ПОЯСНИТЕЛЬНАЯ ЗАПИСКА
к курсовой работе
по дисциплине «Теплогенерирующие установки»
часть I «Теплогенератор»
Выполнил
студент гр. 304 М.В. Баскаков
Проверил А.В. Гордеев
Нижний Новгород – 2010г.
Содержание
1. Исходные данные 3
2. Определение тепловой мощности котельной установки (КУ) с
определением характеристик её рабочих тел. 4
3. Выбор количества котельных агрегатов (КА), и типоразмеров котла, описание его конструкции и принимаемой компоновки КА. Расчет принципиальной схемы КУ. 7
4. Выбор характерных сечений газового и воздушного трактов КА. Расчет коэффициента расхода (избытка) воздуха в них. 18
5. Материальный баланс КА. Расчет объемов и энтальпий воздуха и продуктов сгорания в реперных точках газового и воздушного
трактов КА. 20
6. Тепловой баланс КА 26
7. Поверочно - теплотехнический расчет топки. 27
8. Поверочно – конструктивный теплотехнический расчет водяного экономайзера. 30
9. Поверка баланса теплоты котлоагрегата. 32
10. Условия эксплуатации КУ. 35
Используемые литературные источники. 36
1. Исходные данные
1. Тепловые потоки теплогенерирующей установки (ТГУ):
Расход пара на технологию – 5,9 т/ч
Максимальный расход теплоты на отопление и вентиляцию – 3,4 МВт
Среднечасовой расход теплоты за сутки на горячее водоснабжение – 1,5 МВт
2. Местоположение ТГУ – г. Москва
3. Располагаемый источник тепловой энергии:
Органическое топливо - природный газ, газопровода Ставрополь – Москва, 1-я нитка.
Нетрадиционные источники - –
4. Тип теплогенератора ДЕ.
5. Параметры вырабатываемого и возвращаемого в ТГУ теплоносителя:
5.1 Пар Pабс=1.4 МПа, tпара = tнас
5.2 Вода
5.3 Воздух
5.4 Конденсат от технологических потребителей: количество 50%, температура – 90оС
6. Другие данные: система теплоснабжения – закрытая 
2. Определение тепловой мощности котельной установки (КУ) с определением характеристик её рабочих тел
Роль рабочих тел, участвующих в процессе тепловых преобразований, играют топливо, воздух и вода.
В качестве источника тепла мы применяем паровой теплогенератор. Он вырабатывает насыщенный пар. Для того, чтобы пар вырабатывался мы должны сжигать топливо. Для того чтобы происходил процесс горения в топку подается окислитель (воздух). Топливо, сгорая в топке, образует горячие газы, которые движутся по газоходам котельного агрегата, отдавая тепло поверхностям нагрева. После чего газы охлаждаются и выбрасываются в окружающую среду.
В качестве теплоносителя в котельных установках обычно используются пар или вода.
Котельный агрегат представляет собой генератор, в котором химическая энергия топлива преобразуется в тепло.
В данной работе выполняется поверочный расчет теплогенератора типа ДЕ-4-14ГМ.
Задачей расчета является определение температуры воды, пара, воздуха, дымовых газов на границах между определенными поверхностями котельного агрегата, а также расход топлива, КПД котлоагрегата, расхода и скорости дымовых газов по заданным конструкциям и размерам теплогенератора.
Также выполняется конструктивный расчет водяного чугунного экономайзера некипящего типа системы ВТИ с целью определения его конструкции и размеров.
Общей задачей курсовой работы является создание эффективной компоновки теплогенерирующего агрегата из отдельных его частей.
