Поверочный тепловой расчет котла Е-25-24 225 ГМ

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ УКРАИНЫ

ДОНБАССКИЙ ГОРНО-МЕТАЛЛУРГИЧЕСКИЙ ИНСТИТУТ

Кафедра АСУТП

Курсовой проект

по курсу: «Котельные и турбинные установки»

Выполнил:

ст. гр. ТА-96-2

Косенко Е.А.

Проверил:

Регишевская И.Д.

Алчевск 1999 г.

СОДЕРЖАНИЕ

Введение

1 Описание прототипа

2 Тепловой расчет парогенератора

Расчетное задание
Топливо, воздух, продукты сгорания
Энтальпии воздуха и продуктов сгорания
Тепловой баланс парогенератора и расход топлива
Основные конструктивные характеристики топки
Расчет теплообмена в топке
Расчет фестона
Расчет перегревателя
Расчет испарительного пучка
Расчет хвостовых поверхностей

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

ПЕРЕЧЕНЬ ССЫЛОК

ВВЕДЕНИЕ

Поверочный расчет выполняют для существующих парогенераторов. По имеющимся конструктивным характеристикам при заданной нагрузке и топливе определяют температуры воды, пара, воздуха и продуктов сгорания на границах между поверхностями нагрева, К.П.Д. агрегата, расход топлива. В результате поверочного расчета получают исходные данные, необходимые для выбора вспомогательного оборудования и выполнения гидравлических, аэродинамических и прочностных расчетов.

При разработке проекта реконструкции парогенератора, например в связи с увеличением его производительности, изменением параметров пара или с переводом на другое топливо, может потребоваться изменение целого ряда элементов агрегата. Однако основные части парогенератора и его общая компоновка, как правило, сохраняется, а реконструкцию тех элементов, которые необходимо изменить, выполняют так, чтобы по возможности сохранялись основные узлы и детали типового парогенератора.

Расчет выполняется методом последовательного проведения расчетных операций с пояснением производимых действий. Расчетные формулы сначала записываются в общем виде, затем подставляются числовые значения всех входящих в них величин, после чего приводится окончательный результат.

1 ОПИСАНИЕ ПРОТОТИПА

Топочная камера объемом 89.4 м³ полностью экранирована трубами 603 мм с шагом их во всех экранах 90 мм; состоит из четырех транспортабельных блоков . На боковых стенках установлены газомазутные горелки.

Испарительный пучок из труб 603 мм расположен между верхним и нижним барабанами. Опускные трубы испарительного пучка расположены в плоскости осей барабанов. В верхнем барабане перед входными сечениями опускных труб установлен короб для предотвращения закручивания воды и образования воронок на входе в опускные трубы.

Парогенератор имеет перегреватель с коридорным расположением труб 283 мм. Регулирование температуры перегретого пара осуществляется поверхностным пароохладителем, установленным со стороны насыщенного пара.

Схема испарения- трехступенчатая: первая и вторая ступени размещены в верхнем барабане( соответственно в средней его части и по торцам); третья ступень вынесена в выносные циклоны 377 мм.

Воздухоподогреватель- трубчатый, одноходовой (по газам и воздуху), с вертикальным расположением труб 401.5 мм; поперечный шаг- 55 мм, продольный-50 мм.

Экономайзер- чугунный, ребристый, двухходовой ( по газам и воде).

Технические и основные конструктивные характеристики парогенератора Е-25-25-380ГМ следующие:

Номинальная производительность, т/ч...............25

Рабочее давление пара , МПа.......................2.4

Температура перегретого пара, ⁰С..................380

Площадь поверхностей нагрева, м²:

лучевоспринимающая(экранов и фестона).............127

конвективная:

фестона.......................................7

перегревателя.................................73

испарительного пучка..........................188

экономайзера..................................590

воздухоподогревателя..........................242

2 ТЕПЛОВОЙ РАСЧЕТ ПАРОГЕНЕРАТОРА

2.1 Расчетное задание

Для выполнения теплового расчета парогенератора, схема которого изображена на рис. 1-1, будем исходить из следующих данных:

Паропроизводительность агрегата - 25 т/ч
Давление пара у главной паровой задвижки р_>п>, Мпа-2.4
Температура перегретого пара t_>пп>, ⁰С-380
Температура питательной воды t_>пв>-100
Температура уходящих газов _>ух>-140
Топливо-мазут малосернистый.

Для сжигания заданного вида топлива выбираем камерную топку. Температуру воздуха на входе в воздухоподогреватель принимаем равной 25 ⁰С, горячего воздуха- 350 ⁰С

Топливо, воздух и продукты сгорания.

Из табл. 6-1 выписываем расчетные характеристики топлива:

W^p=3 % ; A^p=0.05 %; S^p_>K+OP>=0.3 %; C^p=84.65%; H^p=11.7 %;N^p=0.3 %; O^p=0.3; Q^p_>h>=40.31 МДж

Рассчитываем теоретический объем воздуха, необходимый для сжигания 1 кг топлива:

V⁰=0.0889(C^p+0.375S^p_>op+k>)+0.265H^p-0.0333O^P=7.535+3.09=10.6 м³/кг

Определяем теоретические объемы продуктов сгорания топлива:

а) объем двухатомных газов

V_>N2>=0.79V⁰+0.008N^p=8.374+0.0024=8.376

б) объем трехатомных газов

V_>RO2>==1.58

в) объем водяных паров

V_>H3O>=0.11H^p+0.0124W^p+0.0161V⁰=1.49

По данным расчетных характеристик и нормативных значений присосов воздуха в газоходах (табл. 2-1) выбираем коэффициент избытка воздуха на выходе из топки a_>т> и присосы воздуха по газоходам и находим расчетные коэффициенты избытка воздуха в газоходах a``. Результаты расчетов сводим в таблицу 2-1.

