Тепловой баланс котлоагрегата

 

Располагаемое тепло топлива. Для большинства видов достаточно сухих и малозольных топлив и газового топлива принимается

= , кДж/кг.

Температура уходящих газов J_ух , °С (по заданию).

Энтальпия уходящих газов I_ух , кДж/кг (табл. 2).

Температура холодного воздуха (принимаем) t_хв=30 °С.

Энтальпия холодного воздуха I^о_хв , кДж/кг (табл. 2).

Потери тепла от химического недожога q₃, % (табл. 8, с.156).

Потери тепла от механического недожога q₄, % (табл. 8).

Потери тепла с уходящими газами

, %.

Потери тепла от наружного охлаждения q₅, % (рис. 5, с.173).

Потери с теплом шлака q₆ = 0

(учитываются при А^r > 2,5 , где [МДж/кг]).

Сумма тепловых потерь

Sq = q₂ + q₃ + q₄ + q₅ + q₆, %.

КПД котлоагрегата «брутто» h_ка = 100 – Sq, %.

Коэффициент сохранения тепла

.

Температура перегретого пара t_пе , °С (по заданию).

Давление перегретого пара P_пе , МПа (по заданию).

Теплосодержание перегретого пара i_пе , кДж/кг (табл. 11, с.160).

Температура питательной воды t_пв , °С (по заданию).

Энтальпия питательной воды i_пв , кДж/кг

(табл. 10 при Р_э=1,2Р_пе, с.158).

Энтальпия продувочной воды i_кип , кДж/кг

(табл. 9 при Р_б=1,1Р_пе, с.157).

Непрерывная продувка

D_пр = 0,01р D_пе, кг/с,

где р - процент продувки (по заданию).

Полезно использованное тепло

Q_ка = D_пе (i_пе ‑ i_пв) + D_пр (i_кип ‑ i_пв), кВт.

Полный расход топлива

, кг/с.

Расчетный расход топлива

, кг/с.

 

 

Тепловой расчет котлоагрегата

Топка

Диаметр экранных труб d, мм (по чертежу).

Шаг экранных труб s, мм (по чертежу).

Суммарная поверхность топочной камеры (рис. П1-2, с.100)

F_ст = F_ф + 2F_б + F_з , м².

Неэкранированная поверхность стен, занятая горелками

F_гор, м² (из чертежа).

Поверхность стен топки, занятая экранами,

F_экр = F_ст – F_фест – F_гор , м².

Угловой коэффициент гладкотрубных экранов

c_э = .

Лучевоспринимающая поверхность экранов

H_лэ = c_э F_экр , м².

Угловой коэффициент фестона c_ф = 1.

Лучевоспринимающая поверхность фестона

H_лф = c_ф F_фест , м².

Суммарная лучевоспринимающая поверхность топки

H_лт = H_лэ + H_лф , м².

Степень экранирования топки

.

Объем топочной камеры

V_т = F_б · b, м³.

Эффективная толщина излучающего слоя

, м.

Присосы воздуха в систему пылеприготовления Da_пл (табл.7, с.155).

Температура горячего воздуха J_гв , °С (по заданию).

Рис. П1-2. Эскиз топочной камеры

Энтальпия горячего воздуха I^о_гв , кДж/кг (табл. 2, с.147).

Тепло, вносимое воздухом в топку

Q_в = (a_т – Da_т – Da_пл) I^о_гв + (Da_т + Da_пл) I^о_хв, кДж/кг,

где Da_т – присосы в топке (табл. 7, с.155).

Полезное тепловыделение в топки

, кДж/кг.

Адиабатная температура горения J_а, °С (табл. 2).

Относительное положение максимума температур (рис.П1-2, с.100)

.

Коэффициент учитывающий положение максимума температуры

М = 0,59 – 0,5 Х_т ;

М = 0,56 – 0,5Х_т (для углей А, ПА, Т).

Температура газов на выходе из топки J_т'', °С (принимаем по

табл. 12, с.163).

Энтальпия газов на выходе из топки I_т'', кДж/кг (табл. 2).

Объемная доля трехатомных газов и водяных паров r_п (табл.1, с.146).

Концентрация золовых частиц μ_зл (табл. 1).

Суммарная поглощающая способность трехатомных газов

(где Р = 0,1МПа – давление газов в топочной камере)

P_n S = r_n Р S, (м·МПа).

Коэффициент поглощения лучей трехатомными газами (рис.3, с.172)
k_г, 1/(м·МПа).

Коэффициент поглощения лучей золовыми частицами (рис. 3)
k_зл, 1/(м·МПа).