Определение тепловой мощности котельной установки
Подбор оборудования по [2], производят по:
- максимальной тепловой мощности котельной установки:
где kx =1,11-1,13(при закрытых системах), принимаем kx=1,12,
Qот+вен =3,4 МВт– из задания,
Qгор =1,5 МВт– из задания,
Qтехн –расход теплоты на технологию:
где Dтехн = 5,9 МВт (по заданию),
- прирост энтальпии воды в КУ:
hx – энтальпия насыщенного пара выработанного в КА:
=830 кДж/кг – энтальпия кипящей воды при абсолютном давлении из табл. 3.1, стр.47[6],
r=1960 кДж/кг - скрытая теплота парообразования (табл. 3.1, стр.47[6]),
x=0,99 – степень сухости пара,
hпв – энтальпия питательной воды:
k=0,5 - количество конденсата от технологических потребителей,
tконд=900С – температура конденсата,
tхв=50С – температура зимней холодной водопроводной воды (летом tхв=150С),
- тепловой мощности для наиболее холодного месяца:
где 
-коэффициент допустимого снижения тепловой мощности КУ при tнхм
где tв=180С – температура внутреннего воздуха у потребителей,
tнхм=-10,20С – температура наиболее холодного месяца для Москвы из [3],
tро =-280С – температура воздуха наиболее холодной пятидневки из [3]
- тепловой мощности для летнего периода:
-для зимы
-для лета
- для зимы
- для лета
-для зимы
-для лета
Техническая характеристика топлива.
- располагаемый источник тепловой энергии: природный газ;
- газопровод: Ставрополь-Москва, 1-я нитка
- Состав сухого газа по объему выписываем из[6]:
СН4 = 93,8 %
С2Н6 = 2,0 %
С3Н8 = 0,8 %
С4Н10 = 0,3 %
С5Н12 = 0,1 %
N2 = 2,6 %
CO2 = 0,4 %
- Теплота сгорания сухого газа: Qir = 36090 кДж/м3;
- Плотность: ρ = 0.764 кг/м3;
Делаем пересчет на рабочий состав с учетом влажности газа(d=0,005кг/м3 , для tгаза=00С из табл.1[10]).
Для этого используем формулы для пересчета изложенные в [10]:
,
тогда рабочий состав газа будет следующий:
Низшую и высшую теплоту сгорания газа определяем как сумму произведений величин теплоты сгорания горючих компонентов (табл. 16 [10]) на их объемные доли:
3. Выбор количества котельных агрегатов (КА), и типоразмеров котла, описание его конструкции и принимаемой компоновки КА. Расчет принципиальной схемы КУ.
Выбор количества КА.
Предварительно количество КА можно определить по формуле:
Находим через 
, поделив ее на предварительное количество котлов:
, ближайший КА ДЕ-6,5-14ГМ(5,24МВт), которых хватает 2 шт.
При принятии окончательного решения о количестве КА необходимо выполнить условия:
1)количество КА должно быть не менее 2
2)в случае выхода из строя одного из котлов, оставшиеся в работе должны обеспечить тепловую мощность наиболее холодного месяца
3)необходимо предусмотреть возможность осуществления ремонта КА в летний период (как минимум один котел)
Проверим: в период наиболее холодного месяца КУ вырабатывает 5,24МВт, а должно быть 8,08 МВт, не подходит.
Проверяю 4 котла ДЕ-4-14-ГМ:
Для зимнего периода необходимо 10,2МВт, а КУ вырабатывает 
Для периода наиболее холодного месяца необходимо 8,08МВт, а КУ вырабатывает 
Для летнего периода необходимо 6,39МВт, а КУ вырабатывает
Принимаем для расчета 4 котла ДЕ-4-14ГМ
Описание котла ДЕ-4-14ГМ
Газомазутные котлы типа ДЕ, разработанные А. А. Дорожковым и сотрудниками НПО ЦКТИ, изготавливаются БиКЗ для работы с давлением 14 и 24 кгс/см2. Они предназначены для выработки насыщенного или слабоперегретого пара, идущего на технологические нужды - промышленных предприятий.
Топочная камера размещается сбоку от конвективного пучка, образованного вертикальными трубами, развальцованными в верхнем и нижнем барабанах. Диаметр верхнего и нижнего барабанов 1000 мм. Расстояние между барабанами, равное 2750 мм, определяется условиями транспортировки блока по железной дороге.
