На тему: «тепловой расчет паровых котлов малой мощности»

На тему: «ТЕПЛОВОЙ РАСЧЕТ ПАРОВЫХ КОТЛОВ МАЛОЙ МОЩНОСТИ»

Выполнил: студент гр. ТГВ-31з

Иванов  А.С.

________________________

Проверил: к.т.н, доц. каф. ГТиИС

Рыбкина Г.В.

_______________________

 

Иваново 2019

ИСХОДНЫЕ ДАННЫЕ по дисциплине:

Теплогенерирующие установки для выполнения курсовой работы на тему

«ТЕПЛОВОЙ РАСЧЕТ ПАРОВЫХ КОТЛОВ МАЛОЙ МОЩНОСТИ»

Вариант №________________

 

Студенту гр. ТГВ-3з1 Иванову А.С.

 

Марка котла	Паропроизводи- тельность, т/ч	Давление пара на выходе из котла, МПа	Температура,0С: насыщенного пара/перегретого/пит. воды
Е-4-14ГМ	4	1,4	194/225/100

Топливо – газ

Газопровод	Состав топлива, %							Плотность газа при н.у., кг/
	CH4	C2H6	C3H8	C4H10	C5H12	N2	CO2	0,748
Джаркак-Ташкент	95,5	2,7	0,4	0,2	0,1	1,0	0,1

Конструктивные характеристики чугунных водяных экономайзеров типа ВТИ

для котлов типа ДЕ – 4 – 1,4 ГМ

Наименование величин	Обозначение	Единица измерения	По ходу газа
Внутренний диаметр труб			60
Число труб в ряду			2
Число труб по ходу газа			4
Длина трубы		м	2,0
Живое сечение трубы со стороны дымовых газов			0,12
Площадь нагрева одной трубы			2,95
Площадь нагрева экономайзера			95

 

Конструктивные размеры котельного пучка котла ДЕ – 4 - 1,4 ГМ

Наименование величин	Обозначение	Единица измерения	По ходу газа
			справа	слева
Внутренний диаметр труб			51	51
Число труб в ряду			3	4
Поперечный шаг труб			110
Продольный шаг труб			90
Длина трубы			1,75
Средняя высота газохода			1,75
Ширина газохода			0,35	0,5
Площадь нагрева котельного пучка (предварительная)			48,5

 

 

 

Конструктивные размеры пароперегревателя котла ДЕ – 4 – 1,4 ГМ

 

Наименование величины	Обозначение	Единица измерения	Величина
Наружный диаметр труб			32
Внутренний диаметр труб			26
Число труб в ряду			6
Число рядов по ходу газа			8
Средний поперечный шаг труб			52
Средний продольный шаг труб			75
Длина трубы змеевика			1,7
Высота газохода			1,8
Ширина газохода			0,33
Количество змеевиков включенных параллельно по пару			8

Конструктивные размеры топки котла типа ДЕ – 4 – 1,4 ГМ

 

Наименование величин	Обозначение	Ед. изм.	Топочные экраны
			Фронтальный	Задний	Левый боковой	Правый боковой	Потолочный	На поду
Расчетная ширина экранной стены			1,79	1,79	1,54	1,65	1,65	1,65
Освещенная длина стены			1,80	2,3	1,75	2,00	1,8	1,8
Площадь участка стены не закрытого экраном			2,55	-	-	-	-	-
Наружный диаметр труб			51	51	51	51	51	51
Шаг экранных труб			55	55	52,5	55	55	55
Расстояние от оси трубы до обмуровки			76	76	0	76	76	76

Средняя высота топки      =21,84м²

 

Подпись преподавателя                                                                Г.В. Рыбкина

СОДЕРЖАНИЕ

 