Таблица 2-1 Присосы воздуха по газоходам  и расчетные коэффициенты избытка воздуха в газоходах a^``

Участки газового тракта



^``

Топка и фестон

Перегреватель

Конвективный пучок

Воздухоподогреватель

Экономайзер

0,1

0,05

0,06

0,1

1,15

1,2

1,25

1,31

1,41

По формулам (2-18)-(2-24) рассчитываем объемы газов по газоходам, объемные доли газов r и полученные результаты сводим в таблицу 2-2.

Таблица 2-2 Характеристика продуктов сгорания в газоходах парогенератора

(V_>RO2>=1,58 м³/кг, V⁰=10,6 м³/кг, V_>N2>⁰=8,376 м³/кг, V⁰_>H3O>=1,49 м³/кг)

Величина	Единица	Газоходы
		Топка и фестон	Перегреватель	Конвективный ый пучок	Воздухоподогреватель	Экономайзер
Расчетный коэффициент избытка воздуха	-	1.15	1.2	1,25	1,31	1,41
V_>RO2> VR_>2>=V_>N2>⁰+ (1-a)V⁰ V_>H3O>=V⁰_>H3O>+0.0161(1-a)V⁰ V_>Г>= V_>RO2>+ VR_>2>+ V_>H3O> r_>RO2>= V_>RO2>/ V_>Г> r_>H3O>= V_>H3O>/ V_>Г> r_>n>= r_>RO2>+ r_>H3O>	м³/кг м³/кг м³/кг м³/кг - - -	1,58 9,964 1.515 13.059 0.12 0.116 0.23	1,58 10,49 1.52 13.59 0.116 0.111 0.2278	1,58 11,02 1.53 14.13 0.111 0.108 0.219	1,58 11,662 1.54 14,782 0.107 0.104 0.211	1,58 12,722 1.56 15,862 0.099 0.098 0.197

Энтальпии воздуха и продуктов сгорания

Удельные энтальпии теоретического объема воздуха и продуктов сгорания топлива определяем по следующим формулам :

I_>B>=V⁰(ct)_>B>;

I_>Г>⁰=V_>RO2>(c)_>RO2>+V⁰_>N2>(c)_>N2>+V⁰_>H3O>(c)_>H3O>.

Полученные результаты сводим в таблицу 2-3.

Таблица 2-3 Энтальпия теоретического объема воздуха и продуктов сгорания топлива.

 ⁰С

I⁰= V⁰(ct)_>B>, кДж/кг

I_>RO2>= V_>RO2>c)_>RO2>_>,>_>>кДж/кг

I⁰_>N2>= V⁰_>N2>_>>* c)_>N2>, кДж/кг

I⁰_>H3O>= V⁰_>H3O>_>>(c)_>H3O>_>>., кДж/кг

I_>г>= V_>RO2>(c)_>RO2>V⁰_>N2>_>
+>(c)_>N2>_>
+>V⁰_>H3O>(c)_>H3O>., кДж/кг

100

200

300

400

500

600

700

800

900

1000

1100

1200

1300

1400

1500

1600

1700

1800

1900

2000

2100

2200

413,4

1399,2

2819,6

4271,8

5745,2

7250,4

8798

10377,4

11978

13578,6

15221,6

16907

18592,4

20468,6

22005,6

23733,4

25471,8

27199,6

28927,4

30708,2

32478,4

34333,4

36029,4

267,02

564,06

883,22

1219,76

1573,68

1930,76

2308,38

2692,32

3082,58

3479,16

3882,06

4292,86

4702,08

5119,2

5536,32

5951,86

6375,3

6798,74

7222,18

7651,94

8081,7

8511,46

1088,62

2177,24

3282,6

4413,098

5560,336

6732,696

7921,804

9152,782

10408,882

11673,356

12937,83

14193,93

15491,9

16823,366

18121,336

19452,802

20784,268

22124,108

23489,07

24820,536

26185,498

27550,46

226,5

456

694,5

939

1191

1450,5

1720,5

2002,5

2286

2587,5

2889

3196,5

3516

3837

4168,5

4501,5

4840,5

5187

5532

5889

6241,5

6598,5

413,4

2980,01

6014,32

9128,27

12311,85

15568,74

18903,896

22319,03

25814,37

29343,24

32947,05

36599,6

40257,76

47763,06

44178,58

47785,166

51559,556

55377,962

59199,668

63037,248

66951,45

70839,876

74842,098

Энтальпию продуктов сгорания топлива подсчитываем по формуле:

I_>Г>=I⁰_>Г>+(-1)I⁰_>B>.

Полученные результаты сведем в таблицу 2-4.

Таблица 2-4 Энтальпия продуктов сгорания в газоходах

J, ⁰С

I_>г>⁰, кДж/кг

I_>в>⁰,кДж/кг

Участки газового тракта

Топка

a=1.15

Перегреватель

a=1.2

Конвект. Пучок

a=1.25

Воздухоподогреватель

a=1.31

Экономайзер

a=1.41

100

200

300

400

500

600

700

800

900

1000

1100

1200

1400

1600

1800

2000

2200

2681,34

6016,9

9132,12

12317,058

15575,416

18911,956

22328,084

25825,602

29356,062

32961,26

36615,89

40275,69

47785,166

55377,962

63037,248

70839,876

78689,82

1399,2

2819,6

4271,8

5745,2

7250,4

8798

10377,4

11978

13578,6

15221,6

16907

18592,4

22005,6

25471,8

28927,4

32478,4

36029,4

26112,74

29683,85

33332,5

37029,9

40734.5

48335,3

59198.7

67376.3

75711.6

84094.2

3571,1

3648,6

3697,4

3912.6

8021.3

8112.7

8177.6

8335.3

8382.6

22660,964

26212,2

29797,4

36005.58

39997.29

43994.17

3817.6

3850.4

3933.9

3991.7

3996.8

15864,5

19264,09

22746,4

28820,1

3723,4

3810,9

3897,6

9342,13

12601

15935,5

21639,3

3641,6

3725

3816,3

3072,25

6199,8

9411,1

3917,9

3710,65

2.4 Тепловой баланс парогенератора и расход топлива.