Ширина топочной камеры всех котлов по осям экранных труб 1790 мм, средняя высота топочной камеры 2400 мм. От конвективного пучка топочная камера отделена газо-плотной перегородкой из труб 51X2,5 мм, поставленных с шагом 55 мм и сваренных между собой. Концы труб обсажены до диаметра 38 мм.
В задней части перегородки имеется окно для входа газов в конвективный пучок. Перегородка у барабанов в месте обсадки труб уплотняется установкой чугунных гребенок, примыкающих к трубам и барабану. Трубы 51X2,5 мм правого бокового экрана, покрывающего также под и потолок топочной камеры, установлены с Шагом 55 мм и вводятся непосредственно в верхний и нижний барабаны и соединяются с ним на вальцовке. Трубы заднего экрана 51X2,5 мм не имеют обсадных концов и кренятся сваркой к верхнему и нижнему коллекторам 159X6 мм, соединенным не обогреваемой рециркуляционной трубой 76X3,5 мм. Коллекторы привариваются к верхнему и нижнему барабанам.
Фронтовой экран котлов производительностью от 4 до 10 т/ч имеет аналогичную конструкцию и отличается от заднего лишь отсутствием части труб, что позволяет разместить на фронтовой стене амбразуры горелки и лаза, совмещенного с взрывным клапаном. Под топки закрыт слоем огнеупорного кирпича. Конвективный пучок образован коридорно-расположенными вертикальными трубами 51X2,5 мм, развальцованными в верхнем и нижнем барабанах. Шаг труб вдоль барабана 90 мм, поперечный 110м (за исключением среднего, составляющего 120 мм). Применение барабанов тех же диаметров и с тем же расстоянием между ними, что у котлов ДКВР, позволяет использовать для конвективных пучков котлов ДЕ те же фасоны труб, что и для котлов ДКВР.
Котлы 4 /ч имеют в конвективных пучках продольные перегородки, что обеспечивает разворот газов в пучке и выход газов через заднюю стенку котла.
Контуры боковых экранов и конвективного пучка котлов замкнуты на барабаны непосредственно, а контуры заднего экрана котлов и фронтового экрана котлов производительностью 4 т/ч — через промежуточные коллекторы, причем нижний расположен горизонтально, а верхний наклонно. Концы промежуточных коллекторов каждого экрана с одной стороны подсоединены к барабанам, а с другой объединены не обогреваемой рециркуляционной трубой 76X3,5 мм.
Котлы производительностью 4 т/ч не имеют ступенчатого испарения.
Опускная система контура солевого отсека состоит из не обогреваемых труб 159Х Х4,5 мм.
Заводская поставка котлов осуществляется блоком, включающим верхний и нижний барабаны с внутрибарабанными устройствами, трубную систему экранов и конвективного пучка, опорную раму и обвязочный каркас.
Обмуровка боковых стен котла выполнена натрубной толщиной 25 мм и состоит из шамотобетона по сетке и изоляционных плит общей толщиной 100 мм с креплением их также на трубах котла.
Обмуровка фронтовой и задней стен изготовлена по типу облегченной обмуровки котлов ДКВР и для котлов производительностью 4 т/ч состоит из шамотобетона толщиной 65 мм и изоляционных плит общей толщиной 100 мм. Для уменьшения присосов в газовый тракт котла снаружи натрубная обмуровка покрывается металлической листовок обшивкой, которая приварена к обвязочному каркасу.
В качестве хвостовых поверхностей нагрева применяются стандартные чугунные экономайзеры.
В нижнем барабане размещаются перфорированные трубы для продувки котлов. На котлах 4т/ч совмещаются с трубой непрерывной продувки. Кроме того, в нижнем барабане расположено устройство для парового прогрева котла при растопке, а также штуцера для спуска воды.