ВВЕДЕНИЕ.. 5

1. СОСТАВ И ХАРАКТЕРИСТИКА ТОПЛИВА.. 9

1.1.  Определение низшей теплоты сгорания. 9

2. ОПРЕДЕЛЕНИЕ СОСТАВА И ЭНТАЛЬПИЙ ДЫМОВЫХ ГАЗОВ.. 9

2.1. Расчёт при коэффициенте расхода воздуха α=1. 9

2.2. Расчёт при коэффициенте расхода воздуха α>1. 10

2.3. Расчёт энтальпий. 14

3.ТЕПЛОВОЙ БАЛАНС.. 17

4. РАСЧЁТ ТОПКИ.. 18

4.1. Определение конструктивных размеров и характеристик топочной. 18

камеры.. 18

4.2. Расчёт теплообмена в топке. 20

5. ОПРЕДЕЛЕНИЕ ТЕПЛОВОСПРИЯТИЙ. 23

5.1. Тепловосприятие пароперегревателя. 23

5.2. Тепловосприятие котельного пучка. 23

5.3. Тепловосприятие водяного экономайзера. 24

5.4. Сведения теплового баланса котла. 24

6. ПОВЕРОЧНО – КОНСТРУКТИВНЫЙ РАСЧЁТ ПАРОПЕРЕГРЕВАТЕЛЯ.. 25

7. ПОВЕРОЧНО – КОНСТРУКТИВНЫЙ РАСЧЁТ КОТЕЛЬНОГО ПУЧКА.. 29

8. ПОВЕРОЧНО – КОНСТРУКТИВНЫЙ РАСЧЁТ ВОДЯНОГО.. 32

ЭКОНОМАЙЗЕРА.. 32

9. АЭРОДИНАМИЧЕСКИЙ РАСЧЁТ ГАЗОВОГО ТРАКТА КОТЛА. 34

9.1) Движение дымовых газов из топки в газоход пароперегревателя. 34

9.2) Для пароперегревателя. 36

9.3) Для котельного пучка. 37

9.4) Водяной экономайзер. 38

ЗАКЛЮЧЕНИЕ.. 39

БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК.. 40

 

 

ВВЕДЕНИЕ

 

Расчёт энтальпий

Расчёт энтальпий продуктов сгорания для всех видов топлива при α=1 проводят по формуле:

  

Энтальпии газов вычисляются:

 

 

 

Расчёт энтальпий продуктов сгорания для всех видов топлива при α=1 проводят по формулам МУ и оформляют в виде таблицы:

 

Температура, 0С	= 9,737	= 1,035	= 7,702	= 2,191
100	1286,141	175,647	998,025	329,7	1503,37
200	2588,562	369,466	1999,269	664,89	3033,63
300	3915,4035	577,561	3013,3921	1012	4602,95409
400	5266,665	797,769	4046,076	1370,09365	6213,93961
500	6634,207	1029,659	5086,7	1740,0922	7856,46
600	8058,73	1263,279	6181,31	2115,58556	9560,18
700	9523,953	1509,878	7275,92	2509,396	11295,1994
800	10989,178	1760,8	8402,727	2921,52322	13085,0553
900	12454,402	2016,0558	9561,72492	3333,65	14911,431
1000	13960,326	2275,6338	10720,72	3773,23	16769,6
1100	15506,95	2539,5381	11879,71	4212,8548	18632,1117
1200	17053,576	2807,7687	13038,7158	4661,61542	20508,1
1300	18600,2	3075,999	14229,9	5128,6928	22434,5989
1400	20189,085	3349,5562	15453,29	5595,77	24397,6192
1500	21774,853	3621,11	16644,022	6081,16432	26346,2994
1600	23362,178	3893,67	17867,8698	6566,55846	28328,0983
1700	24949,5	4170,55	19091,2555	7061,11	30322,9197
1800	26536,83	4447,436	20314,64	7564,82188	32326,8995
1900	28164,85	4724,3196	21570,22	8068,53278	34363,0736
2000	29792,88	5005,5291	22793,6069	8590,56	36389,6964
2100	31420,91	5286,7386	24049,1869	9103,42972	38439,3552
2200	33048,936	5567,9481	25304,7679	9625,45738	40498,1725

 

где (ct)-определяются по таблице 3.5 МУ

 

При коэфициенте расхода воздуха α>1 проводят по формулам МУ и оформляют в виде таблицы3.6МУ:

 

(2.24)

Топка: 800-2200°С; α_ср=1,125

Пароперегреватель: 700-1200°С; α_ср=1,175

Котельный пучок: 200-1000°С; α_ср=1,225

Экономайзер: 200-700°С; α_ср=1,3

 

 

 

Энтальпии газов

 Таблица 2

t,ºC	Газоход
	Энтальпия газов в топке, кДж/кг	Энтальпия газов в пароперегревателе, кДж/кг	Энтальпия газов в котельном пучке, кДж/кг	Энтальпия газов в экономайзере, кДж/кг
100				1889,2161
200			3616,0606	3810,20275
300			5483,91988	5777,57514
400			7398,93924	7793,93911
500			9349,15696	9846,72248
600			11373,3965	11977,8013
700		12961,8913	13438,0889	14152,3854
800	14458,7026	15008,1615	15557,6204
900	16468,2312	17090,9514	17713,6714
1000	18514,6491	19212,6654	19910,6817
1100	20570,4806	21345,8282
1200	22639,797	23492,4758
1300	24759,6241
1400	26921,2549
1500	29068,156
1600	31248,3706
1700	33441,6078
1800	35644,0033
1900	37883,6807
2000	40113,8068
2100	42366.9689
2200	44629,2895

 

 

 

 

ТЕПЛОВОЙ БАЛАНС

Для жидкого топлива располагаемая теплота равна:

 

=36677,73 кДж/кг

Уравнение теплового баланса:

 

Потери теплоты с уходящими газами при сжигании газообразного топлива

определяются:

 

30^оС–
100^оС – 132,088

= 39,626 кДж/м³

=39,626 9,737=385,84

q₃=0,5 % - теплота потерянная из-за химической неполноты горения

топлива, определяемая по таблице 4.1 [1];

q₄=0 % -теплота потерянная из-за физической неполноты горения

топлива, определяемая по таблице 4.1 [1];

q₅=3% - потери теплоты котлом в окружающую среду зависящие от

паропроизводительности котла, равной 4 т/ч и определяются по рис.4.1 [1]

q₆=0 % - потери теплоты со шлаком и золой, для газа – 0;

q₁=100 - 0,5 – 7,9- 3= 88,6% - полезно затраченная теплота на

выработку пара.

 – паропроизводительностькотла, т/ч

 – энтальпия перегретого пара, кДж/м³ кДж/м³

 – энтальпия питательной воды, кДж/м³ кДж/м³

 энтальпия кипящей воды, кДж/м³  кДж/м³

процент непрерывной продувки, равный обычно 2÷5

 расход топлива на котельный агрегат,

Расчётный расход топлива:

  

Коэффициент сохранения тепла:

  

РАСЧЁТ ТОПКИ

Камеры

Площадь стен экранов:

 

Суммарная площадь всех поверхностей:

Коэффициент тепловой эффективности экрана:

 

Среднее значение коэффициента тепловой эффективности для топки в

целом:

(4.3)

Активный объём топочной камеры:

 

где - площадь боковой стены топки, м²

- ширина топки,

Эффективная толщина изучаемого слоя газов в топке:

 

 

Результаты определения конструктивных размеров топки

Таблица 3

 

№		Наименова ние величины	Обозначение	Ед. Измерения	Топочные экраны
					Фронтальный	Задний	Левый боковой	Правый боковой	Потолочный	На Поду
1		Расчетная ширина экранной стены		М	1,79	1,79	1,54	1,65	1,65	1,65
2		Освященная длина стены		М	1,80	2,3	1,75	2,00	1,8	1,8
3		Площадь стены			3,222	4.117	2,695	3,3	2,97	2,97
4		Площадь участка стены незакрытого экраном			2,55	-	-	-	-	-
5		Наружный диаметр труб		м	51	51	51	51	51	51
6		Шаг экранных труб	S	м	55	55	52,5	55	55	55
7		Относительный шаг труб			1.078	1.078	1.029	1.078	1.078	1.078
8		Расстояние от оси трубы до обмуровки		м	76	76	0	76	76	76
Продолжение таблицы 3
№		Наименова ние величины	Обозначение	Ед. Измерения	Топочные экраны
					Фронтальный	Задний	Левый боковой	Правый боковой	Потолочный	На Поду
9		Относительное расстояние до обмуровки		-	1.49	1.49	0	1.49	1.49	1.49
10		Угловой коэффициент экрана	X	-	0.98	0.98	0.99	0.98	0.98	0.98
11	Коэффициент экрана			-	0.7	0.7	0.7	0.7	0.7	0.7
12	Коэффициент тепловой эффективности экрана			-	0.686	0.686	0.693	0.686	0.686	0.686

