Расчет котла (стр. 3 из 3)

ϑ,°С	VRO2=1,59 м3/кг		V0N2=8,55 м3/кг		V0H2O=1,595м3/кг		I0Г кДж/кг	V0=10,83 м3/кг		I0В кДж/кг	IГ кДж/кг
C(RO2)	C(RO2)* V(RO2)	C(H2O)	C(H2O)* V(H2O)	C(N2)	C(N2)*V(N2)	Cв	Cв*Vo
0	1,6	2,544	1,30	11,115	1,5	2,3925	0	1,32	14,2956	0	0
200	1,79	2,8461	1,30	11,115	1,52	2,4244	3277,1	1,33	14,4039	2880,78	3565,178
400	1,93	3,0687	1,32	11,286	1,57	2,50415	6743,54	1,35	14,6205	5848,2	7328,36
600	2,04	3,2436	1,34	11,457	1,62	2,5839	10370,7	1,38	14,9454	8967,24	11267,424
800	2,12	3,3708	1,38	11,799	1,67	2,66365	14266,76	1,41	15,2703	12216,24	15488,384
1000	2,2	3,498	1,40	11,97	1,72	2,7434	18211,4	1,44	15,5952	15595,2	19770,92
1200	2,25	3,5775	1,42	12,141	1,77	2,82315	22249,98	1,46	15,8118	18974,16	24147,396
1400	2,31	3,6729	1,44	12,312	1,83	2,91885	26465,25	1,48	16,0284	22439,76	28709,226
1600	2,35	3,7365	1,46	12,483	1,87	2,98265	30723,44	1,50	16,245	25992	33322,64
1800	2,39	3,8001	1,47	12,5685	1,92	3,0624	34975,8	1,52	16,4616	29630,88	37938,888
2000	2,42	3,8478	1,49	12,7395	1,96	3,1262	39427	1,54	16,6782	33356,4	42762,64
2200	2,45	3,8955	1,50	12,825	2	3,19	43803,1	1,55	16,7865	36930,3	47496,13