Котлы ДЕ-4 имеют по две модернизированные горелки ГМГ-1,5м.
Котлы типа ДЕ, обладая рядом преимуществ, одним из которых является их повышенная заводская готовность, имеют также недостаток, заключающийся в недостаточной приспособленности их к обычным условиям водного режима из-за отсутствия эффективных схем ступенчатого испарения.
По инструкции завода сухой остаток в питательной воде может составлять от 100 до 300 мг/кг. Качество котловой (продувочной) воды нормируется по общему солесодержанию (сухому остатку), без учета абсолютной щелочности.
Таблица 1. Характеристика КА
| Техническая характеристика котла ДЕ-4-14ГМ (табл8.20, стр.250 [6]): | |
| - паропроизводительность, т/ч - давление, кгс/см2 - температура пара, ОС насыщенного слабоперегретого - радиационная поверхность нагрева, м2 - конвективная поверхность нагрева, м2 - КПД (при сжигании природного газа), % - Тип топочного устройства - площадь поверхности стен топки, м2 - габаритные размеры (с площадками и лестницами), м длина ширина высота - масса в объеме заводской поставки, кг | - 4,14 - 14 - 194 - 225 - 22 - 48 - 90,3 - Горелки ГМ-2,5 - 23,8 - 4,28 - 4,3 - 5,05 - 9440 |
Расчет принципиальной схемы КУ.
Расчет принципиальной схемы КУ делают для проверки выбранных ранее КА и их количество. Исходные данные и расчеты занесем в таблицы 2 и 3.
В результате расчета к установке принимается четыре котла паропроизводительностью 4т/ч каждый со следующими параметрами пара: давление 1,4 МПа, температура насыщенного пара 194 0С. К установке применяются котлоагрегаты ДЕ-4-14ГМ выпускаемые на БиКЗ.
Таблица 2. Исходные данные для расчёта принципиальной тепловой схемы котельной установки
| Наименование показателя | Обоз-наче-ние | Ед. изме- рения | Чис- лов- ое знач- ение | При-ме- ча- ние | ||
| 1. Характеристика системы теплоснабжения (закрытая, открытая) | Закрытая | |||||
| 2.Тепловые потоки, вид и параметры теплоносителей: а) пар на технологические нужды: расход давление (абсолютное) б) высокотемпературная вода на отопление и вентиляцию: расход теплоты температура воды в подающем трубопроводе температура воды в обратном трубопроводе в) вода для горячего водоснабжения: среднечасовой расход теплоты за неделю |
| т/ч МПа МВт 0С 0С МВт | 5,9 1,4 3,4 1,5 | |||
| 3.Конденсат от технологических потребителей: а) количество б) то же в % в) температура г) способ возврата конденсата (напорный или самотечный) |
| т/ч % 0С | 2,95 | |||
| 4. Вид топлива | Газ | |||||
Таблица 3. Результаты расчета принципиальной тепловой схемы производственно - отопительной котельной установки для закрытой системы теплоснабжения.