Расчёт теплообмена в топке

Используя теорию теплового подобия температуру на выходе из топки

вычисляют по формуле:

 

- коэффициент тепловой эффективности экрана;

- коэффициент сохранения тепла;

- суммарная площадь всех поверхностей;

- расчётный расход топлива;

Задаёмся температурой

Полезное тепловыделение в топке:

 

 

 

Следовательно: T_a= 1840+ 273 = 2113^оС

 

Количество тепла, вносимое в топку с воздухом Q_B:

Y_хв – энтальпии холодного воздуха, поступающего в топку в результате

подсосов, кДж/кг

- коэффициенты расхода воздуха за топкой и величин подсоса.

Параметр М для факельного сжигания топлива:

   

где А и В –опытные коэффициенты, зависящие от способа и типа

сжигаемого топлива:

А=0,52 В=0,3

х_т – относительное положение максимума температур факела в топке:

  

где  - поправка на отклонение максимума температур, равна 0,15;

- относительный уровень расположения горелок;

  

где -высота расположения горелок от пода.

- высота топки

 

 

Для камерного сжигания а_т вычисляется по формуле:

 

где ,  - степень черноты, которой обладал бы факел при заполнении

всей топки только светящихся пламенем или только трёхатомными газами;

m – коэффициент усреднения, зависящий от теплового напряжения

топочного объёма, равен 0,1

Величины а_св и а_г находят по формулам:

 

 

где е – основание натуральных логарифмов;

S_T – эффективная толщина излучающего слоя в топке равная 2,97м

К_г – коэффициент ослабления лучей топочной средой, К_г=1,285

Р – давление в топке, равно атмосферному 1 кг/см²

К_С – коэффициент ослабления лучей сажистыми частицами численно равный 1,34

Коэффициент определяют по формуле:

Коэффициент К_с определяют по формуле:

           

 

 

Средняя суммарная теплоёмкость продуктов сгорания 1 кг топлива в

интервале температур от t_а до t^’’_т вычисляют:

             

Вычисляем :

Количество теплоты, переданное излучением в топке, определяют по

формуле:

ЭКОНОМАЙЗЕРА

Таблица 9

Наименование величин	обозначение	Единицы измерения	По ходу газа
Внутренний диаметр труб	dвн	м	0,06
Число труб в ряду	Z1	шт	2
Число труб по ходу газа	Z2	шт	4
Длина трубы	lтр	м	2
Живое сечение трубы по ходу газа	fr	м2	0,12
Площадь нагрева одной трубы	fтр	м2	2,95
Площадь нагрева	Fэк	м2	59,3

 

Живое сечение для прохода воды определяют по формуле:

 

Вычисляем среднюю скорость воды в экономайзере:

Вычисляем среднюю температуру в экономайзере:

Вычисляем среднюю скорость газов в экономайзере:

Коэффициент теплопередачи для чугунного ребристого экономайзера

определяется:

 

 

280

 

                       t                                              

100

110

180

Δtб

Δtм

 

                                                                                                                            F

 

 

Средний логарифмический температурный напор   вычисляется:

  

- большая разность температур между

дымовыми газами и паром;

- меньшая разность температур между

дымовыми газами и паром;

Площадь нагрева экономайзера определяется из уравнений теплообмена:

Количество ребристых труб:

Число рядов в ходу газа:

 

Для пароперегревателя

 

 

м

м

=

 

Для котельного пучка

 