Тепловой баланс составляем в расчете на 1 кг располагаемой теплоты топлива Q_>p>^p. Считая, что предварительный подогрев воздуха за счет внешнего источника теплоты отсутствует имеем: Q_>в.вн>=0. Расчеты выполняем в соответствии с таблицей 2-5.

Таблица 2-5 Расчет теплового баланса парогенератора и расход топлива

Наименование	Расчетная формула или способ определения	Расчет
Располагаемая теплота топлива, Q_>p>^p, кДж/кг	Q_>h>^p+Q_>В.ВН>+i_>тл>	40310+244.8=40554.8
Потеря теплоты от химического недожога, q_>3>,%	По табл. 4-5	0.5
Потеря теплоты от механического недожога, q_>4>, %	То же	0
Температура уходящих газов, _>ух>, ⁰С	По заданию	140
Энтальпия уходящих газов ,I_>ух,>кДж/кг	По -таблице	4323,17
Температура воздуха в котельной ,t_>х.в>, ⁰С	По выбору	25
Энтальпия воздуха в котельной, I_>х.в>⁰,кДж/кг	По -таблице	238,5
Потеря теплоты с уходящими газами ,q_>2,>%		=9,8
Потери теплоты от наружного охлаждения ,q_>5,>%	По рис. 3-1	1.2
Сумма тепловых потерь, q,%	q_>2>+q_>3>+q_>4>+q_>5>	9,8+0.5+1.2=11,5
К.п.д. парогенератора, _>пг>, %	100-q	100-11,5=88,5
Коэффициент сохранения теплоты, 	1-	1-=0.986
Паропроизводительность агрегата, D, кг/с	По заданию	6.94
Давление пара в барабане, р_>б>, МПа	То же	2.64
Температура перегретого пара, t_>п.п>,⁰С	» »	380
Температура питательной воды, t_>п.в>, ⁰С	» »	100
Удельная энтальпия перегретого пара, i_>п.п>, кДж/кг	По табл. VI-8	3192,6
Удельная энтальпия питательной воды, i_>п.в>, кДж/кг	По табл. VI-6	420.38
Значение продувки, р, %	По выбору	3
Полезно используемая теплота в агрегате, Q_>пг>, кВт	D(i_>п.п>-i_>п.в>)+D(i_>кип>-i_>п.в>	6,9(3192,6-420,38)+0,208(975,5-420,38)=19354.8
Полный расход топлива, В,кг/с		=0.54
Расчетный расход топлива, В_>р>, кг/с		0,54

Основные конструктивные характеристики топки

Парогенераторы типа Е-25-24-380ГМ имеют камерную топку для сжигания мазута. Определяем активный объем и тепловое напряжение топки. Расчетное тепловое напряжение не должно превышать допустимого, указанного в табл. 4-3. С учетом рекомендаций приложения III выбираем количество и тип газомазутных горелок, установленных на боковых стенках. Расчеты приведены в таблице 2-6.

Таблица 2-6 Расчет конструктивных характеристик топки

Наименование	Расчетная формула или способ определения	Расчет
Активный объём топки, V_>т>,м³	По конструктивным размерам	89.4
Тепловое напряжение объема топки: расчетное, q_>V>, кВт/м³ допустимое, q_>V>,кВт/м³	ВQ_>н>^р/V_>т> по табл. 4-5	0,5440310/89,4=243,48* 249
Количество горелок, n, шт.	По табл. III-10	2
Теплопроизводительность горелки, Q_>г>, МВт		1,2510^-3=13,6
Тип горелки	По табл. III-6	ГМП-16

Расчет теплообмена в топке

Топка парогенератора Е-25-24-380ГМ полностью экранирована трубами диаметром 60 мм и толщиной стенки 3 мм с шагом 90 мм. По конструктивным размерам топки рассчитываем полную площадь её стен и площадь лучевоспринимающей поверхности топки. Результаты расчета сводим в таблицу 2-7.

По конструктивным размерам и характеристикам топки выполняем поверочный расчет теплообмена в топке. Расчет проводим в соответствии с таблицей 2-8.

Полученная в результате расчета температура газов на выходе из топки отличается от предварительно принятой менее чем на ⁰С; следовательно, пересчета теплообмена не требуется.

Таблица 2-7 Расчет полной площади поверхности стен топки F_>ст> и площади лучевоспринимающей поверхности топки Н_>Л>

Наименование	Стены топки
	Фронтонная и свод	боковые	Задняя	Выходное окно топки	Суммарная площадь
Общая площадь стены и выходного окна, F_>ст> , м_>2>	45,7	42	52,5	8,7	149
Расстояние между осями крайних труб, b, м	3,78	2,252	3,78	3,78	-
Освещенная длина труб, l_>осв>, м	9,6	7,8	7,6	2,25	-
Площадь, занятая луче воспринимающей поверхностью полная, F, м²	26,6	25,74	21,07	6,24	80
Наружный диаметр экранных труб , d, мм	66	66	66	66	-
Шаг экранных труб, s, мм	90	90	90	90
Расстояние от оси экранных труб до кладки (стены), l, мм	100	100	100	-	-
Отношение s/d	1.36	1.36	1.36	-	-
Отношение l/d	1.51	1.51	1.51	-	-
Угловой коэффициент экрана, х	0,95	0,95	0,95	1,00	-
Площадь лучевоспринимающей поверхности открытых экранов, Н_>л>, м²					127

Таблица 2-8 Поверочный расчет теплообмена в топке

Величина	Расчетная формула или способ определения	Расчет
Суммарная площадь луче воспринимающей поверхности, Н_>л>,м²	По конструктивным размерам	127
Площадь лучевоспринимающей поверхности открытых экранов, Н_>л.откр>, м²	То же	127
Полная площадь стен топочной камеры, F_>ст>, м²	» »	149
Коэффициент тепловой эффективности лучевоспринимающей поверхности, _>ср>		=0,469