| Наименование | Обозначе ние | Расчётная формула или способ определения | Размерность | Расчет и результат расчета |
| 1.Расход теплоты на отопление и вентиляцию | 
| По заданию | МВт | 3,4 |
| 2. Расход теплоты на горячее водоснабжение | 
| По заданию | МВт | 1,5 |
| 3. Расход теплоты на (бойлерную) сетевые теплообменники | 
| 
| МВт | 1,5+3,4=4,9 |
| 4.Параметры пара, поступающего (в бойлерную) на сетевые теплообменники: а)давление насыщенного водяного пара б) энтальпия |
|
Табл.3.1, стр. 47[6]
| МПа кДж/кг | 0.7 2762.9 |
| 5.Параметры конденсата пара (из бойлерной) на выходе из сетевых подогревателей а) температура б) энтальпия |
| Принято
| °С кДж/кг | 335.0 |
| 6.Расход пара на (бойлерную) сетевые теплообменники | 
| 
| т/ч | 
|
| 7.Количество конденсата после (бойлерной) сетевых подогревателей | 
| 
| т/ч | 7,266 |
| 8.Температура в подающей линии тепловой сети | 
| По заданию | 0С | |
| 9.Температура в обратной линии тепловой сети | 
| По заданию | 0С | |
| 10.Расход сетевой воды | 
| 
| т/ч | 
|
| 11 Расход воды на подпитку тепловой сети | 
| Принимаем
| т/ч | 
|
| 12.Расход технологическими потребителями | 
| По заданию | т/ч | 5,9 |
| 13.Количество возвращаемого конденсата от технологических потребителей | 
| 
| т/ч | 
|
| 14.Количество конденсата, теряемое технологическими потребителями | 
| 
| т/ч | 
|
| 15.Расход пара на технологические нужды и на сетевые (подогреватели) теплообменники | 
| 
| т/ч | 
|
| 16.Расход пара на деаэрацию питательной воды | 
| Принимается с последующим уточнением | т/ч | 0,41 |
| 17.Расход пара на подогрев сырой воды перед водоподготовкой | 
| Принимается с последующим уточнением | т/ч | 0,775 |
| 18.Внутрикотельные потери пара | 
| Принимаем 
| т/ч | 
|
| 19.Полная (нагрузка на котельную) паропроизводительность котельной установки | 
| 
| т/ч | 
|
| 20.Установленная максимальная паропроизводительность котельной установки | 
| 
| т/ч | 
|
| 21.Количество продувочной воды (от непрерывной продувки котлов) | 
| 
| т/ч | 
|
| 22.Энтальпия продувочной воды при давлении в барабане котла | 
| Табл.3.1, стр. 47[6] для Р=1,4МПа | кДж/кг | |
| 23.Энтальпия продувочной воды при давлении в расширителе непрерывной продувки | 
| Табл.3.1, стр. 47[6] для Р=0,12МПа | кДж/кг | |
| 24.Энтальпия пара при давлении в расширителе непрерывной продувки | 
| Табл.3.1, стр. 47[6] | кДж/кг | |
| 25.Степень сухости пара, выходящего из расширителя непрерывной продувки | 
| Принято | - | 0,99 |
| 26.Количество пара на выходе из расширителя непрерывной продувки | 
| 
| т/ч | 
|
| 27.Количество воды из расширителя непрерывной продувки | 
| 
| т/ч | 
|
| 28.Количество воды на питание котлоагрегатов | 
| 
| т/ч | 
|
| 29.Количество воды на выходе из деаэратора питательной воды котельной установки | 
| 
| т/ч | 
|
| 30.Выпар из деаэратора питательной воды | 
| 
| т/ч | 
|
| 31.Производительность водоподготовки | 
| 
| т/ч | 
|
| 32.Расход сырой воды на водоподготовку | 
| 
к=1,2 (принимаем)
| т/ч | 
|
| 33.Температура сырой воды на выходе из подогревателя | 
| принято | 0С | |
| 34.Температура сырой воды на выходе из подогревателя | 
| принято | 0С | |
| 35.Расход пара на подогрев сырой воды перед водоподготовкой | 
| 
| т/ч | 
|
| 36.Энтальпия конденсата после подогревателя | 
| Табл.3.1, стр. 47[6] для Р=0,7МПа | кДж/кг | |
| 37.Температура умягченной воды после охладителя выпара | 
| 
| 0С | 
|
| а)энтальпия выпара деаэратора | 
| Табл.3.1, стр. 47[6] для Р=0,12МПа | кДж/кг | |
| б)Энтальпия конденсата после охладителя выпара | 
| Табл.3.1, стр. 47[6] для Р=0,12МПа | кДж/кг | 434,9 |
| 38.Расход пара на деаэратор питательной воды (окончательное значение) | 
| 
| т/ч | 
|
| а)температура воды на выходе из деаэратора | 
| Табл.3.1, стр. 47[6] для Р=0,12МПа | 0С | 103,7 |
| б)количество конденсата на выходе из деаэратора | 
| 
| т/ч | 0,345 |
| в)Температура конденсата, возвращаемого от технологических потребителей | 
| По заданию | 0С | |
| 39.Фактический расход пара на деаэрацию питательной воды и подогрев сырой воды | 
| т/ч | 
| |
| 40.Полная паропроизводительность котельной установки(нагрузка на котельную уточненная) | 
| 
| т/ч | 
невязка 
|
4. Выбор характерных сечений газового и воздушного трактов КА. Расчет коэффициента расхода (избытка) воздуха в них.
