Если у вас возникли сложности с курсовой, контрольной, дипломной, рефератом, отчетом по практике, научно-исследовательской и любой другой работой - мы готовы помочь.
Предоплата всего
Подписываем
Министерство образования Российской Федерации
Белгородский государственный технологический университет
имени В.Г. Шухова
Кафедра энергетики теплотехнологии
Тепловой расчет парогенератора
Выполнил: студент гр. ЭТ-52
Осьмаков А.Ф.
Принял: Васильев Б.П.
Белгород 2008
Задание
Рассчитать котельный агрегат на следующих условиях:
1. Паропроизводительность Д, (т/ч) – 68
2. Рабочее давление пара Рраб, (кгс/см2) – 39
3. Температура перегретого пара tпп, 0С – 420
4. Температура питательной воды, 0С – 145
5. Топливо – природный газ из газопровода Карабулак-Грозный
Низшая теплота сгорания Qнс (ккал/м3) – 10950
Теоретическое количество воздуха Vв0 (м3/м3) – 12,21
Объем трехатомных газов VRO2 (м3/м3) - 1,41
Объем азота VN2 (м3/м3) - 9,68
Объем водяных паров V0H2O (м3/м3) – 2,54
6. Присосы воздуха принимаем в соответствии с рекомендациями норм (табл. XVI)
в фестоне ∆αпрф = 0
в паропергревателе ∆αпрпп = 0,03
в водяном экономайзере ∆αпрвэ = 0,05 (в каждой ступени)
в воздухоподогревателе ∆αпрвп = 0,05
7. Коэффициент избытка воздуха в топке αт =1,1
8. Коэффициент избытка воздуха за котлом:
αух = αт+∆αпрф+∆αпрпп+2∆αпрвэ+∆αпрвп=1,1+0+0,03+2∙0,05+0,05=1,28
Таблица №1
Наименование
величины
Vв0 (м3/м3) – 12,21 V0H2O= V0H2O +0,0161∙(α-1)∙Vв0
VRO2 (м3/м3) - 1,41 VГ= VRO2 +VN2 +VH2O +(α-1)∙Vв0
VN2 (м3/м3) - 9,68
V0H2O (м3/м3) – 2,54
Топка, фестон Паропере-гревательВод. эконом.
2 ступень
Вод. эконом.
1 ступень
Воздухо-подогре-ватель За котломКоэф. избытка воздуха за
поверхностью
1,1 1,13 1,18 1,23 1,28 1,28 Коэф. избытка воздуха средний 1,1 1,115 1,155 1,215 1,255 1,280VH2O
2,560 2,563 2,570 2,582 2,590 2,595VГ
14,871 15,057 15,553 16,297 16,794 17,104r RO2= VRO2 /VГ
0,095 0,094 0,091 0,087 0,084 0,082rH2O= VH2O /VГ
0,172 0,17 0,165 0,158 0,154 0,152rп= VRO2+VH2O
0,267 0,264 0,256 0,245 0,238 0,234Таблица №2
Значение энтальпий в зависимости от температур
Iг = Iг0 + Iв0∙(α-1)
t, оС
Iг,
ккал/м3
Iв0,
ккал/м3
Iг при α=1,1
Iг при α=1,115
Iг при α=1,155
Iг при α=1,215
Iг при α=1,255
Iг при α=1,280
100 449 386 488 493 509 532 547 557 200 906 777 984 995 1026 1073 1104 1124 300 1375 1175 1493 1510 1557 1628 1675 1704 400 1857 1580 2015 2039 2102 2197 2260 2299 500 2352 1995 2552 2581 2661 2781 2861 2911 600 2856 2420 3098 3134 3231 3376 3473 3534 700 3375 2857 3661 3704 3818 3989 4104 4175 800 3910 3297 4240 4289 4421 4619 4751 4833 900 4456 3736 4830 4886 5035 5259 5409 5502 1000 5010 4188 5429 5492 5659 5910 6078 6183 1100 5567 4652 6032 6102 6288 6567 6753 6870 1200 6127 5116 6639 6715 6920 7227 7432 7559 1300 6702 5580 7260 7344 7567 7902 8125 8264 1400 7288 6056 7894 7984 8227 8590 8832 8984 1500 7869 6532 8522 8620 8881 9273 9535 9698 1600 8461 7008 9162 9267 9547 9968 10248 10423 1700 9056 7484 9804 9917 10216 10665 10964 11152 1800 9653 7961 10449 10569 10887 11365 11683 11882 1900 10261 8449 11106 11233 11571 12078 12415 12627 2000 10865 8937 11759 11893 12250 12786 13144 13367 2100 11467 9426 12410 12551 12928 13494 13871 14106 2200 12090 9914 13081 13230 13627 14222 14618 14866 2300 12703 10413 13744 13900 14317 14942 15358 15619 2400 13318 10906 14409 14572 15008 15663 16099 16372 2500 13935 11401 15075 15246 15702 16386 16842 17127 № Наименование Обозначе-ниеРаз-
мер
ность
