Строим диаграмму I – t : ( на миллиметровой бумаге прилагается к данному дипломному проекту )

Расчеты велись по формулам :

Теоретические энтальпии дымовых газов Iг 0 , кДж/кг :

Iг 0 = VRO2 × (ct)RO2 + VN2 0 × (ct)N2 + VH2O 0 × (ct)H2O ;

Теоретические энтальпии избыточного воздуха Iв 0 , кДж/кг :

Iв 0 = V0 × (ct)в ;

Энтальпии водяных паров содержащихся в избыточном воздухе IH2O a , кДж/кг :

IH2O a = VH2O a (ct)в ;

Энтальпии дымовых газов в зависимости от температуры Iг , кДж/кг :

Iг = Iг 0 + (a - 1 ) × Iв 0 + VH2O a ;

2.4. Предварительный тепловой баланс и определение расхода топлива.

к.п.д. котла : hк = 81%

Тепловые потери :

от химической неполноты сгорания : q3 = 0,7 % ;

в окружающую среду : q5 = 2,5 % ;

с уходящими газами : q2 = 100 - (hк + q3 + q5 ) = 12 % ;

Температура воздуха : tх.в. = 40 0С ;

Количество теплоты вносимое воздухом в топку : Qх.в. = a × V0 × cх.в. × tх.в. = 708,35 кДж/ч ;

Температуры топлива : tт = 40 0С ;

Теплоемкость топлива : ст = 2,742 кДж/кг × К ;

Коэффициент сохранения : j = ( 100 - q5 ) / 100 = 0,975

Количество теплоты, вносимое в топку топливом : Qт = ст × tт = 858,34 кДж/кг ;

Энтальпия уходящих газов : Iух = q2 × Qн Р + Qх.в. + Qт = 6.690,69 кДж/кг ;

Температура уходящих газов : tух = 300 ОС ( из диаграммы I-t ) ;

Полезное тепловыделение в топке : Qв.т. = Qн Р × ( 100 - q2 ) / 100 + Qх.в. + Qт = 43.967,79 кДж/кг ;

Полная паропроизводительность : Dк = 0,44 кг/с ;

Энтальпия влажного насыщенного пара : iп = 2749 кДж/кг ;

Энтальпия питательной воды : iпв = 640 кДж/кг ;

Расчетный расход топлива : В = Dк × (iп - iп.в. ) / Qн Р × hк = 0,025 кг/с ;

Испарительность топлива : u = Dк / В = 0,005 кг/с ;

2.5. Определение основных элементов топки, характеризующих общую компоновку котла.

Тепловое напряжение топочного объема : qv = 1150 кВт / м2 ;

Объем топки : Vт = В × Qн Р / qv = 0,93 м2 ;

Расчетная длина топки : Lт = 0,91 м ;

Площадь стенки топочного фронта : Fт.ф. = Vт / Lт = 1,02 м2 ;

Средняя длина парообразующих труб, освещенных излучением из топки :

пучка : lп = 1,61 м ;

бокового экрана : lб.э. = 1,96 м ;

Угловой коэффициент лучевоспринимающих труб : х = хп = хб.э. = 1 ;

Лучевоспринимающая поверхность нагрева : Нл = Lт × ( lп + lб.э. ) = 3,25 м2 ;

Полная площадь стен, ограничивающих топочный объем : Fст = Нл + 2 × Fт.ф. = 5,29 м2 ;

Степень экранирования топки : y = Нл / Fст = 0,614 ;

Эффективная толщина излучающего слоя : s = 3,6 × Vт / Fст = 0,632 м ;

2.6. Расчет теплообмена в топке.

Условный коэффициент загрязнения лучевоспринимающей поверхности нагрева:x=0,9;

Произведение : y × x = 0,553 ;

Тепловое напряжение лучевоспринимающей поверхности нагрева :

qл = В × Qв.т. / x × Нл = 369,74 кВТ / м2 ;

Теоретическая температура сгорания : tа = 1850 ОС или Та = 2123 К ; ( из диагр. I-t, т.к. Iа = Qв.т. )

Температура газов на выходе из топки : t’ з.т. = 950 ОС или Т’з.т. = 1223 К ;

Энтальпия газов на выходе из топки : I’з.т. = 22.134 кДж/кг ;

Коэффициент ослабления лучей топочной средой : k = 4,14 ( Мпа × м ) –1 ( из номограммы ) ;

Суммарная оптическая толщина продуктов сгорания : kPs = 0,26 при ( P = 0,1 Мпа ) ;

Степень черноты факела : аф = 1 – е –kPs = 0,22 ;