Коэффициенты избытка воздуха по мере движения продуктов сгорания по газоходам котельного агрегата увеличиваются. Это обусловлено тем, что давление в газоходах меньше давления окружающего воздуха и через неплотности в обмуровке происходят присосы атмосферного воздуха в газовый тракт агрегата. Присос воздуха принято выражать в долях теоретического количества воздуха, необходимого для горения.
,
где: ∆Vприс – количество воздуха, присасываемого в соответствующий газоход агрегата, приходящийся на 1 м3 газа при нормальных условиях.
Коэффициент избытка воздуха за каждой поверхностью нагрева после топочной камеры подсчитывается прибавлением к αт соответствующих присосов воздуха.
где: i – номер поверхности нагрева после топки по ходу продуктов сгорания;
– коэффициент избытка воздуха на выходе из топки (стр. 183 [7]);
– коэффициент избытка воздуха на входе в топку;
– присос воздуха в топке (стр. 183 [7]);
– коэффициент избытка воздуха на входе в I конвективный пучок;
– коэффициент избытка воздуха на выходе из I конвективного пучка;
– присос воздуха в I конвективном пучке (стр. 183 [7]);
– коэффициент избытка воздуха на входе во II конвективный пучок;
– коэффициент избытка воздуха на выходе из II конвективного пучка;
– присос воздуха в II конвективном пучке (стр. 183 [7]);
– коэффициент избытка воздуха на входе в газоход;
– коэффициент избытка воздуха на выходе из газохода;
– присос воздуха в газоходе (стр. 183 [7]);
– коэффициент избытка воздуха на входе в экономайзер;
– коэффициент избытка воздуха на выходе из экономайзера;
– присос воздуха в экономайзере (стр. 183 [7]);
– коэффициент избытка воздуха на входе в дымовую трубу;
– коэффициент избытка воздуха на выходе из дымовой трубы;
– присос воздуха в дымовой трубе (стр. 183 [7]).
5. Материальный баланс КА. Расчет объемов и энтальпий воздуха и продуктов сгорания в реперных точках газового и воздушного трактов КА.
Расчет процесса горения природного газа производим на базе условного углеводородного соединения (методика Г.М. Климова), которая изложена на стр.25 [9].