Формула Расчет Тепловой баланс котельного агрегата 1. Низшая теплота сгорания топливаQнс
задана 10950 2. Температура холодного воздухаtхв
п. 5.03 норм 30 3. Теплосодержание холодного воздухаIхв
по диаграмме
115,8 4. Располагаемое тепло топливаQрр
Qнс +Qввш +Qтл
10950+0+0=10950 5. Температура уходящих газовνух
принимаем 130 6. Теплосодержание уходящих газовIух
по диаграмме
727,1 7. Потери от механ-го недожогаq4
% табл. 20 0 8. Потери от хим-го недожогаq3
% табл. 20 0,5 9. Потеря тепла с уходящими газамиq2
% 10. Потери тепла в окружающую средуq5
% п. 5-10 рис. 5.1 норм 0,72 11. Сумма тепловых потерь Σq %q2 + q3 + q4 + q5
5,29+0,5+0+0,72=6,51 12. КПД котельного агрегатаηка
% 100- Σq 100-7,54=93,49 13. Коэф. сохранения тепла φ -1-(q5/(ηка+q5))
1-(0,72/(93,49+ 0,72))=0,992 14. Давление перегретого пара Pкгс/см2
задана 39 15. Температура перегретого параtпп
задана 420 16. Теплосодержание перегретого параiпп
табл. 25 воды и водяного пара 779,6 17. Температура питательной водыtпв
задана 145 18. Давление питательной водыPпв
кгс/см2
принимаем 46 19. Теплосодержание питательной водыiпв
табл. 24 норм 146,6 20. Тепло затрачиваемое на получение параQпп
ккал/чD∙(iпп- iпв)
68000·(779,6-146,6)=43044000 21. Тепло затрачиваемое на нагрев продувочной водыQпр
ккал/ч0,01∙qпр∙D∙(iпп- iпв)
0,01∙5∙68000∙(779,6-
-146,6)=2152200
22. Сумм. количество полезно использ. теплаQка
ккал/чQпп +Qпр
43044000+2152200=45196200 23. Полный расход топливаВк
м3/ч
Qка∙100/ Qрр∙ ηка
45196200 ∙100/10950∙ 9,49=4415 24. Расчетный расход топливаВр
м3/ч
Вк∙(100-q4)/100
4415∙(100-0)/100=4415 Расчет теплообмена в топке 1. Объем топочной камерыVт
м3
по конструктив. характеристикам 130 2. Полная лучевоспринимающая поверхностьНл
м2
по конструктив. характеристикам 110 3. Полная поверхность топкиFст
м2
по конструктив. характеристикам 120 4. Степень экранирования х - рекоменд. норм 0,993 5. Эффективная толщина излучающего слоя S м3,6 Vт/ Fст
3,6∙130/120=3,9 6. Температура горячего воздухаtгв
оС
рекоменд. норм 255 7. Теплосодержание горячего воздухаIгв
по табл. №2 по i-ν 995,9 8. Тепло, вносимое воздухом в топкуQв
(αт-∆αпл-∆αт)Iгв+
+(∆αпл+∆αт) Iхв
(1,1-0-0,05)∙995,9+
+(0+0,05)∙115,8=1051,5
9.Тепло, выделяемое в топке на 1 м3
Qт
10. Теоретическая температура горенияоС
по табл. №2 по i-ν 2029 11. Температура газов на выходе из топкиоС
принята 1077 12. Теплосодержание газов на выходе из топки по табл. №2 по i-ν 5893 13. Средняя суммарная теплоемкость продуктов сгоранияVCp
ккал/м3∙оС
14. Коэфф. ослабления лучей 3-хатомными газамиКг
ном. III норм 0,51 15. Коэф. ослабления сажистыми частицамиКс
формула 6-10 норм 0,13 16. Степень черноты светящегося пламениасв
- 17. Степень черноты несветящихся трехатомных газовансв
- 18. Коэфф. усреднения m - п. 6-14 норм 0,1 19. Эффективность черноты факелааф
-m∙ансв+(1- m)∙асв
0,1∙0,41+(1- 0,1)∙0,65=0,623 20. Средний коэфф. тепл. эффективностиψср
- п. 6-20 норм 0,5 21. Степень черноты топочной камерыаф
- 22. Высота топкиНт
м по конструктив. характеристикам 8 23. Высота расположения оси горелокhт
м п. 6-14 норм 1,1 24. Величина отношения Х -hт/Нт
1,1/8=0,138 25. Параметр м - 0,54-0,2∙Х 0,54-0,2∙0,138 =0,513 26. Температура газов на выходе из топкиоС
Пересчета не требуется, так как расчетная температура отличается от ранее принятой менее чем на 100 оС. Далее расчет производим по температуре 1172 оС
27. Теплосодержание газов на выходе из топки по табл. №2 по i-ν 6469 28. Количество тепла воспринимаемое в топкеQ1
29. Теплонапряжение топочного объемаqv