Продолжение таблицы 2-8

Эффективная толщина излучающего слоя пламени, s, м		=2,16
Полная высота топки, Н_>т>	По конструктивным размерам	8.810
Высота расположения горелок, h_>г>, м	То же	1.9
Относительный уровень расположения горелок, х_>г>	h_>г>/Н_>т>	1,9/8,810=0,215
Параметр, учитывающий распределение температуры в топке, М	0,59-0,2х_>т>	0,59-0,20,215=0,547*
Коэффициент избытка воздуха на выходе из топки, _>т>	По табл. 4-5	1.15
Присосы воздуха в топке, _>т>	По табл. 2-1	0.05
Температура горячего воздуха, t_>г.в>,⁰С	По предварит. выбору	350
Энтальпия горячего воздуха, I_>г.в>⁰, кДж/кг	По I- таблице	5008.2
Энтальпия присосов воздуха, I_>прс>⁰, кДж/кг	То же	238,8
Количество теплоты, вносимое в топку воздухом, Q_>В>, кДж/кг	(_>Т>-_>Т>)I_>г.в>⁰+_>Т>I_>прс>⁰	(1.15-0.05) 5008.2 + 0.05 * 238.8 = 5520.97
Полезное тепловыделение в топке, Q_>Т>, кДж/кг	Q_>p>^p+Q_>В>	40554,80,95+5520.97*=44048
Адиабатическая температура горения, _>а> ⁰С	По I- таблице	1287,2
Температура газов на выходе из топки ,_>Т>^`` ⁰С	По предварительному выбору	960
Энтальпия газов на выходе из топки, I_>Т>`` , кДж/кг	По I- таблице	31873,04
Средняя суммарная теплоёмкость продуктов сгорания, V_>ср>, кДж/(кгК)*		=37,2
Объемная доля: водяных паров, r_>Н2О> трехатомных газов, r_>RO2>	По табл. 1-2 То же	0,116 0.12
Суммарная объемная доля трехотомных газов, r_>n>	r_>Н2О>+ r_>RO2>	0.116+0.12=0.236
Произведение, pr_>n>s	pr_>n>s	0.2360.12,16=0,051
Коэффициент ослабления лучей трехатомными газами, k_>г>,1/(мМПа)*	По формуле 5-26	3.05
Коэффициент ослабления лучей, несветящейся частью среды, k_>нс>, 1/(мМПа)*	r_>n>k_>г>	0,236*3.05=0.72
Коэффициент ослабления лучей сажистыми частицами, к_>СЖ>, 1/(мМПа)*	По формуле 5-32	2,71
Коэффициент ослабления лучей, светящейся частью среды, k_>СВ>, 1/(мМПа)*	k_>СВ>= k_>нс>+ к_>СЖ>	2,71+0.72=3,44
Степень черноты: светящейся части, а_>СВ> несветящейся части, а_>Г>	1-е^-Ксв^PS 1-e^-K^нс^PS	0,52 0.14
Степень черноты факела, а_>Ф>	ma_>СВ>+(1-m)a_>г>	0,550,52+0,450,14= 0,349
Степень черноты топки, а_>Т>		=0,53
Тепловая нагрузка стен топки, q_>F>, кВт/м_>2>		=161.4
Температура газов на выходе из топки, _>Т>^`` ⁰С	По рис. 5-8	911,7
Энтальпия газов на выходе из топки, t`` , кДж/кг	По I- таблице	30120,6
Общее тепловосприятие топки, Q_>Т>^Л, кДж/кг	(Q_>Т>-I``_>Т>)	0.986(44048-29987,3)= =13731,1
Средняя удельная тепловая нагрузка лучевоспринимающих поверхностей топки, q_>Л>^ср		=58,43

2.7 Расчет фестона

При тепловом расчете парогенератора фестон, как правило, не изменяют , а проверяют поверочным расчетом( табл. 2-9)

Таблица 2-9. Поверочный расчет фестона

Наименование	Формула или способ определения	Расчет
Полная площадь поверхности нагрева, Н, м²	По конструктивным размерам	7
Площадь поверхности труб боковых экранов, находящихся в зоне фестона Н_>доп>, м²	То же	1
Диаметр труб, d, мм	» »	603
Относительный шаг труб, s/d	» »	1.5
Количество рядов труб, z_>2>,шт	» »	1
Количество труб в ряду,z_>1>,шт	» »	42
Площадь живого сечения для прохода газов, F, м²	АВ-z_>1>dl	2,254,23-420,062,25=3,84*
Эффективная толщина излучающего слоя, s, м		0,9(31,8-1)0,06=0.1
Температура газов перед фестоном, `,⁰С	Из расчета топки	911,7
Энтальпия газов перед фестоном, I`, кДж/кг	То же	30110,7
Температура газов за фестоном, ``, ⁰С	По предварительному выбору	900
Энтальпия газов за фестоном, I``, кДж/кг	По I- таблице	29683,85
Количество теплоты, отданное фестону, Q_>г>, кДж/кг	(I`-I``)	0.986(30110,7-29683,85) =420,8
Температура кипения при давлении в барабане(p_>Б>=2.64 МПа), t_>кип>, ⁰С	По табл. VI-7	226.8
Средняя температура газов, _>ср>,⁰С	0,5(``+`)	0,5(911,7+900)=905,8
Средний температурный напор, t,⁰C	_>ср>-t_>кип>	905,8-226,8=679
Средняя скорость газов, w, м/с		=7.9
Коэффициент теплоотдачи конвекцией, _>К>, кВт/(м²К)	По рис. 6-6	580,961,040,9=50,1*
Суммарная поглощательная способность трехатомных газов, pr_>n>s, мМпа*	pr_>n>s	0,10,2360,1=0,00236
Коэффициент ослабления лучей трехатомными газами,к_>г>,1/(мМПа)*	По формуле 5-26	16,8
Коэффициент ослабления лучей, несветящейся частью среды, k_>нс>, 1/(мМПа)*	r_>n>k_>г>	16,80,236=3,97*
Коэффициент ослабления лучей сажистыми частицами, к_>СЖ>, 1/(мМПа)*	По формуле 5-32	2,54
Коэффициент ослабления лучей, светящейся частью среды, k_>СВ>, 1/(мМПа)*	k_>СВ>= k_>нс>+ к_>СЖ>	3,97+2,54=6,51
Степень черноты: светящейся части, а_>СВ> несветящейся части, а_>Г>	1-е^-Ксв^PS 1-e^-K^нс^PS	0,06 0,039
Степень черноты излучающей среды, а	ma_>СВ>+(1-m)a_>г>	0,550,06+0,450,039=0,05
Температура загрязнённой стенки трубы, t_>ст>, ⁰С	t_>КИП>+t	226,8+80=306,8
Коэффициент теплоотдачи излучением, _>Л>, Вт/(м²К)	По рис. 6-12(_>Л>=_>Н>аС_>Г>)	1350,050,97=6,5
Коэффициент использования поверхности нагрева, 	По 6-2	0.95
Коэффициент теплоотдачи от газов к стенке, a_>1>, Вт/(м²К)	_>Л>+_>К>)	0,95(6,5+50,1)=53,77
Коэффициент загрязнения,  м²К/Вт	По ф-ле 6-8 и рис. 6-1	0,0048
Коэффициент теплопередачи k, Вт/м²К		=42,7