м

м

Водяной экономайзер

s w:ascii="Cambria Math" w:h-ansi="Cambria Math"/><wx:font wx:val="Cambria Math"/><w:i/><w:color w:val="000000"/><w:sz w:val="28"/><w:sz-cs w:val="28"/></w:rPr><m:t>=7,7Рј/СЃ</m:t></m:r></m:oMath></m:oMathPara></w:p><w:sectPr wsp:rsidR="00000000" wsp:rsidRPr="00196171"><w:pgSz w:w="12240" w:h="15840"/><w:pgMar w:top="1134" w:right="850" w:bottom="1134" w:left="1701" w:header="720" w:footer="720" w:gutter="0"/><w:cols w:space="720"/></w:sectPr></wx:sect></w:body></w:wordDocument>">

, Па

Рассчитываем полное аэродинамическое сопротивление газового тракта котла:

Т.к. сумма сопротивлений приблизительно равна табличному значению для котла

ДЕ-4-14ГМ 489,57 500 то нет необходимости в установке дополнительных сопротивлений. Условие выполняется.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

В курсовом проекте был произведен тепловой расчет котла типа ДЕ-4-1,4ГМ.

БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК

 

1. Учебное пособие: “Тепловой расчёт паровых котлов малой мощности”. Иваново 1994, ИИСИ, Курилов В.К.

2. Делягин Г.Н., Лебедев В.И., Переников Б.А., “Теплогенерирующие установки”: М.1986,.

3. Р. И. Эстеркин «Котельные установки»

4.

5. СП 89.13330.2016 Котельные установки. Актуализированная редакция СНиП II-35-76

6. Тепловой расчет котлов. (Нормативный метод). Издание 3-е. переработанное и дополненное. Издательство НПО ЦКТИ, СПб, 1998.256с.

7. Эстеркин Р. И. Промышленные котельные установки. – Л.: Энергоатомиздат, 1985. – 400 с.–245с.

8. Салов, А.Г. Теплогенерирующие установки: конструкция, принцип работы котлов типа Е (ДЕ) и тепловой расчёт котла Е (ДЕ)-10-14ГМ / А.Г. Салов, А.А. Гаврилова; Министерство образования и науки РФ, Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования «Самарский государственный архитектурно-строительный университет». – Самара: Самарский государственный архитектурно-строительный университет, 2015. – 103 с.: табл., граф., ил. –Текст: электронный. – ISBN 678-5-9585-0622-4. URL: http://biblioclub.ru/index.php?page=book&id=438393

на тему: «ТЕПЛОВОЙ РАСЧЕТ ПАРОВЫХ КОТЛОВ МАЛОЙ МОЩНОСТИ»

Выполнил: студент гр. ТГВ-31з

Иванов  А.С.

________________________

Проверил: к.т.н, доц. каф. ГТиИС

Рыбкина Г.В.

_______________________

 

Иваново 2019

ИСХОДНЫЕ ДАННЫЕ по дисциплине:

Теплогенерирующие установки для выполнения курсовой работы на тему

«ТЕПЛОВОЙ РАСЧЕТ ПАРОВЫХ КОТЛОВ МАЛОЙ МОЩНОСТИ»

Вариант №________________

 

Студенту гр. ТГВ-3з1 Иванову А.С.

 

Марка котла	Паропроизводи- тельность, т/ч	Давление пара на выходе из котла, МПа	Температура,0С: насыщенного пара/перегретого/пит. воды
Е-4-14ГМ	4	1,4	194/225/100

Топливо – газ

Газопровод	Состав топлива, %							Плотность газа при н.у., кг/
	CH4	C2H6	C3H8	C4H10	C5H12	N2	CO2	0,748
Джаркак-Ташкент	95,5	2,7	0,4	0,2	0,1	1,0	0,1

Конструктивные характеристики чугунных водяных экономайзеров типа ВТИ

для котлов типа ДЕ – 4 – 1,4 ГМ

Наименование величин	Обозначение	Единица измерения	По ходу газа
Внутренний диаметр труб			60
Число труб в ряду			2
Число труб по ходу газа