ккал/м3∙ч
Bp∙ Qнс/ Vт
4415∙ 10950/ 130=371879 Расчет фестона 1. Полная поверхность нагреваНф
м2
по конструктив. характеристикам 20,4 2. Диаметр труб d мм принимаем 57х5 3. Относительный поперечный шагδ1
-S1/d
225/57=3,95 4. Относительный продольный шагδ2
-S2/d
150/57=2,63 5. Число рядов труб по ходу газов Z шт. принимаем 3 6. Живое сечение для прохода газовFГ
м2
см. п. 16 7,95 7. Эффективная толщина излучающего слоя S м 8. Температура газов перед фестономоС
из расчета топки 1172 9. Теплосодержание газов перед фестономI ’
ккал/м3
из расчета топки 6469 10. Температура газов за фестономоС
принимаем разницу (50-80 оС)
1100 11. Теплосодержание газов за фестономI ’’
ккал/м3
по табл. №2 по i-ν 6032 12. Тепловосприятие по балансуQб
ккал/м3
φ(I ’- I ’’)
0,992(6469- 6032)=433,5 13. Средняя температура газовоС
14. Температура кипения водыtкип
оС
табл. воды и водяного пара 250 15. Средний температурный напор ∆tоС
1136-250=886 16. Средняя скорость газов 17. Коэфф. теплоотдачи конвекциейαк
ккал/м2∙ч∙гр
αн∙Сt∙Cs∙Cφ
ном. XIII норм
68∙1,05∙1,05∙1=74,97 18. Суммарная поглоща- тельная способность трехатомных газовРп∙S
атм∙мр∙Vп∙S
1∙0,267∙0,63=0,168 19. Коэфф. ослабления лучей трехатомными газамиКг
1/атм∙м ном. III 1,4 20. Суммарная опти- ческая толщина слоя kps -Кг∙р∙Vп∙S
1,4∙1∙0,267∙1∙0,63=0,235 21. Степень черноты продуктов сгорания а - ном. II 0,21 22. Температура загрязнен-ной поверхности трубыt3
оС
tкип+∆t
250+50=300 23. Коэфф. теплоотдачи излучениемαл
ккал/м2∙ч∙гр
αн∙а∙Cг
ном. XIX норм
200∙0,21∙0,98=41,16 24. Коэфф. теплоотдачи по газовой сторонеα1
ккал/м2∙ч∙гр
ξ(αк+αл)
1,0∙(74,97+41,16)=116,13 25. Коэфф. теплопередачи Кккал/м3∙ч∙гр
ψ∙α1 п. 7.54
0,85∙116,13=98,71 26. Тепловосприятие по уравнению теплообменаQт
ккал/м3
27. Отношение тепловосприятий ∆Q % Расчет теплообмена пароперегревателя 1. Диаметр труб по конструктивным характеристикам 2. Расположение труб - - рекомендации норм [3] Коридорное 3. Относительный поперечный шаг -, рекомендации норм [3]
4. Относительный продольный шаг -, рекомендации норм [3]
5. Число рядов труб по конструктивным характеристикам 6. Живое сечение для прохода газов по конструктивным характеристикам 7,2 7.Живое сечение для прохода
пара
по конструктивным характеристикам 0,048 8. Поверхность нагрева пароперегревателя по конструктивным характеристикам 282,1 9.Эффективная толщина излучающего слоя
10. Температура газов на входе из расчета фестона 1100 11. Теплосодержание газов на входепо диаграмме
6032 12. Температура пара на выходе задана 420 13. Теплосодержание пара на выходетабл. воды и пара
779,6 14. Температура пара на входе 255 15. Теплосодержание пара на входе табл. воды и пара 675,2 16. Тепловосприятие пароперегревателя 17. Теплосодержание газов на выходе 18. Температура газов на выходепо диаграмме
821 19. Средняя температура газов 20. Средняя скорость газов 21. Коэффициент теплоотдачи конвекцией, ном. 12 [3]
22. Средняя температура пара 23. Удельный объем пара табл. воды и пара 0,068 24. Средняя скорость пара 25. Коэффициент теплоотдачи от стенки к пару, ном. 15 [3]
26. Суммарное парциальное давление трехатомных газов ата 27. Поглощательная способность трехатомных газов 28. Коэффициент ослабления лучей трехатомными газами ном. 3 [3] 2,3 29. Оптическая толщина газового потока - 30. Степень черноты дымовых газов а - ном. 2 [3] 0,16 31. Температура загрязненной стенки принята 500 32. Коэффициент теплоотдачи межтрубного излученияном. 19 [3]
