17,5
Коэффициент теплопередачи	k	Вт/(м2∙К)	38,72	34,3	27,8	11,4
Тепловосприятие	Qт	кДж/кг	580,8	599,2	527,1	3,1
Пароотводящие трубы
Температура пароводяной смеси	t	°C				0,3
Температура газов на входе		°C				0,7
Температура газов на выходе		°C				2,5
Скорость газов	Wг	м/с	7,5	7,6	4,8	1,3
Коэффициент теплоотдачи от газов к стенке трубы	α1	Вт/(м2∙К)		94,8	90,5	38,8
Коэффициент теплопередачи	k	Вт/(м2∙К)		37,6	34,8	44,7
Тепловосприятие	Qт	кДж/кг			104,33	32,7
Первая по ходу газа конвективная ступень пароперегревателя
Температура пара на входе		°C				2,1
Температура пара на выходе		°C				0,6
Скорость пара	Wп	м/с	26,3	27,8	20,3	5,4
Температура газов на входе		°C				2,5
Температура газов на выходе		°C				4,7
Скорость газов	Wг	м/с	10,6	10,8	6,9	1,9
Коэффициент теплоотдачи от газов к стенке трубы	α1	Вт/(м2∙К)		89,2	69,6	16,6
Коэффициент теплоотдачи от стенки трубы к пару	α2	Вт/(м2∙К)		2942,3	2200,6	12,6
Коэффициент теплопередачи	k	Вт/(м2∙К)	52,7		33,6	18,4
Тепловосприятие	Qт	кДж/кг	2312,5	2266,8		2,0
Вторая по ходу газов конвективная ступень пароперегревателя
Температура пара на входе		°C				0,8
Температура пара на выходе		°C				2,6
Скорость пара	Wп	м/с	10,9	11,7	9,3	6,8
Температура газов на входе		°C				3,8
Температура газов на выходе		°C				2,6
Скорость газов	Wг	м/с	11,8		7,8	1,7
Коэффициент теплоотдачи от газов к стенке трубы	α1	Вт/(м2∙К)		84,9	66,8	2,4
Коэффициент теплоотдачи от стенки трубы к пару	α2	Вт/(м2∙К)			1414,9	35,1
Коэффициент теплопередачи	k	Вт/(м2∙К)	51,8	48,6	38,1	6,2
Тепловосприятие	Qт	кДж/кг	1987,4		1729,6	10,4
Газоповоротная камера
Температура газов на входе		°C				1,6
Температура газов на выходе		°C				2,1
Тепловосприятие	Qт	кДж/кг		100,6	91,8	45,6
Воздухоподогреватель
Температура воздуха на входе		°C
Температура воздуха на выходе		°C				5,1
Температура газов на входе		°C				4,0
Температура газов на выходе		°C				3,1
Скорость газов	Wг	м/с	13,1	12,9	8,8	1,5
Коэффициент теплоотдачи от газов к стенке трубы	α1	Вт/(м2∙К)			29,3	9,3
Коэффициент теплоотдачи от стенки трубы к воздуху	α2	Вт/(м2∙К)		63,6	50,5	16,3
Коэффициент теплопередачи	k	Вт/(м2∙К)	23,4	24,2	18,5	3,3
Тепловосприятие	Qт	кДж/кг	2415,8	2557,5		5,5
Экономайзер
Температура воды на входе		°C				0,4
Температура воды на выходе		°C				0,7
Температура газов на входе		°C				2,1
Температура газов на выходе		°C				5,3
Скорость газов	Wг	м/с	9,5	9,5	6,3
Коэффициент теплоотдачи от газов к стенке трубы	α1	Вт/(м2∙К)	103,5	87,7		15,3
Коэффициент теплопередачи	k	Вт/(м2∙К)	72,4	59,7	47,6	17,5
Тепловосприятие	Qт	кДж/кг	2855,4	2962,7		3,6

Невязка теплового баланса котла равна

ΔQ/Q_р = (53,1/16540)∙100 =0, 3%.

Так как величина невязки теплового баланса котла составляет величину меньшую, чем два процента от располагаемого тепла топлива, то данный расчет котла считается удовлетворительным.

Из сравнительного анализа значений таблицы 12 следует, что наибольшие различия имеют в основном следующие величины: коэффициенты теплоотдачи α₁ и α₂, коэффициенты теплопередачи k, а отсюда и тепловосприятие каждой поверхности нагрева, где имеются большие отклонения.

Из-за различных температур газов и обогреваемой среды отличаются коэффициенты теплоотдачи и их скорости, а, следовательно, и коэффициенты теплопередачи k. Отсюда и отклонение в определении балансового тепла. Температуры газов и пара отличаются от машинного расчета, так как программа считает по старым нормам теплового расчета, а ручной расчет выполняется по новым.

Из таблицы 12 видно, что адиабатическая температура очень отличается от температуры, посчитанной на ЭВМ, вероятно из-за того, что в ручном расчете неправильно сделана интерполяция энтальпий.

