Тепловой расчет парогенератора ГМ-50-1

Длину трубы в каждом ряду li определяем по осевой линии трубы с учётом её конфигурации от плоскости входа трубы в обмуровку топки или изоляцию барабана до точки перечения оси трубы каждого ряда с плоскостью ската горизонтального газохода. Количество труб в ряду z1 определяют по эскизу, выполнив по всей ширине газохода разводку труб экрана в фестон.

Поперечный шаг S1 равен утроенному шагу заднего экрана топки, т.к. этот экран образует три ряда фестона. Поперечные шаги для всех рядов и всего фестона одинаковы. Продольный шаг между первым и вторым рядами определяют как кратчайшее расстояние между осями труб этих рядов S2’, а между вторым и третьим рядами S2’’ как длину отрезка между осями труб второго и третьего рядов, соединяющего их на половине длины труб. Среднее значение продольного шага для фестона определяют с учетом расчетных поверхностей второго и третьего рядов труб, существенно различающихся по величине:

Принимаем xф = 1, тем самым увеличиваем конвективную поверхность пароперегревателя

(в пределах 5%), что существенно упрощает расчёт.

По S1ср и S2ср определяем эффективную толщину излучающего слоя фестона Sф

6.4)          Расположение труб в пучке – шахматное, омывание газами – поперечное (угол отклонения потока от нормали не учитываем). Высоту газохода ‘а’ определяют в плоскости, проходящей по осям основного направления каждого ряда труб в границах фестона. Ширина газохода ‘b’ одинакова для всех рядов фестона, её определяют как расстояние между плоскостями, проходящими через оси труб правого и левого боковых экранов.

6.5)          Площадь живого сечения для прохода газов в каждом ряду:

Fi = ai×b - z1× liпр×d;

где liпр – длина проекции трубы на плоскость сечения, проходящую через ось труб расчитываемого ряда.

Fср находим как среднее арифметическое между F1 и F3.

6.6) Расчётная поверхность нагрева каждого ряда равна геометрической поверхности всех труб в ряду по наружному диаметру и полной обогреваемой газами длине трубы, измеренной по её оси с учётом конфигурации, т.е гибов в пределах фестона:

Нi = p×d×z1i× li;

где z1i – число труб в ряду; li – длина трубы в ряду по её оси.

Расчётная поверхность нагрева фестона определяют как сумму поверхностей всех рядов:

Нф = Н1 + Н2 + Н3 = 9,966+8,666+5,765 = 24,3977 м;

На правой и левой стене газохода фестона расположена часть боковых экранов, поверхность которых не превышает 5% от поверхности фестона:

Ндоп = SFст·xб = (1,7062 + 1,7062)·0,99 = 3,3782 Þ Нф’ = Нф + Ндоп = 27,776 м;

6.7) Составляем таблицу исходных данных для поверочного теплового расчёта фестона.

6.8)          Ориентировочно принимают температуру газов за фестоном на 30¸1000С ниже, чем перед ним:

Для газов за фестоном находим энтальпию при

и по уравнению теплового баланса определяем тепловосприятие фестона:

6.9 Уравнение теплопередачи для всех поверхностей нагрева записывают в следующем виде:

где k - коэффициент теплопередачи, Dt - температурный напор,

Н - расчётная поверхность нагрева.

6.9.1)При сжигании мазута коэффициент теплопередачи определяют по формуле:

Где aк - коэффициент теплоотдачи конвекцией; aл - коэффициент теплоотдачи излучением газового объёма в трубном пучке; y - коэффициент тепловой эффективности поверхности; x = 1.

6.9.2) Для определения aк (коэффициента теплоотдачи конвекцией от газов к стенке труб) рассчитаем среднюю скорость газового потока:

y для фестона при скорости газов 8,903 м/с равен 0,6.

Для нахождения aк по номограммам определяем aн=59 ккал/м2×ч×оС и добавочные коэффициенты: Сz=0,88; Сф=0,85; Сs=1 Þ aк = aн×Сz×Сф×Сs = 59×0,88×0,85×1 = 44,13 ккал/м2×ч×оС;

6.9.3)   Для нахождения aл используем номограммы и степень черноты продуктов горения ‘a’:

Для незапылённой поверхности k×p×S = kг×rn×S×p, где р = 1кгс/ см2; rn=0,2474;

рn×S = rn×S = 0,2474×2,03 = 0,5022

По номограмме находим kг = 0,66 Þ

По номограмме находим Сг=0,96; aн=170 ккал/м2×ч×оС; Þ aл = aн×а×Сг =170×0,2819×0,96=46 ккал/м2×ч×оС

6.9.4)

Находим температурный напор:

6.10)Если тепловосприятия фестона по уравнениям теплового баланса и теплопередачи отличаются менее чем на 5%, то температура за фестоном задана правильно:

т.о. поверочный расчёт выполнен.