33. Коэффициент теплоотдачи от газов к стенке 1∙(77+26,66)=103,66 34. Коэффициент тепловой эффективности - табл. 7-3 [3] 0,6 35. Коэффициент теплопередачи 36. Средние разности температур1100-255=845
821-420=401
37. Средний температурный напор 38. Тепловосприятие по уравнению теплообмена 39. Отношение тепловосприятий % Расчет водяного экономайзера (2-я ступень по ходу воды) 1. Диаметр трубпо конструктивным
характеристикам
2. Расположение труб - - рекомендации норм шахматное 3. Относительный поперечный шаг -, рекомендации норм [3]
4. Относительный продольный шаг -, рекомендации норм [3]
5. Число рядов труб по ходу газов по конструктивным характеристикам >10 6. Живое сечение для прохода газов по конструктивным характеристикам 4,75 7.Живое сечение для прохода
воды
по конструктивным характеристикам 0,025 8. Поверхность нагрева по конструктивным характеристикам 115 9.Эффективная толщина излучающего слоя
10. Температура газов на входе из расчета ПП. 821 11. Теплосодержание газов на входе из расчета ПП. 4414 12. Температура газов на выходе принимаем 500 13. Теплосодержание газов на выходепо диаграмме
2661 14. Тепловосприятие ступени по балансу 15. Температура воды на входе из расчета первой ступени ВЭ по ходу воды 207 16. Теплосодержание воды на входе табл. воды и пара 211 17. Теплосодержание воды на выходе 18. Условная температура воды на выходе 19. Процент кипения воды в экономайзере % 20. Средняя температура газов 21. Средняя температура воды 22. Средние разности температур 23. Средний температурный напор 24. Средняя скорость газов 25. Удельный объем воды табл. III-I [3] 0,0012 26. Средняя скорость воды 27. Коэффициент теплоотдачи конвекцией, ном. 13 [3]
28. Температура загрязненной стенки 29. Поглощательная способность трехатомных газов 30. Коэффициент ослабления лучей трехатомными газами ном. 3 [3] 4 31. Оптическая толщина газового потока - 32. Степень черноты дымовых газов а - ном. 2 [3] 0,1 33. Коэффициент теплоотдачи излучениемном. 19 [3]
34. Коэффициент теплоотдачи от газов к стенке 35. Коэффициент тепловой эффективности - табл. 7-3 [3] 0,7 36. Коэффициент теплопередачи 37. Тепловосприятие по уравнению теплообменa 38. Отношение тепловосприятий % Расчет водяного экономайзера (1-я ступень по ходу воды) 1. Диаметр трубпо конструктивным
характеристикам
2. Расположение труб - - рекомендации норм шахматное 3. Относительный поперечный шаг -, рекомендации норм [3]
4. Относительный продольный шаг -, рекомендации норм [3]
5. Число рядов труб по ходу газов по конструктивным характеристикам >10 6. Живое сечение для прохода газов по конструктивным характеристикам 4,75 7.Живое сечение для прохода
воды
по конструктивным характеристикам 0,025 8. Поверхность нагрева по конструктивным характеристикам 256,6 9.Эффективная толщина излучающего слоя
10. Температура газов на входе из расчета ВЭ2. 500 11. Теплосодержание газов на входе из расчета ВЭ2. 2661 12. Температура газов на выходе принимаем 300 13. Теплосодержание газов на выходепо диаграмме
1628 14. Тепловосприятие ступени по балансу 15. Температура воды на входе задана 145 16. Теплосодержание воды на входе табл. воды и пара 147 17. Теплосодержание воды на выходе 18. Условная температура воды на выходе табл. воды и пара 207 19. Средняя температура газов 21. Средняя температура воды 22. Средние разности температур 23. Средний температурный напор 24. Средняя скорость газов 25. Удельный объем воды табл. III-I [3] 0,00112 26. Средняя скорость воды 27. Коэффициент теплоотдачи конвекцией, ном. 13 [3]