Продолжение таблицы 2-9

Тепловосприятие фестона по уравнению теплопередачи, Q_>ф>, кДж/кг		=376,2
Тепловосприятие настенных труб, Q_>ДОП>, кДж/кг		=53,7
Суммарное тепловосприятие газохода фестона, Q_>T>, кДж/кг	Q_>ф>+ Q_>ДОП>	53,7+376,2=429,9
Расхождение расчетных тепловосприятий, DQ, %	100	100=2,16

2.8 Расчет перегревателя

Перегреватель одноступенчатый, с пароохладителем, установленным на стороне насыщенного пара. Перегреватель имеет коридорное расположение труб.

Коэффициент теплопередачи гладкотрубных коридорных пучков перегревателя рассчитывается с учетом коэффициента тепловой эффективности  , используя формулу (6-7). Влияние излучения газового объема, расположенного перед перегревателем, на коэффициент теплопередачи учитываем путем увеличения расчетного значения коэффициента теплопередачи излучением по формуле (6-34).

Конструктивные размеры и характеристики перегревателя, взятые из чертежей и паспортных данных парогенераторов, сводим в таблицу 2-10.

Поверочный расчет перегревателя сводим в таблицу 2-11.

Таблица 2-10. Конструктивные размеры и характеристики перегревателя

Наименование	Расчетная формула или способ определения	Расчет
Диаметр труб, d/d_>ВН>, мм	По конструктивным размерам	28/22
Количество труб в ряду (поперек газохода) z_>1>, шт	То же	12
Количество рядов труб ,z_>2>, шт	То же	6
Средний шаг труб, s_>1>, мм	» »	90
s²		100
Расположение труб в пучке	» »	коридорное
Характер омывания	» »	поперечное
Средняя длина змеевика, l, м	» »	1,489
Суммарная длина труб, l, м	» »	830,3
Полная площадь поверхности нагрева, H, м²	» »	73
Площадь живого сечения на входе, F`, м²	a`b`-l`z_>1>d	1.9184.23-1.4890.028=7,1
То же на выходе, F``, м	a``b``-l``z_>1>d	1,7024,23-1,4890,672=6,2
Средняя площадь живого сечения газохода, F_>CP>, м²		6,6
Количество параллельно включенных змеевиков( по пару), m, шт	По конструктивным размерам	72
Площадь живого сечения для прохода пара, f, м²	d²_>ст>m/4	0.7850.022²56=0.027

Таблица 2-11. Поверочный расчет перегревателя

Наименование	Расчетная формула или способ определения	Расчет
Диаметр труб, d/d_>ВН>, мм	По конструктивным размерам	28/22
Площадь поверхности нагрева, Н, м²	То же	73
Температура пара на выходе из перегревателя, t``, ⁰С	По заданию	380

Продолжение таблицы 2-11

То же на входе в перегреватель, t`, ⁰С	По выбору	226,8
Давление пара: на выходе, р``, МПа на входе, р`, МПа	По заданию По выбору	2,4 2,64
Удельная энтальпия пара : на выходе , i^``_>П>, кДж/кг на входе, i^`_>П>, кДж/кг	По таблице VI-8 То же	3197 2801,2
Суммарное тепловосприятие ступени, Q, кДж/кг		(3197-2801,2)=5057,4
Средняя удельная тепловая нагрузка лучевоспринимающих поверхностей топки, q_>Л>^СР, кВт/м²	Из расчета топки	58,43
Коэффициент распределения тепловой нагрузки: по высоте, _>В> между стенами, _>СТ>	По рис. 5-9 По табл. 5-7	1,2 1
Удельное лучистое тепловосприятие выходного окна топки, q_>Л>, кВт/м²	_>В>_>СТ> q_>Л>^СР	11,258,43=70,1
Угловой коэффициент фестона, х_>Ф>	По рис. 5-1	0,76
Площадь поперечного сечения газохода перед ступенью, F_>Г>`, м²	a`b`	1,9184,23=8,11*
Лучистое тепловосприятие ступени ,Q_>л>, кДж/кг		(1-0,76)8,11=252,7
Конвективное тепловосприятие ступени, Q_>K>, кДж/кг	Q-Q_>Л>	5057,4-252,7=4804,7
Температура газов перед перегревателем, `, ⁰С	Из расчета фестона	900
Энтальпия газов на входе в перегреватель, I`, кДж/кг	То же	29683,85
То же на выходе из ступени, I``, кДж/кг	I`-	29683,5-5987,5+0,1239=*23719,9
Температура газов на выходе из ступени, ``, ⁰С	По I-таблице	730
Средняя температура газов, _>СР>, ⁰С	0,5(``+`)	0,5(900+730)=815
Средняя скорость газов в ступени, w_>Г>, м/с		=4.4
Коэффициент теплоотдачи конвекцией, _>К>, Вт/(м²К)	По рис. 6-5	520,961.1*0,954=53,7
Средняя температура пара, t_>СР>, ⁰С	0,5(t`+t``)	0,5(226.8+380)=303.4
Объем пара при средней температуре, v_>П>, м³/кг	По табл. VI-8	0,094
Средняя скорость пара, w_>П>_>>,м/с		=24
Коэффициент теплоотдачи от стенки к пару, _>2>, Вт/(м²К)	По рис. 6-8	1.051075=1128.75*
Толщина излучающего слоя, s, м		0.34
Суммарная поглощательная способность трехатомных газов, pr_>n>s, м*МПа	pr_>n>s	0,22780,10,34=0,0078
Коэффициент ослабления лучей трехатомными газами, к_>Г>,1/( мМПа)*	По рис. 5-6	9.9
Коэффициент ослабления лучей, несветящейся частью среды, k_>нс>, 1/(мМПа)*	r_>n>k_>г>	9.70,2278=2.25*
Коэффициент ослабления лучей сажистыми частицами, к_>СЖ>, 1/(мМПа)*	По формуле 5-32	2
Коэффициент ослабления лучей, светящейся частью среды, k_>СВ>, 1/(мМПа)*	k_>СВ>= k_>нс>+ к_>СЖ>	2+2.25=4.25