 

 

Снижение нагрузки котла до 70% приводит к тому, что котел не может вырабатывать необходимых параметров. При данной нагрузке увеличивается кпд котла, так как снижаются потери тепла с уходящими газами.

Заключение

Итогом работы над курсовым проектом являются следующие результаты.

Активный объем топки V_т = 1616 м³, сечение топочной камеры F_т = 58,24 м², ширина a_т и глубина b_т равны соответственно 8 и 7,28 м. Высота ее составляет 30,95 м.

Топка выполняется с аэродинамическим выступом глубиной 1,82 м, имеющим вертикальный участок высотой 1,46 м.

Допустимое тепловое напряжение топочного объема q_v.доп = 175 кВт/м², теплонапряжение сечения топки q_F составляет 4140 кВт/м² (допустимое q_F.доп = 4600 кВт/м²), и тепловое напряжение зоны активного горения равно 766,3 кВт/м², что не превышает допустимого значения 1350 кВт/м².

Температура продуктов сгорания на выходе из топочной камеры и температура уходящих газов равны соответственно = 1070 °С и = 130 °С.

Температура газов в конце зоны активного горения составляет 1510 °С, что не допустимо исходя из условий шлакования экранов топочной камеры.

Тепловая схема пароперегревателя состоит из четырех основных ступеней и дополнительной поверхности, экранирующей потолок и стены горизонтального газохода и газоповоротной камеры. Первой ступенью является радиационный перегреватель, размещаемый в верхней трети топочной камеры. Он изготавливается из стали 12Х1МФ. Трубы диаметром 60 мм расположены с шагом 80 мм. Число ходов пара в этой ступени равно четырем.

Далее пар последовательно поступает в потолочный перегреватель, настенные поверхности нагрева газоповоротной камеры, скат и боковые поверхности горизонтального газохода. Они выполняются газоплотными из труб диаметром 38 мм с варкой полосы между ними 20 мм.

После дополнительной поверхности пар поступает во вторую по ходу газов одноходовую конвективную ступень перегревателя. Она выполняется из стали 20. Наружный диаметр труб принят 38 мм, и трубы в пакете располагаются с шагами S₁ = 93 мм и S₂ = 57 мм. Толщина стенки трубы равна четырем миллиметрам. Глубина пакета по ходу газов равна 2,626 м.

Затем через первый впрыск пар направляется в ширмы. Они изготавливаются из стали 20. Ширмы применяются гладкотрубные с наружным диаметром труб 32 мм и толщиной стенки 5 мм. По ширине газохода устанавливается 15 ширм с поперечным шагом 500 мм. Их глубина b_ш и высота h_ш равны соответственно 1,328 и 7,342 м.

После ширм пар идет через второй впрыск – в первую по ходу газов конвективную ступень пароперегревателя. Он изготавливается из стали 12Х1МФ. Толщина стенки труб принят пять миллиметров, шаги и диаметр такие же, как и во второй по ходу газа конвективной ступени. Данная ступень является двух ходовой.

Горизонтальный газоход, в котором располагаются конвективные ступени пароперегревателя сконструирован без горизонтальной площадки, и расстояние между топкой и конвективной шахтой составляет 5,366 м.

Глубина конвективной шахты равна 4,18 м, а ее высота равна 19 м.

Воздухоподогреватель с целью получения оптимальных значений скорости воздуха и высоты ходы выполняется двухпоточным. Он составлен из пяти кубов высотой по 2,55 м. Трубы воздухоподогревателя изготавливаются диаметром 40 мм с толщиной стенки 1,5 мм, они расположены с поперечным и продольным шагами, равными соответственно 60 мм и 42 мм.

Экономайзер некипящего типа располагается в конвективной шахте параллельно фронту котла. Гладкие трубы изготавливаются из стали 20 диаметром 32 мм с толщиной стенки четыре миллиметра. Трубы расположены в шахматном порядке с поперечным шагом 96 мм и продольным шагом 50 мм.

Проведен поверочный теплогидравлический расчет котла на ЭВМ на номинальную нагрузку и расчет котла на 70% нагрузку с последующим анализом результатов.

 

 

Литература

1. Фурсов И.Д., Коновалов В.В. Конструирование и тепловой расчет паровых котлов: Учебн. пособие для студентов вузов. Издание второе, переработанное и дополненное / Алтайский государственный технический университет им. И.И. Ползунова. – Барнаул: Изд-во АлтГТУ, 2001. – 266 с.: ил.

2. Суслин А.В. Котел паровой Е-330-9,8-515КТ. Пояснительная записка к курсовому проекту по дисциплине «Технология сжигания органических топлив», Барнаул: АлтГТУ, 2010 - 35 с.

3. Ривкин С.Л., Александров А.А. Термодинамические свойства воды и водяного пара. – М.: «Энергия», 1975. - 80 с.