Тепловий розрахунок котельного агрегату
Винник В.І., Хрящевський В. М. Методичні вказівки до курсової роботи «Котельний агрегат» — Полтава: ПДТУ, 2000. — 26 c. Температура газів на виході з топки відрізняється від попередньо прийнятої на 9,73°С (допускається 55°С). Ікв — ентальпія котлової води, при tнас = 197,4 ОС, ікв = 200,7 ккал/кг Рпр — величина продувки, приймаємо 3%. Величину втрат теплоти від хімічного недопалу приймаємо… Читати ще >
Тепловий розрахунок котельного агрегату (реферат, курсова, диплом, контрольна)
Тепловий розрахунок котельного агрегату
1. Вихідні дані
· За завданням маємо паливо: Газ Гоголівського родовища 3н.
· Виписуємо з довідника склад газу СН4 = 85,8%; С2Н6 = 0,2%; С3Н8 = 0,1%; С4Н10 = 0,1%;
С5Н12 = 0%; N2 = 13,7%; СО2 = 0,1%.
Теплотворна здатність: QнР=7399 ккал/м3.
Теоретичний об'єм повітря необхідного для спалювання 1 м3 газу Об'єм трьохатомних газів:
Об'єм двохатомних газів:
Об'єм водяних парів
· Тип котла за завданням ДЕ 16−14
· Паропродуктивність:Д=15,0 т/год
· Тиск на виході із котла: 1,4 МПа
· Температура живильної води 70 0С Для котлів, обладнаних камерною топкою для спалювання газоподібного палива величину надлишку повітря приймаємо:
Топка
Газохід
Економайзер .
2. Підрахунок кількості продуктів горіння
Таблиця 1
Назва величини | Формула для розрахунку | Кількість надлишку повітря | |||
б топки= 1,1 | б конв. ч.= 1,2 | б’економ= 1,3 | |||
Теоретична к-ть. повітря | V0 | 8,26 | 8,26 | 8,26 | |
Величина б=1 | б-1 | 0,1 | 0,2 | 0,3 | |
Об'єм надлишкового пов. | ?V=(б-1) V0 | 0,826 | 1,652 | 2,478 | |
Надлишковий об'єм водяних парів. | 0,013 | 0,026 | 0,04 | ||
Теор. об'єм. 3-х атомних газів | 0,87 | 0,87 | 0,87 | ||
Теор. об'єм. 2-х атомних газів | 6,66 | 6,66 | 6,66 | ||
Теор.об'єм Водяних парів | 1,86 | 1,86 | 1,86 | ||
Об'єм сухих газів | 8,356 | 9,182 | 10,008 | ||
Об'єм вод. парів | 1,873 | 1,886 | 1,9 | ||
Заг.об'єм димових газів | 10,229 | 11,068 | 11,908 | ||
Об'ємна доля 3-х атомних газів | 0,085 | 0,079 | 0,073 | ||
Об'ємна доля вод. парів | 0,183 | 0,17 | 0,16 | ||
Загальна об'ємна доля тр’охатомних газів. | 0,268 | 0,249 | 0,233 | ||
Темп. точки роси | tP=f® | 57,626 | 56,04 | 54,82 | |
3. Тепловий баланс котла
Визначення тепло сприймання води і водяної пари:
де іпари — ентальпія водяної пари, при Р = 1,5 МПа, tнас = 197,4 ОС,
іпари = 666,9 ккал/кг
іжв — ентальпія живильної води, при tжв = 70 ОС, іжв = 69,97 ккал/кг
ікв — ентальпія котлової води, при tнас = 197,4 ОС, ікв = 200,7 ккал/кг Рпр — величина продувки, приймаємо 3%
кДж/кг Для складання теплового балансу задаюсь температурою вихідних газів, яку приймаю 140 ОС. При цій температурні з діаграмі визначаємо ентальпію димових газів на виході івих = 551,04 кДж/кг Тепло з повітрям, що вноситься в топку:
де Сп — теплоємність повітря = 1,005 кДж/(м3*ОС)
tп — температура повітря = 15 ОС
кДж Тепло з паливом, що вноситься в топку:
кДж
Втрати теплоти з відхідними газами:
q2 = (івих — Qпов)/ QнР*100%
q2 = (551,04−136,97−25,2) / 7376,19 * 100 = 5,27%
Величину втрат теплоти від хімічного недопалу приймаємо відповідно для камерної топки q3 = 2,0%
Величину втрат теплоти в навколишнє середовище приймаємо
q5 = 2,0%
Коефіцієнт корисної дії установки:
%
Витрати палива котельним агрегатом:
м3/год
4. Розрахунок топки