Продолжение таблицы 2-11

Степень черноты: светящейся части, а_>СВ> несветящейся части, а_>Г>	1-е^-Ксв^PS 1-e^-K^нс^PS	0,19 0,072
Степень черноты факела, а_>Ф>	ma_>СВ>+(1-m)a_>г>	1*0.17=0.17
Коэффициент загрязнения, , м²К/Вт	По 6-2	0,0042
Температура загрязненной стенки трубы, t_>СТ>, ⁰С	t_>СР>+(	303.4+(0,0042+)* 6183.68=303.6*
Коэффициент теплоотдачи излучением, _>Л>, Вт/(м²К)	По рис. 6-12	0,981380,19=25,8
Коэффициент теплоотдачи от газов к стенке, _>1>, Вт/(м²К)	_>Л>+_>К>)	0,95(25,8+50.3)=79,4
Коэффициент тепловой эффективности, 	По табл. 6-2	0,8
Коэффициент теплопередачи, к,Вт/(м²К)		0,8=69,7
Разность температур между газами и паром: наибольшая, t_>Б>, ⁰С наименьшая, t_>м>, ⁰С	^`-t^`` ^``-t^`	900-380=520 730-226.8=503.2
Температурный напор при противотоке, t_>ПРТ>, ⁰С		511,6
Площадь поверхности нагрева прямоточного участка, Н_>ПРМ>,м²	По конструктивным размерам	36
Полная площадь поверхности нагрева, Н, м²	То же	73
Параметр, А	Н_>ПРМ>/Н	0.49
Полный перепад температур газов,_>1,>⁰С	^`-^``	900-730=173
То же пара, _>2>, ⁰С	t^``-t^`	380-226.8=153.2
Параметр, Р		0.25
Параметр R	_>1>/_>2>	1.129
Коэффициент перехода к сложной схеме, ,	По рис. 6-14	1
Температурный перепад, t, ⁰С	 t_>ПРТ>	1511,6=511,6*
Тепловосприятие ступени по уравнению теплообмена, Q_>Т>, кДж/кг		=4820,5
Расхождение расчетных тепловосприятий, Q		100=0,3

2.9 Расчет испарительного пучка

Испарительные пучки непосредственно связаны с барабаном и определяет общую компоновку парогенератора. Поэтому их реконструкция с изменением площади поверхностей нагрева или конструктивных характеристик связана с большими трудностями и значительными капитальными затратами. Поэтому испарительные пучки ,как и фестон, только как правило поверяют. Расчет ведем по таблице 2-12.

Таблица 1-12. Поверочный расчет испарительного пучка

Наименование	Формула или способ определения	Расчет
Полная площадь поверхности нагрева, Н, м²	По конструктивным размерам	188
Диаметр труб, d, мм	» »	603
Относительный шаг труб, продольный, s_>2> /d поперечный, s_>1>/d	» »	2 5.83
Количество рядов труб, z_>2>,шт	» »	10
Количество труб в ряду,z_>1>,шт	» »	12
Площадь живого сечения для прохода газов, F, м²	АВ-z_>1>dl	4.231.7-120.062.8=5.175*
Эффективная толщина излучающего слоя, s, м		0.74
Температура газов перед пучком, `, ⁰С	Из расчета перегревателя	730
Энтальпия газов перед пучком, I`, кДж/кг	То же	23712
Температура газов за пучком, ``, ⁰С	По предварительному выбору	560
Энтальпия газов за пучком, I``, кДж/кг	По I- таблице	17904,2
Количество теплоты, отданное пучку, Q_>г>, кДж/кг	(I`-I``+I⁰_>ПРС>)	0.986(23712-17904,2 +11,95)=5737,8
Температура кипения при давлении в барабане(p_>Б>=2.64 МПа), t_>кип>, ⁰С	По табл. VI-7	226.8
Средняя температура газов, _>ср>,⁰С	0,5(``+`)	0,5(730+560)=645
Средний температурный напор, t,⁰C	_>ср>-t_>кип>	640-226,8=418,2
Средняя скорость газов, w, м/с		=4.93
Коэффициент теплоотдачи конвекцией, _>К>, кВт/(м²К)	По рис. 6-6	38.30,951,11=40.1*
Суммарная поглощательная способность трехатомных газов, pr_>n>s, мМпа*	pr_>n>s	0,10,2190,74=0,016
Коэффициент ослабления лучей трехатомными газами,к_>г>,1/(мМПа)*	По формуле 5-26	6,9
Коэффициент ослабления лучей, несветящейся частью среды, k_>нс>, 1/(мМПа)*	r_>n>k_>г>	6,90,219=1,5*
Коэффициент ослабления лучей сажистыми частицами, к_>СЖ>, 1/(мМПа)*	По формуле 5-32	1,31
Коэффициент ослабления лучей, светящейся частью среды, k_>СВ>, 1/(мМПа)*	k_>СВ>= k_>нс>+ к_>СЖ>	1,31+1,5=2,81
Степень черноты: светящейся части, а_>СВ> несветящейся части, а_>Г>	1-е^-Ксв^PS 1-e^-K^нс^PS	0,187 0,092
Степень черноты излучающей среды, а	ma_>СВ>+(1-m)a_>г>	0,550,182+0,450,092=0,14
Температура загрязнённой стенки трубы, t_>ст>, ⁰С	t_>КИП>+t	226,8+80=306,8
Коэффициент теплоотдачи излучением, _>Л>, Вт/(м²К)	По рис. 6-12(_>Л>=_>Н>аС_>Г>)	760,140,97=10,3
Коэффициент использования поверхности нагрева, 	По 6-2	0.95
Коэффициент теплоотдачи от газов к стенке, _>1>, Вт/(м²К)	_>Л>+_>К>)	0,95(10,3+40.1)=47.8
Коэффициент загрязнения,  м²К/Вт	По ф-ле 6-8 и рис. 6-1	0,0048
Коэффициент теплопередачи k, Вт/м²К		=38.8
Тепловосприятие фестона по уравнению теплопередачи, Q_>Т>, кДж/кг		=5649,1
Расхождение расчетных тепловосприятий, Q, %	100	100=-1,54

