Материал: Теплогенерирующие установки
СПБГУАП группа 4736 https://new.guap.ru/i03/contacts
где ξ —коэффициент использования, учитывающий уменьшение тепловосприятия поверхности нагрева вследствие неравномерного омывания ее продуктами сгорания, частичного протекания продуктов сгорания мимо нее и образования застойных зон для сложно омываемых пучков ξ = 0,95
При θ"I =500°С α1I =0,95 *(58,59 +7,9) =63,2 Вт/(м² *К)
При θ"II =400°С α1II =0,95 *(46,3 +5,8) =49,5 Вт/(м² *К)
11. Коэффициент теплопередачи (Вт/(м² *К))
K =ψ *α1
где ψ —коэффициент тепловой эффективности При θ"I =500°С K I =0,6 *63,2 =37,92 Вт/(м² *К)
При θ"II =400°С K II =0,6 *49,5 =29,7 Вт/(м² *К)
12. Количество теплоты, воспринятое поверхностью нагрева на 1 кг сжигаемого жидкого топлива (кДж/кг)
Qт =K *H *Δt/(Вр*10³)
Температурный напор Δt определяется для прямотока, перекрестного тока с числом ходов более четырех при постоянной температуре одной из сред (испарительные конвективные поверхности нагрева) как среднелогарифмическая разность температур (°С)
t |
t |
á |
t |
ì |
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
|
|
|
|
|
|
||
|
|
|
|
t |
|
|
|
|
2,3 * lg |
|
|
á |
|||
|
|
|
|
t |
|
|
|
|
|
|
|
ì |
|
||
|
|
|
|
|
|||
где Δtб и Δtм —большая и меньшая разности температуры продуктов сгорания и температуры нагреваемой жидкости
При θ"I =500°С Δtб I =θ' –t =1100 -104 =996
Δtм I =θ"I –t =500 -104 =396
t |
996 396 |
|
î |
|
996 |
|
651,3 |
Ñ |
|
|
|
|
||
|
2,3 * lg |
|
|
|
|
396 |
|
|
|
QтI =37,92 *117,69 *651,3/(0,174*10³) =16704,7 кДж/кг
При θ"II =400°С Δtб II =θ' –t =1100 -104 =996
Δtм II =θ"II –t =400 -104 =296 |
t |
996 296 |
|
577,55î Ñ |
||
|
|
|
||||
996 |
|
|||||
|
|
|
||||
|
|
2,3 * lg |
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
|
|
296 |
|
|
||
QтII =29,7 *117,69 *577,55/(0,174*10³) =11602,1 кДж/кг
13. По принятым двум значениям температуры θ"I и θ"II и полученным двум значениям Qт и Qб производится графическая интерполяция для определения температуры продуктов сгорания после поверхности нагрева. Для этого строится зависимость Q =f(θ"). Точка пересечения прямых укажет температуру продуктов сгорания θ"р, которую следовало бы принять при расчете. Если значение θ"р
18
СПБГУАП группа 4736 https://new.guap.ru/i03/contacts
отличается от одного из принятых предварительно значений θ"I и θ"II не более чем на 50°С, то для завершения расчета необходимо по θ"р повторно определить только Qт, сохранив прежний коэффициент теплопередачи. При большем расхождении заново определяется коэффициент теплопередачи для найденной температуры θ"р
При θ"I =500°С QтI =16704,7 кДж/кг |
QбI =12153,24 кДж/кг |
При θ"II =400°С QтII =11602,1 кДж/кг |
QбII =14418,8 кДж/кг |
19
СПБГУАП группа 4736 https://new.guap.ru/i03/contacts
θ"р =437,2°С Δtб II =θ' –t =1100 -104 =996
Δtм II =θ"II –t =437,2 -104 =333,2
t |
996 333,2 |
|
606 |
î |
Ñ |
|
|
|
|
||||
|
996 |
|
|
|||
|
|
|
|
|||
|
2,3* lg |
|
|
|
|
|
|
|
333,2 |
|
|
|
|
QтI =37,92 *117,69 *606/(0,174*10³) =15543 кДж/кг
QтII =29,7 *117,69 *606/(0,174*10³) =12173,61 кДж/кг
Qт =(15543+12173,61)/2=13858,3 кДж/кг
14. Количества теплоты, воспринятые котельными пучками из уравнения баланса
I'' =9500,44кДж/кг при θ"р =437,2°С
Qк =φ *(I' -I'' +Δαк *I°прис) =0,982 *(23283 –9500,44 +0,1 *423,1) =13576 кДж/кг
20
СПБГУАП группа 4736 https://new.guap.ru/i03/contacts
4.4.Расчет экономайзера
Впромышленных паровых котлах, работающих при давлении пара до 2,5 МПа, чаще всего применяются чугунные водяные экономайзеры, а при большем давлении
—стальные. При этом в котельных агрегатах горизонтальной ориентации производительностью до 25 т/ч, имеющих развитые конвективные поверхности, часто ограничиваются установкой только водяного экономайзера.