На первом этапе расчета записываем условную химическую формулу каждого реагирующего компонента по объемному составу:
а) газ
б) воздух сухой
Записываем процесс полного горения природного газа в сухом атмосферном воздухе в стехиометрических условиях через условный углеводород (в общем виде)
Путем уравнивания количества одноименных атомов в левой и правой частях уравнения находим числовые значения буквенных стехиометрических коэффициентов:
Теоретический объем диоксида углерода
уравнение по углероду 
Теоретический объем водяных паров
уравнение по водороду 
Теоретический объем необходимого сухого воздуха
уравнение по кислороду 
Теоретический объем азота
уравнение по азоту 
Итоговое уравнение материального баланса процесса полного горения 1 м3 природного газа в сухом атмосферном воздухе:
Влагосодержание воздуха 
,что соответствует объему водяного пара равному 
, объем водяного пара вносимый с сухим воздухом для горения газа, составит:
С учетом влажности воздуха, уравнение полного горения сухого природного газа будет следующим:
Произведем пересчет материального баланса для реперных точек:
Для 
- на выходе из топки уравнение материального баланса будет выглядеть:
Объем диоксида углерода
уравнение по углероду
Объем водяных паров
уравнение по водороду 
Объем избыточного кислорода
уравнение по кислороду 
Объем азота
уравнение по азоту 
Итоговое уравнение материального баланса процесса полного горения 1 м3 природного газа при :
Для 
- на выходе из II конвективного пучка уравнение материального баланса будет выглядеть:
Объем диоксида углерода
уравнение по углероду 
Объем водяных паров
уравнение по водороду 
Объем избыточного кислорода
уравнение по кислороду 
Объем азота
уравнение по азоту 
Итоговое уравнение материального баланса процесса полного горения 1 м3 природного газа при :
Для 
- на входе в экономайзер уравнение материального баланса будет выглядеть:
Объем диоксида углерода
уравнение по углероду
Объем водяных паров
уравнение по водороду 
Объем избыточного кислорода
уравнение по кислороду 
Объем азота
уравнение по азоту 
Итоговое уравнение материального баланса процесса полного горения 1 м3 природного газа при :
Для 
- на выходе из экономайзера уравнение материального баланса будет выглядеть:
Объем диоксида углерода
уравнение по углероду
Объем водяных паров
уравнение по водороду 
Объем избыточного кислорода
уравнение по кислороду 
Объем азота
уравнение по азоту 
Итоговое уравнение материального баланса процесса полного горения 1 м3 природного газа при :
Таблица 4. Количество продуктов сгорания и объемные доли трехатомных газов по газоходам котлоагрегата
| Величина | Размер-ность | Теоретические объемы: | |||
 м3/м3
|  м3/м3
| ||||
 м3/м3
|  м3/м3
| ||||
| Газоход | |||||
| Топка | Конвективный пучок | Экономайзер | |||
| 1. Коэффициент избытка воздуха после поверхности нагрева | - | 1,1 | 1,26 | 1,36 | |
| 2. Избыточное количество воздуха | м3/м3 | 0,9682 | 2,5172 | 3,4853 | |
| 3. Объем водяных паров | м3/м3 | 2,1514 | 2,1759 | 2,1913 | |
| 4. Полный объем продуктов сгорания | м3/м3 | 11,6739 | 13,229 | 14,1913 | |
| 5. Объемная доля трехатомных газов | - | 0,0871 | 0,0769 | 0,0716 | |
| 6. Объемная доля водяных паров | - | 0,1843 | 0,1646 | 0,1544 | |
| 7. Суммарная объемная доля | - | 0,2714 | 0,2415 | 0,226 | |
Определение энтальпий воздуха и продуктов сгорания
Количество теплоты, содержащееся в воздухе или продуктах сгорания, называют теплосодержанием (энтальпией) воздуха или продуктов сгорания. При выполнении расчетов принято энтальпию воздуха или продуктов сгорания относить к 1 м3 сжигаемого топлива.
Расчет энтальпий продуктов сгорания производится при действительных коэффициентах избытка воздуха после каждой поверхности нагрева.
1. Вычисляем энтальпию теоретического объёма воздуха для всего выбранного диапазона температур (кДж/м3).
, кДж/м3
где: VO – теоретический объем воздуха, необходимого для горения,
VO = 9,6815 м3/м3;
(сq)В – энтальпия 1 м3 воздуха, кДж/м3, принимаются для каждой выбранной температуры, по табл. XIII,стр. 179 [1].
2. Определяем энтальпию теоретического объёма продуктов сгорания для всего диапазона выбранных температур
, кДж/м3
где: 
– объемы трехатомных газов, теоретический объем азота и водяного пара воздуха, необходимого для горения:
м3/м3 ; м3/м3 ; 
м3/м3 ;
– энтальпии 1 м3 трехатомных газов, теоретического объема азота и теоретического объема водяных паров, кДж/м3, принимаются для каждой выбранной температуры, по табл. XIII,стр.179 [1].
