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

антрацита и тощего угля – m=0; при слоевом сжигании углей с большим выходом летучих – т=0,4; для пламени мазута при qv= (0,6 l) МВт/ м3 – т =0,6; для пламени мазута при qv 1 МВт/ м3 – т = 1.

Величины степени черноты светящейся асв и несветящейся частей ансв надежнее определять по номограмме [5. с. 104], но можно и по выражению

где е – основание натурального логарифма; s – эффективная толщина изучающего слоя; р – давление в топке (для котлов ДКВР, ДЕ, КЕ р=1 ата).

Коэффициент ослабления лучей газовой топочной средой определяется по формулам:

для светящегося пламени

В формулах (1.20), (1.21) rn rRO2 rH2O – суммарная доля трехатомных га-

зов и водяных паров (берется из распечатки ЭВМ при т ).

После этого вычисляют температуру газов на выходе из топки tт'' рас по

формуле (1.14).

Расчет считается законченным в случае, если расчетная температура газов

близкое к уже определенному tт'' рас , и производят повторное последователь-

ное определение температуры газов на выходе из топки, начиная с формулы

(1.16).

После этого определяется тепловосприятие топочных экранов по формуле

10

1.4. Тепловой поверочный расчет кипятильных пучков

Целью поверочного теплового расчета кипятильных пучков является определение температуры газов за каждой конвективной поверхностью нагрева. Методика и блок-схема алгоритма такого расчета приведена в [6, с.34-37].

Для расчета кипятильных пучков, располагаемых в газоходах, кроме температур, объемов и состава газов, необходимо знать конструктивные данные о размерах самого газохода и труб конвективного пучка.

Так как газоход имеет различную высоту по ходу газов, то необходимо установить, эквивалентную (усредненную) высоту газохода:

где аmin,аmax - минимальная и максимальная высота газохода.

По чертежу котла замеряем ширину газохода вкп усредненную длину кипятильной трубы в газоходе lкпср и подсчитываем число труб поперек потока дымо-

вых газов z1кп . По этим геометрическим параметрам рассчитываем живое сечение для прохода дымовых газов в газоходе:

где z2кп - число кипятильных труб в газоходе но ходу дымовых газов (определяется по чертежу); dкп –диаметр труб кипятильных пучков (для котлов ДЕ, KЕ, ДКВР равен 51 2,5мм).

Рассмотренные геометрические параметры кипятильных пучков котлов типа КЕ и ДЕ можно принимать по [4, с. 7-27].

Тепловой расчет любой конвективной поверхности нагрева ведется по средней температуре продуктов сгорания в пределах этой поверхности:

tкпср 0,5 tкп' tкп'' , (1.26)

где tкп' ,tкп'' - температура газов соответственно на входе и выходе из рассматриваемой поверхности нагрева.

Температура газов перед кипятильным пучком первого газохода t1' принимается из расчета топки для теплогенератора без пароперегревателя (см. задания на проектирование), а при наличии пароперегревателя - из его теплового расчета. В первом случае она равна температуре газов на выходе из топки t1' tт'' , во втором - температуре газов на выходе из газохода пароперегревателя t1' tпп'' .

11

Температура газов на выходе из газохода t" является искомой величиной, и вместе с тем, для выполнения расчетов ее необходимо знать. Следовательно,

задача определения t" должна решаться методом последовательных приближений.

Проще и более точно она решается графоаналитическим методом. Для этого предварительно задаются двумя значениями температур дымовых газов на выходе из газохода с интервалом 100°С. Для котлов ДЕ, КЕ, ДКВР можно при-

ав

Расчет ведется независимо для этих двух температур, а истинную температуру газов на выходе из газохода находят в результате графического решения системы:

где Qкпб , Qкпт – значения тепловосприятий кипятильного пучка, вычисленные соответственно по уравнению теплового баланса и уравнению теплообмена.

Тепловосприятие кипятильного пучка по уравнению теплового баланса вычисляется для двух температур tа'' и tв'':

где Iкп' – энтальпия дымовых газов на входе в рассчитываемый кипятиль-

ный пучок, определяется по известной температуре t' и коэффициенту избытка воздуха α для этого пучка по It-диаграмме; Iкп" – значение энтальпии дымовых газов на выходе из рассчитываемого пучка (считается два раза для заданных температур на выходе из него tа'' и tв''); кп – увеличение коэффициента избытка воздуха за счет присосов холодного воздуха в газоход кипятильного пучка; Iхв0 Vв0 ct хв – энтальпия теоретически необходимого воздуха для горения топ-

лива.