1. Количество теплоты которое должны отдать продукты сгорания при принятой температуре уходящих газов (кДж/кг)
Qб =φ *(I'эк -I''эк +Δαэк *I°в)
где I'эк —энтальпия продуктов сгорания на входе в экономайзер, определяется из табл. 2 по температуре продуктов сгорания, известной из расчета предыдущей поверхности нагрева (кДж/кг)
I''эк —энтальпия уходящих газов, определяется из табл. 2 по принятой в начале расчета температуре уходящих газов (кДж/кг)
φ —коэффициент сохранения теплоты Δαэк —присос воздуха в экономайзер, принимается по табл. 1
I°в —энтальпия теоретического количества воздуха Т' =437,2°С I'эк =9500,44 кДж/кг
Т'' =150°С I''эк =3366,38 кДж/кг
Δαэк =0,1
I°в =423,1 кДж/кг
Qб =0,982 *(9500,44 –3366,38 +0,1 *423,1) =6065,2 кДж/кг Приравнивая теплоту, отданную продуктами сгорания, теплоте, воспринятой
водой в водяном экономайзере
2. Энтальпию воды после водяного экономайзера (кДж/кг) i"эк =Вр *Qб +i'эк
D +Dпр
где i'эк —энтальпия воды на входе в экономайзер (кДж/кг) D —паропроизводительность котла (кг/с)
Dпр —расход продувочной воды (кг/с) t'эк =104°С i'эк =435.43 кДж/кг
D =10 т/ч =2,78 кг/с
Dпр =0
i"эк =0,174 *6065,2 +435,43 =815,05 кДж/кг 2,78
По энтальпии воды после экономайзера и давлению ее из таблиц для воды и водяного пара определить температуру воды после экономайзера t"эк. Если полученная температура воды окажется на 20°С ниже температуры при давлении в
21
СПБГУАП группа 4736 https://new.guap.ru/i03/contacts
барабане котла, то для котлов давлением до 2,4 МПа к установке принимают чугунный водяной экономайзер.
t"эк =195.04°С
3. Температурный напор, зависимости от направления движения воды и продуктов сгорания
t |
t |
á |
t |
ì |
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
|
|
|
t |
|
|
||
|
|
|
|
||||
|
2,3 * lg |
|
|
á |
|||
|
|
|
|
t |
|
|
|
|
|
|
|
ì |
|
||
|
|
|
|
|
|||
Δtб II =Т' – t"эк =437,2 –195,04 =242,16°С
Δtм II =Т" –t'эк =150 -104 =46°С |
t |
242,16 46 |
|
118,23î Ñ |
||
|
|
|
||||
242,16 |
|
|||||
|
|
|
||||
|
|
2,3 * lg |
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
|
|
46 |
|
|
||
4. Действительную скорость продуктов сгорания в экономайзере (м/с)
ωг =Вр *Vг *(θэк +273)/(Fэк *273)
где Вр — расчетный расход топлива (кг/с)
Vг —объем продуктов сгорания при среднем коэффициенте избытка воздуха (из табл. 1)
θэк —среднеарифметическая температура продуктов сгорания в экономайзере (°С) θэк =(t"эк + t'эк)/2 =(437,2 +150)/2 =293,6°С
Fэк —площадь живого сечения для прохода продуктов сгорания (м2) Площадь живого сечения для прохода продуктов сгорания при установке
чугунного водяного экономайзера
Fэк =Fтр *z1 =5 *0,184 =0,92 м2
где Fтр —площадь живого сечения для прохода продуктов сгорания одной трубы z1 — число труб в ряду
5. Коэффициент теплопередачи
K=Kн *cυ =18,1 *1 =18,1Вт/(м² *К)
6.Невязку теплового баланса (кДж/кг)
ΔQ = Qрр *ηвр/100 –(Qл +Qк +Qэк)*(1 –q4/100)
где Qл, Qк и Qэк — количества теплоты, воспринятые луче воспринимающими поверхностями топки, котельными пучками и экономайзером в формулу подставляют значения, определенные из уравнения баланса.
При правильном расчете невязка не должна превышать 0,5 %
ΔQ ==41482,2 *91,17/100 –(18166,52 +13576 +6065,2)*(1 –0/100)=11,6 кДж/кг Q/Qрр =11,6/41482.2=0,0003
22