Расчет второго конвективного пучка котла

По чертежу котлоагрегата определяем следующие конструктивные характеристики газохода:

- площадь поверхности нагрева Н=106,2 м²;

- поперечный шаг труб S₁ = 110 мм;

- продольный шаг труб S₂ = 110 мм;

- число рядов труб по ходу продуктов сгорания z₂ = 29 шт.;

- наружный диаметр и толщина стенки трубы

- площадь живого сечения для прохода продуктов сгорания F = 1,245 м².

Подсчитываем относительный шаг:

- поперечный (2.51)

- продольный (2.52)

Предварительно принимаем два значения температуры продуктов сгорания после рассчитываемого газохода:

Весь дальнейший расчет ведем для двух предварительно принятых температур.

Определяем теплоту, отданную продуктами сгорания по уравнению теплового баланса:

, (2.53)

где - коэффициент сохранения теплоты;

Н' – энтальпия продуктов сгорания перед поверхностью нагрева, принимаем из расчета топочной камеры:

Н' = Н_rк1 = 8860 , при Θ_к"= 508^оС;

Н" – энтальпия продуктов сгорания после конвективного пучка, принимаем из таблицы 2.3 при: Θ₁" = 400 ^оС Н₁" = 7912,88 ,

Θ₂" = 200 ^оС Н₂" = 3871 ;

- присос воздуха в конвективном пучке;

Н^о_пр.в. – энтальпия присосанного воздуха при t_в = 30 ^оС,

Н^о_пр.в. = Н^о_х.в. = 379

Расчетную температуру потока продуктов сгорания в конвективном газоходе определяем по формуле:

(2.54)

Подсчитываем среднюю скорость продуктов сгорания в поверхности нагрева:

(2.55)

(2.56)

Определяем коэффициент теплоотдачи конвекцией от продуктов сгорания к поверхности нагрева при поперечном омывании коридорных пучков труб по формуле:

(2.57)

где - коэффициент теплоотдачи определяемый по номограмме [1, рис.18-3],

= 100 ;

= 91 ;

с_z – поправка на число рядов труб по ходу продуктов сгорания, определяем по номограмме [1], с_z = 1;

с_s – поправка на компоновку пучка,определяем по номограмме [1],с_s = 1;

с_ф–коэффициент, учитывающий влияние физических параметров потока, определяем по номограмме [1], ;

Суммарную оптическую толщину[1]:

(2.58)

где s – толщина излучающего слоя, для гладкотрубных пучков определяем по формуле:

(2.59)

– коэффициент ослабления лучей золовыми частицами, принимаем при сжигании газа _. = 0;

- концентрация золовых частиц, принимаем ;

р – давление в газоходе, принимаем для котлов без надува равным 0,098МПа;

– коэффициент ослабления лучей трехатомными газами, определяем по формуле:

Степень черноты продуктов сгорания[1],: .

Определяем коэффициент теплоотдачи , учитывающий передачу теплоты излучением[1]:

(2.60)

где - коэффициент теплоотдачи определяем по номограмме [1] в зависимости от температуры загрязненной стенки:

, (2.61)

где t – средняя температура окружающей среды, принимаем для

паровых котлов равной температуре насыщения t = 195^оС;

- при сжигании газа принимаем равной 25^оС ;

с_г – коэффициент, учитывающий температуру стенки[1]; .

Подсчитываем суммарный коэффициент теплоотдачи от продуктов сгорания к поверхности нагрева[1]:

(2.62)

где - коэффициент использования, учитывающий уменьшение тепловосприятия поверхности нагрева, принимаем [1].

Определяем коэффициент теплопередачи[1]:

(2.63)

где - коэффициент тепловой эффективности, определяем по таблице [1];

Определяем количество теплоты, воспринятое поверхностью нагрева[1]:

(2.64)

где - температурный напор для конвективной поверхности нагрева, определяем по формуле:

(2.65)

где t_к =195 ^оС при Р₁ = 1,4Мпа;

Н=106,2 м² – площадь поверхности нагрева конвективного пучка.

По принятым двум значениям температуры и и полученным двум значениям Q_б и Q_т строим график зависимости Q = f (Θ"). Он представлен на рисунке 2.2.

Рис.2.2 Графическое определение расчетной температуры

, ; ;

2.1.6 Расчет и выбор водяного экономайзера

Расчет экономайзера проводим в следующей последовательности.

По уравнению теплового баланса определяем количество теплоты, которое должны отдать продукты сгорания при принятой температуре уходящих газов:

(2.66)

где Н'_эк – энтальпия продуктов сгорания на входе в экономайзер,

Н'_эк = Н_к" = 5766,9 при Θ_к" = 295 ^оС;

- энтальпия уходящих газов, ;

- присос воздуха в экономайзере;

= 379 – энтальпия теоретического количества воздуха;

- коэффициент сохранения теплоты.

Энтальпия воды на выходе из экономайзера[1]:

(2.67)

Температура воды на выходе из экономайзера[11]: .

Принимаем к установке чугунный экономайзер типа ЭБ1 – 808И.

Конструктивные характеристики принятого к установке экономайзера:

- длина трубки l_тр = 3000 мм;

- количество труб в ряду z₁ = 9 шт.;

- количество рядов z₂ = 20 шт.;

- площадь живого сечения для прохода продуктов сгорания F_тр. = 0,184 м².

Определяем действительную скорость продуктов сгорания в экономайзере, м/с:

(2.68)

где F_эк – площадь живого сечения для проходов продуктов сгорания:

;

Θ_эк – средний температурный напор в экономайзере:

(2.69)

Определяем коэффициент теплопередачи по номограмме (1,ст.179)

где - коэффициент теплопередачи, определяемый по номограмме,

;

Определяем площадь поверхности экономайзера:

(2.70)

По полученной поверхности нагрева экономайзера окончательно устанавливаем его конструктивные характеристики:

- общее число труб (2.71)

где - площадь поверхности нагрева трубы, ;

- число рядов труб шт. (2.72