28. Температура загрязненной стенкиРадиационный теплообмен в этой ступени не считаем из-за низкой температуры газов. Принимаем
29. Коэффициент теплоотдачи от газов к стенке 30. Коэффициент тепловой эффективности - табл. 7-3 [3] 0,7 31. Коэффициент теплопередачи 32. Тепловосприятие по уравнению теплообменa 33. Отношение тепловосприятий % Расчет воздухоподогревателя 1. Диаметр трубпо конструктивным
характеристикам
2. Расположение труб - - рекомендации норм шахматное 3. Относительный поперечный шаг -, рекомендации норм [3]
4. Относительный продольный шаг -, рекомендации норм [3]
5. Число рядов труб по ходу газов по конструктивным характеристикам >10 6. Живое сечение для прохода газов по конструктивным характеристикам 2,9 7. Живое сечение для прохода воздуха по конструктивным характеристикам 3,4 8. Поверхность нагрева по конструктивным характеристикам 1692 9. Температура газов на входе из расчета В.Э. 300 10. Теплосодержание газов на входе из расчета В.Э. 1628 11. Температура воздуха на входе задана 30 12. Теплосодержание воздуха на входеIхв
по диаграмме
115,8 13. Температура воздуха на выходе принята 255 14. Теплосодержание воздуха на выходеIгв
по диаграмме
995,9 15. Кол-во воздуха на выходе отнесенное к теоретически необ. -αТ- ∆αТ - ∆αпл
1,1-0,1-0=1 16. Кол-во воздуха на входе отнесенное к теоретически необ. -αТ-∆αТ-∆αпл+∆αвп
1,1-0,1-0+0,05=1,05 17. Тепловосприятие по балансу 18. Средняя температура воздуха 19. Теплосодержание воздуха при средней температуреIср
по диаграмме
554,1 20. Теплосодержание газов на выходе 21. Температура газов на выходепо диаграмме
128 22. Средняя температура газов 23. Средняя скорость газов 24. Коэф. теплоотдачи с газовой стороны, ном. 14
25. Средняя температура стенки 26. Средняя скорость воздуха 27. Коэффициент теплоотдачи от стенки к воздуху, ном. 13 [3]
28. Средние разности температур 29. Параметры Р - R -τб/ τм
225/128=1,3τм
300-128=172τб
255-30=225 ψ - ном. XXXI 0,98 30. Средний температурный напор 31. Коэффициент теплопередачи 32. Тепловосприятие по уравнению теплообмена 33. Отношение тепловосприятий Уточнение теплового баланса 1. Температура уходящих газов из расчета В. П. 128 2. Теплосодержание уходящих газов из расчета В. П. 727,1 3. Потеря тепла с уходящими газамиq2
% 4. Сумма тепловых потерь Σq %q2 + q3 + q4 + q5
5,29+0,5+0+0,72=6,51 5. КПД котельного агрегатаηка
% 100- Σq 100-6,51=93,49 6. Расчетный расход топливаВр
м3/ч
Qка∙(100- q4)/ Qрр∙ ηка
45196200∙(100- 0)/ 10950∙ 93,49= =4415 7. Полный расход топлива Вм3/ч
Вр∙100/(100- q4)
4415 8. Температура горячего воздуха из расчета В. П. 255 9. Теплосодержание горячего воздуха из расчета В. П. 995,9 10. Тепло вносимое горячим воздухом(αт-∆αпл-∆αт)Iгв
(1,1-0,05-0)∙995,9=1045,7 11. Тепло вносимое холодным воздухом(∆αпл-∆αт) Iхв
(0,05-0) 115,8=5,79 12. Тепловыделение в топке 13. Тепло переданное излучением в топке 14. Невязка теплового балансаQpp∙ηка-(Qтл +Qф+ +Qпп +Qвэ2 +Qвэ1+Qm)
10950∙0,93-(5354 +431,8+1612 +903,6 +1030,7+923,7)=50,6 15. Относительная величина невязки %Список используемой литературы
1. Ривкин С.Л., Александров А.А. Теплофизические свойства воды и водяного пара. – М.: Энергия, 1980.
2. Тепловой расчет промышленных парогенераторов: Учеб. пособие для вузов/ Под ред. В.И. Частухина. – Киев: Вища школа. Головное изд-во, 1980.-184с.
3. Тепловой расчет котельных агрегатов (нормативный метод). Под ред. Н.В.Кузнецова и др.. – М.: Энергия, 1973.