VII. Определение тепловосприятий пароперегревателя, экономайзера, воздухоподогревателя и сведение теплового баланса парового котла

7.1)          При выполнении расчёта в целях уменьшения ошибок и связанных с ними пересчётов до проведения поверочно-конструкторских расчётов пароперегревателя целесообразно определить тепловосприятия этих поверхностей по уравнениям теплового баланса и свести тепловой баланс по паровому котлу в целом.

7.2)          Тепловосприятия пароперегревателя и воздухоподогревателя определяют по уравнениям теплового баланса рабочего тела (пара, воздуха), а тепловосприятие экономайзера – по уравнению теплового баланса теплоносителя (продуктов сгорания).

7.3)          Тепловосприятие пароперегревателя определяют по формуле:

Находим при Pпе=40 кгс/см2 и tпе=440oC Þ iпе=789,8 ккал/кг;

при Pб=45 кгс/см2 и температуре насыщения Þ iн=668,1 ккал/кг;

Diпо=15 ккал/кг;

Тепло, воспринимаемое пароперегревателем за счёт излучения факела топки, принимаем для упрощения расчётов равным нулю(Qпел =0), а угловой коэффициент фестона Хф=1.

В этом случае полное тепловосприятие пароперегревателя численно совпадает с тепловосприятием конвекцией: Qпек = Qпе.

Для газохода пароперегревателя уравнение теплового баланса теплоносителя (дымовых газов) имеет вид:

Это уравнение решают относительно искомой энтальпии газов за пароперегревателем:

Полученное значение энтальпии газов за пароперегревателем позволяет определить температуру дымовых газов за ним u²пе=601,520С;

7.4)Тепловосприятие воздухоподогревателя определяют по уравнению теплового баланса рабочего тела (воздуха), т.к. температура горячего воздуха (после воздухоподогревателя) задана. Тепловосприятие воздухоподогревателя зависит от схемы подогрева воздуха. Т.к. предварительный подогрев воздуха, и рециркуляция горячего воздуха отсутствуют, то тепловосприятие воздухоподогревателя определяем:

где Iогв находим по tгв=220oC Þ Iогв=745,2 ккал/кг;

b²вп – отношение объёма воздуха за воздухоподогревателем к теоретически необходимому:

Тепловосприятие воздухоподогревателя по теплоносителю (продуктам сгорания) имеет вид:

где Iух – энтальпия уходящих газов, которую находим по tух=150oC Þ Iух=709,135 ккал/кг;

Iоух – энтальпия теоретического объёма воздуха, которую при tпрс=( tгв + t’в)/2=(220+30)/2=125 oC Þ Iпрс=421 ккал/кг;

Полученное значение энтальпии газов за экономайзером позволяет определить температуру дымовых газов за ним u²эк=301,870С;

7.5)          Тепловосприятие водяного экономайзера определяют по уравнению теплового баланса теплоносителя (дымовых газов):

7.6)          Определяем невязку теплового баланса парового котла:

VIII. Поверочно-конструкторский расчёт пароперегревателя

8.1)          Целью поверочно-конструкторского расчёта пароперегревателя является определение его поверхности нагрева при известных тепловосприятиях, конструктивных размерах и характеристиках. Тепловосприятие пароперегревателя определено ранее, конструктивные размеры и характеристики поверхности заданы чертежом. Решением уравнения теплопередачи определяют требуемую (расчётную) величину поверхности нагрева пароперегревателя, сравнивают её с заданной по чертежу и принимают решение о внесении конструктивных изменений в поверхность.

8.2)          По чертежам парового котла составляем эскиз пароперегревателя в двух проекциях на миллимет-ровой бумаге в масштабе 1:25.

8.3)          По чертежам и эскизу заполняем таблицу:

Конструктивные размеры и характеристики пароперегревателя

8.3.1) Поверхность нагрева для каждой ступени пароперегревателя определяют по наружному диаметру труб, полной длине змеевика (с учётом гибов) l и числу труб в ряду (поперёк газохода) z1. В неё также включается поверхность труб, примыкающих к обмуровке, называемая дополнительной, которую определяют как произведение площади стены (потолка) Fст, занятой этими трубами, на угловой коэффициент х, определяемый по номограмме на основании соотношений S1/d и е/d причём е/d @ r/d =0,5 Þ х=0,75.

Таким образом, с учётом особенностей конструкции пароперегревателей поверхность нагрева определяем по формуле:

Н = p×d×z1× l + Fст ×х.

8.3.2)   Глубину газового объёма до пучка и глубину пучка определяют по рекомендациям и чертежу.

8.3.3)   По значениям шагов для пароперегревателя и диаметру труб находим эффективную толщину излучающего слоя:

8.3.4)   Площадь живого сечения для прохода газов на входе и выходе определяют по формуле:

F = a ·b – d·z1· lпр = 1,68·5,2 – 68·0,032·1,55 = 5,363 (м2);

Площадь живого сечения для прохода пара:

8.4)          Составляем таблицу исходных данных поверочно-конструкторского теплового расчёта пароперегревателя:

Страницы: 1, 2, 3, 4