Степень черноты топки : ат = 0,36 ( из номограммы по аф y x ) ;

Расчетная температура газов на выходе из топки : tз.т. = 1030 ОС ;

Энтальпия газов на выходе из топки : Iз.т. = 23.986 кДж/кг ;

Количество теплоты, переданной в топке : Qл = (Iа - Iз.т. ) × j = 20.494,143 кДж/кг ;

2.7. Расчет теплообмена в пучке парообразующих труб

Строение трубного пучка – шахматный

Наружный диаметр труб : d = 0,029 х 0, 0025 м ;

Число рядов труб : Z2 = 8 ;

Поперечный шаг труб : S1 = 0,04 м ;

Продольный шаг труб : S2 = 0,04 м ;

Число труб в одном ряду : Z1 = LT / S1 = 0,91 / 0, 04 = 23 ( округлено до целого ) ;

Средняя расчетная длина труб : lп = 1,61 м ( из эскиза ) ;

Коэффициент учитывающий неравномерность омывания : x = 0,85 ;

Расчетная поверхность нагрева труб : Hп = П × d × lп × Z1 × Z2 - lп × LT = 25,5 м2 ;

Полная поверхность нагрева пучка : H = П × d × lп × Z1 × Z2 = 26,975 м2 ;

Площадь сечения для прохода газов : F = ( LT - Z1 × d ) × lп = 0,39 м2 ;

Эффективная толщина излучающего слоя : s = 0,9 × d × ( 4 / П × S1 / d × S2 / d –1)=0.065м ;

Температура газов на выходе из топки : tз.т. = 950 0С ;

Энтальпия газов на выходе из топки : Iз.т. = 23.986 кДж/кг ;

Температура кипения воды при рабочем давлении : ts = 151,84 0С ;

Температура газов на выходе из первого пучка : t’ п = 1330 ОС ;

Энтальпия на выходе из первого пучка : I’п = 30.500 кДж/кг ;

Средняя температура газового потока : t’ г = 0,5 × ( tз.т. + t’ п ) = 1140 ОС или Т г=1413 К ;

Расчетная средняя скорость газов : w = В × Vг / F × Тг / 273 = 4,76 м/сек ;

Количество теплоты, отданное газами : Q’п = (Iз.т. - I’п ) × j = 8.156 кДж/кг ;

Коэффициент загрязнения : e = 0,039 ( м2 × К ) / Вт ;

Температура наружного загрязнения стенки труб : tс.з. = ts + e × Q’п / Нп = 164,3 ОС ;

Поправочные коэффициенты для определения aк : Сz = 0,96 ; Cs = 1,05 ; Cф = 0,98 ;

Коэффициент теплоотдачи конвекцией : aн = 42,5 Вт / ( м2 × К ) ( из номограммы ) ;

Коэффициент теплоотдачи конвекцией : aк = aн × Сz × Cs × Cф = 41,98 Вт / ( м2 × К ) ( расчетный ) ;

Коэффициент ослабления лучей трехатомными газами : к = 4,14 1/( МПа × м ) ( из номограммы ) ;

Суммарная оптическая толщина продуктов сгорания : кPs = 0.0069 ( при P = 0,1 МПа ) ;

Степень черноты газового потока : a = 0,96 ( из номограммы ) ;

Коэффициент, определяющий температурный режим : Cг = 0,98 ( из графика ) ;

Коэффициент теплоотдачи излучением : aн = 25,1 Вт / ( м2 × К ) ( из номограммы ) ;

Коэффициент теплоотдачи излучением : aл = aн × a × Cг = 23,5 Вт / ( м2 × К ) ( расчетный ) ;

Коэффициент теплоотдачи от газов к стенке : a1 = x × aк + aл = 59,183 Вт / ( м2 × К ) ;

Коэффициент теплопередачи : кп = a1 / ( 1+ x × a1 ) = 15,7 Вт / ( м2 × К ) ;

Разность температур теплообменивающихся сред : dtб = tз.т. - ts = 798,16 ОС ( бо’льшая );

Разность температур теплообменивающихся сред : dtм = tп - ts = 1178,16 ОС (ме’ньшая) ;

Температурный напор : dtп = ( dtб - dtм ) / ( 2,3 × lg × dtб / dtм ) = 976,95 ОС ;

Количество теплоты воспринимаемое поверхностью нагрева :

Q”п = кп × Hп × dtп × (10-3 / В ) = 6.445,87 кДж / кг ;

Расчетное количество теплоты переданное в пучке : Qп = 7.300,935 кДж / кг ;