2.10 Расчет хвостовых поверхностей

Расчет воздухоподогревателя и экономайзера будем вести в соответствии с методикой, описанной в §9-1. Используя чертежи и техническую документацию парогенератора Е-25-24-380ГМ, составляем таблицы конструктивных размеров и характеристик его экономайзера и воздухоподогревателя.

После расчета хвостовых поверхностей определяем невязку теплового баланса парогенератора (табл. 2-19). Так как величина невязки теплового расчета не превышает допустимых 0.5%, то тепловой расчет парогенератора считаем законченным.

Таблица 2-14. Конструктивные размеры и характеристики воздухоподогревателя

Наименование	Размер
Диаметр труб: наружный, d, мм внутренний, d_>ВН>, мм	40 37
Длина труб, L, м	1.6
Расположение труб	Вертикальное
Количество ходов по воздуху, n, шт	1
Количество труб в ряду поперек движения воздуха, z_>1>, шт.	84
Количество рядов труб вдоль движения воздуха, z_>2>, шт.	27
Шаг труб: поперечный, s_>1>, мм продольный, s_>2>, мм	55 50
Относительный шаг: поперечный, s_>1>/d продольный, s_>2>/d	1,375 1,25
Количество параллельно включенных труб( по газам), z_>0>, шт.	1251
Площадь живого сечения для прохода газов, F_>Г>, м²	2.4
Ширина сечения воздушного канала, В, м	2,374
Средняя высота воздушного канала, h, м	1.6
Площадь живого сечения для прохода воздуха, F_>В>, м²	2.04
Площадь поверхности нагрева, Н, м²	242

Таблица 2-15. Конструктивные размеры и характеристики экономайзера

Наименование	Размер
Характеристика одной трубы: длина, L, м площадь поверхности нагрева с газовой стороны, Н`, м² площадь живого сечения для прохода газов,F`,м²	3
Количество труб в горизонтальном ряду, z_>1>, шт.	20
Количество горизонтальных рядов, z_>2>, шт.	10
Площадь поверхности нагрева с газовой стороны, Н, м²	590
Площадь живого сечения для прохода газов, F, м²	2,4
Площадь живого сечения для прохода воды, f, м²	1,84

Таблица 2-16. Поверочный расчет воздухоподогревателя

Наименование	Расчетная формула или способ определения	Расчет
Диаметр труб, d, мм	По конструктивным размерам	40х1,5
Относительный шаг труб: поперечный, s_>1>/d продольный, s_>2>/d	То же	1,375 1,25
Количество рядов труб, z_>2>, шт.	» »	27

Продолжение таблицы 2-16

Количество труб в ряду, z_>1>, шт.	» »	84
Площадь живого сечения для прохода газов, F_>Г>, м²	» »	2.4
То же для прохода воздуха, F_>В>, м²	» »	2.04
Площадь поверхности нагрева, Н,м²	» »	242
Температура газов на выходе, ^``, ⁰С	По выбору	345
Энтальпия газов на выходе, I^``, кДж/кг	По I- таблице	10808,62
Температура воздуха на входе, t^`, ⁰С	По выбору	25
Энтальпия теоретического количества холодного воздуха, I_>х.В>⁰, кДж/кг	По I- таблице	239
Температура воздуха на выходе, t^``, ⁰С	По выбору	350
Энтальпия теоретического количества воздуха на выходе, I^0`, кДж/кг	По I- таблице	5008.2
Отношение _>>^``	_>Т>-_>Т>	1.15-0.05=1.1
Тепловосприятие ступени, Q, кДж/кг	)	(1.1+0.03)(5008.2-239)=5389
Средняя температура воздуха в ступени, t, ⁰С	0,5(t^`+t^``)	0.5(25+350)=187.5
Температура газов на входе, ^`, ⁰С	Из расчета испарительного пучка	560
Энтальпия газов на входе в ступень, I^`, кДж/кг	По I- таблице	17904,2