Визначення теплонадходжень в топку:
;
ккал/м3
За діаграмою визначаємо теоретичну температуру горіння
tа = 1808.29 ОС Розрахунок температури газів на виході з топки
№ з/п | Назва величини | Умовні позначення | Розрахункові формули | Розрахункові дані | Результат | |
Об'єм топки, м3 | Vт | Із характеристики котла | ; | 22,5 | ||
Загальна площа стін топки, м2 | Нст | Із креслень котла | ; | 50,13 | ||
Ефективна товщина випромінюючого шару, м | S | S=3,6* Vт/ Нст | 3,6*22,5/50,13 | 1,62 | ||
Розрахункова радіаційна площа | Hp | Із характеристики | ; | 48,13 | ||
Ступінь екранування топки | ш | Ш= Hp/ Нст | 48,13/50,13 | 0,96 | ||
Розташування зони максимуму температур | X | X=h1/h2 | 3,65/9,82 | 0,3665 | ||
Коефіцієнт | m | Табл. 12.2 [4] | ; | 0,1 | ||
Сумарна поглинаюча властивість трьохатомних газів | Pn*S | Таблиця 1 чн* S | 0,268*1,62 | 0,4342 | ||
Температура газів на виході із топки | ?т« | Приймається з подальшим уточненням | 1100°С | |||
Коефіцієнт послаблення променів трьохатомними газами | Кг | Рис. 2.3 додатка | ; | 0,377 | ||
Коефіцієнт послаблення променів топковим середовищем | К | К= Кг * чн | 0,377*0,268 | 0,101 | ||
Сила поглинання променів потоком газів | крS | Р=1 ата Кг* чн* S | 0,3*0,271*1,62 | 0,3739 | ||
Ступінь чорноти несвітної частини полум’я | бне | рис. 2.6 додатка | 0,3112 | |||
Ступінь чорноти полум’я | бф | бп=бнс(1-m)+ m бсв | 0,2944*0,1+0,9*0,3112 | 0,30 952 | ||
Умовний коефіцієнт забруднення радіаційної поверхні | о | Приймається при спаленні газу — 0,65; вугілля — 0,25…0,4 | 0,65 | |||
Добуток | Ш*о | Ш*о | 0,96*0,65 | 0,624 | ||
М | Тепловиділення в топці на 1 м2 огороджуючої конструкції, ккал/м2 | ; | Вр*Qт/Нст | 1336,5993*7267,28/50,13 | 193 726,39 | |
Температура газів на виході з топки відрізняється від попередньо прийнятої на 9,73°С (допускається 55°С).
5. Розрахунок конвективної частини котла
Конвективна частина котла ДЕ 16−14 включає один газохід.
Розрахунок конвективної частини котла
Назва величини | Умовні позначення | Розрахункові формули | Результати при ?1« | |||
Загальний вигляд | Числові значення | 900°С | 200°С | |||
Температура димових газів на вході в газоход | ?1' | Із розрахунку топки | ||||
Ентальпія димових газів перед газоходом котла, ккал/кг | І1' | І-? — діаграма | ||||
Температура димових газів за газоходом котла | ?1'' | Задаємося | ; | 900°С | 200°С | |
Ентальпія димових газів за газоходом котла, ккал/кг | І1'' | І-? — діаграма | ; | 3578,4 | 742,2 | |
Теплонадходження в газоході, ккал/кг | Qб | 899 230,1 | 4 652 186,4 | |||
Середній температурний напір,°С | ?t^ср | 801,53 | 134,12 | |||
Середня температура димових газів | ?ср | |||||
Середня швидкість димових газів | щср | 19,385 | 15,342 | |||
Коефіцієнт тепловіддачі конвекцією, ккал/°С | б'к | Рис. 2.8 додатка | ; | 81,39 | 76,98 | |
Коефіцієнт тепловіддачі конвекцією, ккал/м2°С | бк | б'к *3,6 | ; | 277,13 | ||
Сумарна поглинаюча властивість трьохатомних газів | Pn*S | чн* S | 0,249*0,165 | 0,041 | 0,041 | |
Коефіцієнт послаблення променів трьохатомними газами | кг | Рис. 2.3 додатка | ; | 2,877 | 4,275 | |
На основі виконаних розрахунків будується допоміжний графік. При побудові графіка по Qб і Qт визначається температура димових газів, яка дорівнює ?к = 437 °C.