Коэффициент поглощения лучей частицами кокса k_кокс

при камерном сжигании топлива:

- для углей марки А, ПА, Т: k_кокс = 1,0 [1/(м·МПа)];

- для каменных и бурых углей, торфа, сланцев

k_кокс = 0,5[1/(м·МПа)].

Оптическая толщина

kPS = (k_г r_n + k_зл m_зл + k_кокс) РS.

Степень черноты факела ф (рис. 2, с.171).

Условный коэффициент загрязнения экранов x (табл. 16, с.165).

Коэффициент тепловой эффективности экранов y = xc.

Степень черноты топочной камеры т (рис. 4, с.173).

Средняя суммарная теплоемкость продуктов сгорания

, кДж/(кг· °С).

Действительная температура газов на выходе из топки

, °С.

При расхождении температуры с ранее принятой более, чем на 50 ^оС необходимо повторить расчет с п.22, с.101, задавшись новым значением температуры.

Энтальпия газов на выходе из топки I_т'', кДж/кг (табл. 2, с.147).

Количество тепла, воспринятого в топке,

= j (Q_т – I_т''), кДж/кг.

Средняя тепловая нагрузка лучевоспринимающей поверхности

, кВт/м².

Теплонапряжение топочного объема

, кВт/м³ .

Фестон

 

 

Рис. П1-3. Эскиз фестона

 

1. Диаметр труб d, мм (по чертежу).

2. Расположение труб - шахматное.

3. Число рядов труб Z, шт (по чертежу).

4. Шаг труб (по чертежу):

поперечный s₁ = Zs, мм (s – шаг труб заднего экрана топки);
продольный s₂, мм.

5. Число труб в каждом ряду (по чертежу):
n₁, шт;

n₂, шт;

.

.
n_n, шт.

 

 

6. Длина каждого ряда (по чертежу):
l₁, м;
l₂, м;

.

.
l_n, м.

7. Поверхность нагрева фестона

H_ф = pd (l₁n₁ + l₂n₂ + … + l_nn_n), м².

8. Живое сечение для прохода газов (среднее), где h - высота окна (по чертежу)

F_жc = F_ок – F_з = h (b – n₁d), м².

9. Относительные шаги:
поперечный σ₁ = s₁/d;
продольный σ₂ = s₂/d.

10. Эффективная толщина излучающего слоя

, м.

11. Угловой коэффициент фестона χ_ф (рис.1, с.171).

Лучевоспринимающая поверхность фестона H_лф , м

Н_лф = b l_срχ_ф.

Расчетная поверхность нагрева

H_p = H_ф – H_лф , м².

Температура газов перед фестоном J', °С (из расчета топки).

Энтальпия газов перед фестоном I', кДж/кг (из расчета топки).

Температура газов за фестоном J'', °С (принимаем).

Энтальпия газов за фестоном I", кДж/кг (табл. 2, с.147).

Тепловосприятие фестона по балансу

Q_б = φ (I' – I"), кДж/кг.

Температура кипения в барабане t_н, °С (табл. 9 при Р_б = 1,1Р_пе,

с.157).

Средняя температура газов

, °С.

Объем газов на 1 кг топлива V_г, м³/кг (табл. 1, с.146).

Объемная доля водяных паров (табл. 1).

Объемная доля трехатомных газов и водяных паров r_n (табл. 1).

Концентрация золовых частиц m_зл (табл. 1).

Скорость газов в фестоне

, м/с.

Коэффициент теплоотдачи конвекцией (рис. 6, с.174)

a_к = a_н C_z C_s C_ф, Вт/м² К.

Суммарная поглощающая способность трехатомных газов

P_nS = r_nРS, м ·МПа,

где Р = 0,1 МПа - давление газа в газоходах.

Коэффициент поглощения лучей трехатомными газами (рис.3, с.172)
k_г , 1/(м·МПа).

Коэффициент поглощения лучей золовыми частицами (рис. 3)

k_зл, 1/(м·МПа).

Оптическая толщина

kPS = (k_г r_n + k_зл m_зл)РS.

31. Степень черноты продуктов сгорания a (рис. 2, с.171).

Температура загрязненной стенки трубы

(принимается на 80 °С выше температуры кипения)

t_ст = t_н + 80, °С.

a. Коэффициент теплоотдачи излучением (рис. 9, с.179)

a_л = a_н a, Вт/(м² ·K).

34. Коэффициент тепловой эффективности Ψ (рис. 14, с.183).

Коэффициент теплопередачи

k = y (a_к + a_л), Вт/(м² ·K).

Средний температурный напор Dt = J – t_н, °С.

Тепловосприятие фестона

, кДж/кг.

Невязка

, %.