Средняя температура газов, _>СР>, ⁰С	0,5(^``+^`)	0,5(560+360)=460
Средняя скорость газов, w_>Г>, м/с		=8.9
Коэффициент теплоотдачи от газов к стенке, _>>, Вт/(м²К)	По рис. 6-5	0,94860.981.4=110.9*
Средняя скорость воздуха, w_>В>, м/с		460.5=8.1
Коэффициент теплоотдачи с воздушной стороны, _>>, Вт/(м²К)	По рис. 6-4	1.40.980.9478=100.6*
Коэффициент использования поверхности нагрева, _>ВП>	По табл. 6-3	0,85
Коэффициент теплопередачи, к, Вт/(м³К)	_>ВП>	0,85=44.8
Разность температур между средами наибольшая, t_>Б>, ⁰С наименьшая, t_>М>, ⁰С		345-25=320 560-350=210
Температурный напор при противотоке, t_>ПРТ>, ⁰С		265
Перепад температур: наибольший, _>Б>, ⁰С наименьший, _>М>, ⁰С	t^``-t^`	350-25=325 560-345=215
Параметр Р		0,22
Параметр R	_>Б>/_>М>	2,7
Коэффициент 	По рис. 6-16	1
Температурный перепад, t, ⁰С	t_>ПРТ>	272,5
Тепловосприятие по уравнению теплообмена, Q_>Т>, кДж/кг		=5320,4
Расхождение расчетных тепловосприятий, Q, %		100=-1,27

Таблица 1-17. Поверочный расчет экономайзера

Наименование	Расчетная формула или способ определения	Расчет
Площадь поверхности нагрева, Н,м²	По конструктивным размерам	590
Площадь живого сечения для прохода газов, F_>Г>, м²	То же	2.4
Температура газов на входе в ступень, ^`, ⁰С	Из расчета воздухоподогревателя	360
Температура газов на выходе, ^``, ⁰С	По заданию	140
Энтальпия газов на входе, I^`, кДж/кг	По I- таблице	10808,62
Энтальпия газов на выходе, I^``, кДж/кг	По I- таблице	4822.16
Тепловосприятие ступени(теплота, отданная газами), Q_>Г>, кДж/кг	I^`- I^``+)	0,986(10808,62-4822.16+23,9)= =5926,2
Температура воды на выходе , t^``, ⁰С	По выбору	210
Удельная энтальпия воды на выходе, i^``,кДж/кг	По I- таблице
Температура воды на входе , t^`, ⁰С	По заданию	100
Удельная энтальпия воды на входе , i^`, ⁰С	По I- таблице	419,7
Средняя температура воды, t, ⁰С	0,5(t^`+ t^``)	0.5(100+210)=155
Скорость воды в трубах, w, м/с		=0.49
Средняя температура газов, , ⁰С	0,5(^``+^`)	0.5(140+345)=242,5
Средняя скорость газов, w_>Г>, м/с		=10,1
Коэффициент теплоотдачи конвекцией, _>К>, Вт/(м²К)	По рис. 6-4	75110.99=74.25*
Эффективная толщина излучающего слоя, s, м		0.24
Суммарная поглощательная способность трехатомных газов, pr_>n>s, м*МПа	pr_>n>s	0.1970.10.24=0.0047
Коэффициент ослабления лучей трехатомными газами, к_>Г>,1/( мМПа)*	По рис. 5-6	15.3
Коэффициент ослабления лучей, несветящейся частью среды, k_>нс>, 1/(мМПа)*	r_>n>k_>г>	3
Коэффициент ослабления лучей сажистыми частицами, к_>СЖ>, 1/(мМПа)*	По формуле 5-32	0.2
Коэффициент ослабления лучей, светящейся частью среды, k_>СВ>, 1/(мМПа)*	k_>СВ>= k_>нс>+ к_>СЖ>	0.2+3=3.2
Степень черноты: светящейся части, а_>СВ> несветящейся части, а_>Г>	1-е^-Ксв^PS 1-e^-K^нс^PS	0.074 0.07
Степень черноты факела, а_>Ф>	ma_>СВ>+(1-m)a_>г>	0.550.074+0.450.07=0.0722
Температура загрязненной стенки трубы, t_>СТ>, ⁰С	t_>СР>+t	279.75
Коэффициент теплоотдачи излучением, _>Л>, Вт/(м²К)	По рис. 6-11	0.14
Коэффициент теплоотдачи от газов к стенке, _>1>, Вт/(м²К)	)	74.25+0.14=74,39
Коэффициент загрязнения, ,м²К/Вт	По формуле 6-8	0.003
Коэффициент теплопередачи, к, Вт/м²К		=60.8
Разность температур между средами: наибольшая, t_>Б>, ⁰С наименьшая, t_>М>, ⁰С		140-100=40 345-210=135

Продолжение таблицы 2-17

Температурный напор, t, ⁰С		87,5
Тепловосприятие ступени, Q_>Т>, кДж/кг		=5812,5
Расхождение расчетных тепловосприятий, Q, %		100=-1,9

Таблица 1-18.Расчет невязки теплового баланса парогенератора

Наименование	Расчетная формула или способ определения	Расчет
Расчетная температура горячего воздуха, t_>Г.В>,⁰С	Из расчета воздухоподогревателя	350
Энтальпия горячего воздуха, I⁰_>Г.В>, кДж/кг	То же	5008,5
Количество теплоты, вносимое в топку воздухом, Q_>B>, кДж/кг	_>Т>_>Т>)I⁰_>B>+_>Т>I⁰_>ПРС>	1,15008,5+23,9=5533,25*
Полезное тепловыделение в топке, Q_>T>, кДж/кг		44084
Лучистое тепловосприятие топки, Q^Т_>Л>, кДж/кг	(Q_>Г>-I^``_>T>)	13731,3
Расчетная невязка теплового баланса, Q, кДж/кг	+	40554,8 0,885-(13731,3+420,3 +4804,7+ 5737,8+ 5389+ 5926,2)=-119*
Невязка, %		100=-0,29

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

В результате выполнения данной работы я произвел поверочный расчет парогенератора Е-25-24-380ГМ, топливом для которого является малосернистый мазут. Я определил температуры воды, пара, воздуха и продуктов сгорания на границах нагрева, КПД парогенератора, расход топлива. Расчетная невязка теплового баланса равна -0.29% , что меньше допустимого, значит расчет произведен правильно.

ПЕРЕЧЕНЬ ССЫЛОК

В.И. Частухин Тепловой расчет промышленных парогенераторов. - Киев: Вища школа. Головное издательство, 1980.-184 с
Роддатис К.Ф., Соколовский Я.Б. Справочник по котельным установкам малой производительности. М.: Энергия, 1975