6. Тепловий розрахунок економайзера
Таблиця 5
Назва величини | Умовні позначення | Розрахункова формула | Числові значення | Результат | |
Температура димових газів перед економайзером | ?е' | 404.54 | |||
Ентальпія димових газів перед економайзером, ккал/кг | Іе' | І-? — діаграма | ; | 1570.9 | |
Температура димових газів після економайзера | ?вих | Була прийнята | ; | ||
Ентальпія димових газів після економайзера, ккал/кг | Іе'' | І-? діаграма | ; | 551.04 | |
Теплосприйняття в економайзері, ккал/год | Qб | цВр (Іе'-Іе''+ДІпов) | 1336,6*0,99 (1570,9−551,04+3,9) | ||
Кількість живильної води, що проходить через економайзер, л/год | Де | За завданням | ; | ||
Температура живильної води перед економайзером,°С | t'е | За завданням | ; | ||
Температура живильної води після економайзера,°С | t''е | 160,3 | |||
Середньологарифмічна різниця температур,°С | t^ср | 157,12 | |||
Середня температура димових газів | ?ср | (404,54+140)/2 | 272,27 | ||
Швидкість газів у перерізі економайзера, м/сек | щср | Задаємося | ; | ||
Орієнтовна площа живого перерізу ряду економайзера, м2 | 0,9382 | ||||
У горизонтальному ряду визначаємо кількість двометрових труб системи ВТІ. За табл. ІV.6 поверхня однієї трубки становить 4,49 м2 при живому перерізі газової сторони 0,186 м2. | |||||
Кількість трубок у ряду | nг | Fек/0,186 | 0,9382/0,186 | ||
Приймаємо 5 | |||||
Фактична швидкість газів, м/сек | щф | 9,08 | |||
Коефіцієнт теплопередачі, Ккал/м2ч°С | К | 19,5*1,01 | 19,7 | ||
Розрахункова поверхня нагріву економайзера, м2 | Fе | 437,44 | |||
Кількість трубок в економайзері | пек | Fe/4,49 | 437,44/4,49 | ||
Кількість рядів по вертикалі | nр | пек / nг | 97/5 | 19,419 | |
7. Перевірка теплового балансу котельного агрегату
Qк = Вр*Qнр*зк = 1336,6*7376,19*0,9073=8 945 084,7 ккал/кг;
Qтопки = Вр*цт(Qт -)=1336.6*0.99*(7267.28−4254.84)=3 986 163 ккал/кг;
Qкп = Вр*цк(-+)= 1336,6*0,99*(4254,84−1702,44+2,97) =3 381 352,4 ккал/кг;
Qек = Вр*цек(-+)=1336,6*0,99*(1702,44−551,04+3,9)=1 528 732,24 ккал/кг;
?Q = 8 945 084,7 — (3 986 163+3381352,4+1 528 732,24)= 48 837,06 ккал/кг;
.
Нев’язка в тепловому балансі близька до величини похибки інженерних розрахунків.
Література
1. Винник В.І., Хрящевський В. М. Методичні вказівки до курсової роботи «Котельний агрегат» — Полтава: ПДТУ, 2000. — 26 c.
2. Тепловой расчет котельных агрегатов. Нормативный метод. — М., Энергия, 1977. — 296 с.
3. Роддатис К. Ф., Полторацкий А. Н. Справочник по котельным установкам малой производительности. — М.: Энергоатомиздат, 1989. — 488 с.
4. Щеголев М. М. и др. Котельные установки. — М.: Стройиздат, 1973. — 248 с.
5. Гусев Ю. П. Основы проектирования котельных установок. — 2-е изд. — М.: Стройиздат, 1973. — 248 с.
горіння ентальпія котел тепловий