3. Определяем энтальпию продуктов сгорания при коэффициенте избытка воздуха α > 1
, кДж/м3
Результаты расчета энтальпии продуктов сгорания по газоходам котлоагрегата сводим в таблицу 5.
Таблица 5. Энтальпия продуктов сгорания(
- таблица)
| Поверхность нагрева | Температура, ОС | HГO, кДж/м3 | HВO, кДж/м3 | H, кДж/м3 |
| Верх топочной камеры α = 1,1 | ||||
| II конвективный пучок α = 1,25 | ||||
| Водяной экономайзер α = 1,36 | ||||
6. Тепловой баланс КА.
При работе котла, вся поступившая в него теплота расходуется на выработку полезной теплоты, содержащейся в паре, и на покрытие различных потерь теплоты. Суммарное количество теплоты, поступившее в котельный агрегат, называют располагаемой теплотой и обозначают QРР.
Потеря теплоты с уходящими газами обусловлено тем, что температура продуктов сгорания, покидающих котлоагрегат, значительно выше температуры окружающего воздуха. Потеря теплоты с уходящими газами зависит от вида сжигаемого топлива, коэффициента избытка воздуха в уходящих газах, температуры уходящих газов, чистоты внутренних и наружных поверхностей нагрева (q2).
Потеря теплоты от химической неполноты сгорания (q3) обусловлена появлением в уходящих газах горячих газов. Потеря теплоты зависит от вида топлива и содержания в нем летучих соединений, способа сжигания в топке, от уровня и распределения температур в топочной камере.
Потеря теплоты от механической неполноты горения (q4) наблюдается только при сжигании твердого топлива и обусловлено наличием в остатках продуктов горения твердых горючих частиц. Остатки в основном состоят из золы, содержащейся в топливе и твердых горючих частиц, не вступивших в процесс газификации и горения. Потеря теплоты от механической неполноты горения зависит от вида сжигаемого топлива и его фракционного состава, форсировки колосниковой решетки и топочного объема, способа сжигания топлива и конструкции топки, коэффициента избытка воздуха, а также от зольности топлива.
Потеря теплоты от наружного охлаждения (q5) обусловлено передачей теплоты от обмуровки агрегата наружному воздуху, имеющему более низкую температуру. Потери в окружающую среду зависят от теплопроводности обмуровки, ее толщины, поверхности стен, приходящихся на единицу паропроизводительности парового котла.
Коэффициентом полезного действия парового котла называется отношение полезной теплоты к располагаемой теплоте. Не вся полезная теплота, выработанная агрегатом, направляется к потребителю. Часть выработанной теплоты в виде пара и электрической энергии расходуется на собственные нужды. Под расходом на собственные нужды понимают расход всех видов энергии, затраченной на производство пара или горячей воды. Поэтому различают КПД агрегата брутто и нетто. КПД брутто определяется по выработанной теплоте, КПД нетто – по отпущенной.
Результаты теплового расчета КА занесем в таблицу 6.
Таблица 6. Тепловой расчет котельного агрегата
| Рассчитываемая величина | Обозначение | Размерность | Формула или обоснование | Расчет |
| 1.Распологаемая теплота топлива | 
| кДж/м3 | 
| |
| 2.Температура уходящих газов | 
| 0С | Принята из табл. 9.32[7] | |
| 3.Энтальпия | 
| кДж/м3 | Табл. 5 | |
| 4.Температура холодного воздуха | 
| 0С | Стр.20 [1] | |
| 5.Энальпия | 
| кДж/м3 | Табл. 5 | 384,6 |
| 6.Потери теплоты: а)от химической неполноты сгорания б)от механической неполноты сгорания в)потери теплоты с уходящими газами г)в окружающую среду д)потеря теплоты с золой и шлаком |
| |||
|
|
|
|
|
Дата добавления: 2016-09-06; Мы поможем в написании ваших работ!; просмотров: 275 | Нарушение авторских прав
Лучшие изречения:
| 2156 - 