Далее рассчитывают величины, необходимые для вычисления значений тепловосприятия кипятильного пучка, по уравнению теплообмена для двух температур tа'' и tв'':

где ккп – коэффициент теплопередачи в газоходе кипятильного пучка; tкп

12

– температурный напор, рассчитывается как среднелогарифмический (два значения)

tм

где tб tкп' tн ; tм tкп'' tн – большая и меньшая разность температур соответственно; tн – температура насыщения, принимается по таблице парамет-

ров водяного пара [5, с. 95] по значению давления пара (см. задание на проектирование).

Средние скорости дымовых газов (два значения) в газоходах кипятильных пучков рассчитываются по формуле

где Vкп - удельный объем продуктов сгорания в газоходах кипятильных пучков (принимается из распечатки ЭВМ для конкретного газохода).

Два значения коэффициентов теплоотдачи конвекцией при поперечном обтекании коридорных гладкотрубных пучков рассчитываются по формуле

к нСzCф , (1.32)

где н – находится по основной номограмме [5, с. 110] с учетом скоростей газов W и диаметра труб (dн=51 мм); Сz – поправочный коэффициент, определяемый по вспомогательному графику этой же номограммы, по числу рядов труб по ходу газов Z2; Cф – поправочный множитель, находится по вспомогательному графику этой же номограммы по средней температуре потока газов tгср и объемной доле водяных паров дымовых газов rН2О , которая принимается

из распечатки ЭВМ для конкретного газохода.

Два значения коэффициентов теплоотдачи излучением рассчитываются по формуле

где t = 25 oС - для газа, t = 60 °С - для мазута и твердого топлива; Сг – поправочный коэффициент, находится по вспомогательному графику этой же номограммы по средней температуре газов tгср и температуре загрязненной стенки tcm; а – степень черноты газового потока, определяется по номограмме

13

[5, с. 104] с учетом эффективной толщины S излучающего слоя, определяемой по формуле

где S1 и S2 - соответственно поперечные и продольные межтрубные шаги,

м.

Коэффициенты ослабления лучей газовой средой находятся по формулам (1.20) и (1.21) раздела 1.3 данных методических указаний.

Суммарный коэффициент теплоотдачи от газов к стенкам труб конвективного пучка (два значения) с учетом коэффициента омывания ω (для современных котлов типа ДЕ, КЕ, ДКВР ω=1) равен

где ψ – коэффициент тепловой эффективности, принимаемый для газообразного топлива ψ = 0,85; для мазута и твердого топлива ψ =0,65 0,75.

По двум значениям Qкпб формулы (1.28) и Qкпт формулы (1.29) строят график линейной зависимости - формула (1.27) и в точке пересечения прямых ли-

ний по оси абсцисс находят расчетное значение tкп'' .

После расчета первого кипятильного пучка выполняют аналогичный расчет второго кипятильного пучка. Причем температура дымовых газов на входе

во второй кипятильный пучок t2'кп принимается равной расчетной температуре дымовых газов на выходе из первого кипятильного пучка t2'кп t1"кп .

2. МЕТОДИКА КОНСТРУКТИВНЫХ РАСЧЕТОВ ЭЛЕМЕНТОВ КОТЛОАГРЕГАТА

К дополнительным элементам котлоагрегата относятся: пароперегреватель, водяной экономайзер и воздухонагреватель. В котлах они устанавливаются не всегда. Пароперегреватели устанавливаются тогда, когда потребителю необходим перегретый пар, и (в задании на проектирование, указывается температура перегретого пара). Если в задании указывается, что потребителю отпускается насыщенный пар, то это означает, что в котлоагрегате пароперегреватель не устанавливается.

Водяной экономайзер относится к хвостовым поверхностям нагрева котлоагрегата и он устанавливается для более глубокого охлаждения продуктов сгорания и нагрева питательной воды. За счет его установки значительно повышается КПД котлоагрегата. В котлах малой и средней мощности (до 20 т/ч) и

14