Материал: Тепловой расчет теплогенераторов методические указания к проведению практических занятий и выполнению курсового проекта. Курносов А.Т., Китаев Д.Н

УДК 662.995(07) ББК 31.361я7

Составители:

А. Т. Курносов, Д. Н. Китаев

Тепловой расчет теплогенераторов: методические указания

к проведению практических занятий и выполнению курсового проекта по дисциплине «Теплогенерирующие установки» для студентов направлений подготовки 08.03.01 «Строительство» (профиль «Теплогазоснабжение и вентиляция»), 13.03.01 «Теплоэнергетика и теплотехника» (профиль «Проектирование и строительство городских систем энергоснабжения») всех форм обучения / ФГБОУ ВО «Воронежский государственный технический университет»; сост.: А. Т.Курносов, Д. Н. Китаев.– Воронеж,2021.– 25с.

Приводится методика теплового расчета парогенераторов на основе нормативных данных и с использованием ЭВМ.

Предназначены для студентов бакалавриата направлений подготовки 08.03.01 «Строительство», 13.03.01 «Теплоэнергетика и теплотехника» всех форм обучения.

Табл. 2. Библиогр.: 10 назв.

УДК 662.995(07) ББК 31.361я7

Рецензент – Т. В. Щукина, канд. техн. наук, доцент кафедры жилищнокоммунального хозяйства ВГТУ

Печатается по решению редакционно-издательского совета Воронежского государственного технического университета

2

ВВЕДЕНИЕ

Программой курса «Теплогенерирующие установки» бакалавриата направления подготовки 08.03.01 «Строительство» профиля «Теплогазоснабжение и вентиляция» предусмотрено выполнение курсового проекта в 6-м семестре, а 13.03.01 «Теплоэнергетика и теплотехника» в 8-м.

Целью курсового проекта является научить студентов правильно рассчитывать и подбирать элементы и оборудование ТГУ, а также выявлять экономические показатели.

Преподавателем выдается студенту задание, которое включает исходные данные для проектирования и указания в части объемов его выполнения. Одновременно с заданием студенту выдается чертеж теплогенератора, который крайне необходим для четкого усвоения физической сущности процессов, протекающих в теплогенераторе, и изучения конструкции топки, пароводяного и газо-воздушного трактов [8].

Курсовой проект состоит из расчетной части, включающей в себя определение характеристик воздуха и продуктов сгорания топлива, тепловой проверочный расчет теплогенератора и конструктивный расчет пароперегревателя, экономайзера или воздухоподогревателя (в соответствии с заданием). Проверочные расчеты выполняются для оценки работы существующего теплогенератора с заданными параметрами и получения данных для выбора вспомогательного оборудования ТГУ. При конструктивных расчетах исходными данными являются температуры продуктов сгорания по газоходам теплогенератора, а в результате расчета определяются величины поверхностей нагрева его элементов, с использованием которых осуществляют проектирование и компоновку отдельных элементов ТГУ.

1. МЕТОДИКА ТЕПЛОВОГО РАСЧЕТА ТЕПЛОГЕНЕРАТОРА

Методика расчета предусматривает использование расчетных нормалей, приложений и номограмм нормативного метода теплового расчета котлоагрега-

тов [1], а также [5] и [7].

При выполнении курсового проекта обязательно применение ЭВМ (например, для расчетов характеристик воздуха и продуктов сгорания различных топлив, конструктивных расчетов конвективного пароперегревателя, водяного экономайзера или воздухоподогревателя с выбором оптимального варианта их конструкции и оптимизацией скоростей газов) [4,6,8].

В связи с тем, что нормативные документы [1,2,5], ссылки на которые сделаны ниже, изданы в технической системе единиц, а учебная литература [4,6,7] в системе СИ, все величины в методических указаниях даны в двух указанных системах.

Так как теплогенератор представляет собой систему взаимосвязанных теплообменных аппаратов (экранные поверхности нагрева, пароперегреватель, кипятильные пучки, водяной экономайзер и воздухоподогреватель), то поверочный

3

расчет всего теплогенератора разбивается на отдельные функционально законченные блоки, которые соответствуют логическому построению схемы расчета, применяемому как на ЭВМ, так и при ручном счете. Структурная схема взаимодействия студента и ЭВМ, а также блок-схема теплового поверочного расчета отопительно-производственного парогенератора приведена в [6, с. 18-20].

1.1. Расчет характеристик воздуха и продуктов сгорания различных топлив с построением It — диаграммы

Из рассмотрения конструкции теплогенератора следует, что для выполнения теплового расчета его газовый тракт делится на ряд самостоятельных участков, топочную камеру, пароперегреватель, конвективные кипятильные пучки, экономайзер или воздухоподогреватель. В котлах типа ДЕ, КЕ и ДКВР одновременная установка экономайзера и воздухоподогревателя экономически не целесообразна, так как это усложняет компоновку и эксплуатацию котла. Температура дымовых газов за такими котлами небольшая (250÷250 °С) и использование этой теплоты может быть эффективным при установке только одной поверхности нагрева. При этом установка водяного экономайзера предпочтительней установки воздухоподогревателя, так как в последнем случае теплогенератор получается более компактным, экономичным и простым в эксплуатации. Воздухоподогреватель следует устанавливать в тех случаях, когда подогрев воздуха существенно необходим для обеспечения нормальной и экономичной работы топки, например при сжигании очень влажных бурых углей, торфа или древесных отходов.

В газоходы теплогенератора, находящиеся под разряжением, через неплотности обмуровки происходит присос воздуха, что увеличивает коэффициент избытка воздуха α и объема продуктов сгорания, начиная от топки и кончая последней хвостовой поверхностью нагрева.

Коэффициенты избытка воздуха α в характерных точках газового тракта теплогенератора определяются путем последовательного прибавления к αт величин максимально допустимых присоса воздуха в газоходах доп .

Согласно [1] коэффициенты избытка воздуха в топке принимаются: для природного газа αт = 1,1; для мазута αт = 1,2; для твердого топлива αт =1,35÷1,5, а допустимые присосы воздуха в газоходах теплогенератора следующие:

для слоевой топки (твердое топливо) - αт =0,1;

4