№п/п	Название величины	Формулаи численноезначение
4.	Предварительныйтепловойбалансиопределение расходатоплива
1	Относительнаятепловаяпотеря:
отхимическойнеполноты сгорания ,q3	0,005
отнаружногоохлаждения, q5	0,01
суходящимигазами,q2	q2 = 1 – (ηк + q3 + q5) = 1 – ( 0,86 + 0,005 + 0,01) = 0,125
2	Температура, °С
холодноговоздуха,tх.в	30
подогреватоплива,tтл	86
3	Теплоемкостьпри tх.в кДж/( м3*К)
сухоговоздуха,Сc.в	1,3
водяныхпаров,Сн2о	1,5
4	Энтальпия, кДж/кг
Холодноговоздуха,Iх.в	Iх.в.=α∙V0(cс.в. + 1,6∙d∙cH2O)tх.в. = 1,1∙10,83∙(1,3 + 1,6∙0,01∙1,5)∙30 =473,18
Физическаятеплота топлива,iтл	iтл = cтл∙ tтл=1,955∙86=168,13cтл = 1,74 + 0,0025∙ tтл = 1,74 + 0,0025∙ 86=1,955
Энтальпия распыливающегопара,iф , кДж/кг	2800
5	Теплотавносимая распыливающимпаром Qф , кДж/кг	Qф = Gф(iф – 2500) = 0,04(2800 – 2500) =12
6	Располагаемаятеплота Qр р, кДж/кг	Qр р = Qн р + iтл + Qф = 40900 + 168,13 +12 =41080,13
7	Энтальпия уходящих газов, кДж/кг	Iух.г. = q2∙ Qн р + Iх.в. + iтл + Qф = 0,125∙40,9∙103+473,18+ 168,13+ 12 =5766
8	Температура уходящих газов tух.г., ˚С	tух.г. = 320
9	Тепловаяпотеряс уходящимигазами ,Q2 ,кДж/кг	Q2 =Iух - Iх.в=5766-473,18=5293
10	КПДкотла, ηк=q1	0,86
11	Коэффициентсохранения теплоты, φ	φ = 1 – q5 / (q1 + q5) = 1 – 0,01/ (0,86 + 0,01) =0,988
12	Расчетныйрасход топливаВ, кг/с	B = D(iн.п. - iп.в.) / η∙ Qр р = 0,833(2766,35–334,92)/0,86∙ ∙41080,13 =0,057
5	Данныекрасчетутеплообменавтопкеипостроению еекомпоновочногоэскиза
1	Удельнаямощностьтопки, qт,кВт/ м3	1650
2	Объемтопки, \/т, м3	Vт = B∙ Qр р / qт = 0,057∙41080,13 / 1650 =1,4
3	Числофорсунок, N	2
4	Расчетная производительность однойфорсунки,Вф,кг/с	Bф = B / N = 0,028
5	Расчетнаядлинатопки, Lт ,м	Lт = A*( Bф)0,5 = 6*(0,028)0,5 =1,004
6	Расходвоздухачерез отверстиефурмы ,Vф, м3/с	Vф = [α∙V0∙Bф(tх.в. + 273)] / 273 = [1,1∙10,83∙0,028(30 + +273)] / 273 =0,3
7	Скоростьвоздухав отверстиефурмы,wф’,м/с	40
8	Живоесечениефурмы,f’, м2	f’ = Vф / wф’ = 0,3 / 40 =0,0075
9	Расчетныйдиаметр фурмы,dф’ =,м	dф’ =( f’/0,785) 0,5 =0,09
10	Принятыйдиаметр фурмы,dф,м	Округляем до 0,1
11	Принятоеживоесечение фурмы,f, м2	f = 0,785∙ dф2 = 0,785∙0,12 =0,00785
12	Действительнаяскорость воздухавотверстие фурмы,wф,м/с	wф = Vф / f =0,3/0,00785=38,21
13	Пароваянагрузказеркала испарения,Rз.и.,кг/(м*с)	0,9
14	Внутреннийдиаметр,м
пароводяногоколлектора, dп.к.,м			dп.к. = D / (Rз.и.∙ Lт) = 0,833 / (0,9∙1,004) =0,92
водяногоколлектора,dв.к. ,м			0,5
15	Площадьпоперечного сечениятопки,Fт, м2			Fт = Vт / Lт =1,4 / 1,004 =1,39
16	Построениеэскизатопки уточнениеразмеровтопки, (Lт,Fт)			Lт =1,08 мFт =1,3 м
17	Освещеннаядлинаучастковлучевоспринимающихтруб ,м
Экрана,lэ		1,8
первогоряда притопочногопучка,lп		1,52
18	Условная лучевоспринимающая поверхностьнагрева топки,Hл, м2		Hл = Hл э + Hл р = (lэ + lп)Lт = (1,8 + 1,52)*1,08 =3,58
19	Полнаяплощадь поверхностистентопки, Fст,м2		Fст = Hл + 2∙ Fт = 3,58 + 2∙1,3 =6,18
20	Степеньэкранирования топки, y		y = Hл / Fст = 3,58 / 6,18 =0,58
21	Эффективнаятолщина излучающегослоятопки,s,м		s = 3,6∙ Vт / Fст = 3,6∙1,4 / 6,18 =0,81

6	Расчеттеплообменавтопке
1	Теплоемкостьприtг.в, кДж/( м3*К)
СухогоВоздуха, Сс.в	1,3
водяныхпаров,Сн2о	1,5
2	ЭнтальпиякДж/кг
воздухаприtх.в. Iх.в.	Iх.в. = α∙V0(cс.в. + 1,6∙d∙cH2O)tх.в. = 1,1∙10,83∙(1,3 + ++1,6∙0,01∙1,5)∙30 = 473,18
газовприадиабатной температуре,Iа	Iа = Qр р(1 – q3) + Iх.в. = 41080,13(1 – 0,005) + +473,18 =41347,9
3	Адиабатнаятемпература газов, tа, ˚С	1950
Адиабатнаятемпература газов Та, К	Та = tа + 273 =1950+273=2223
4	Температурагазовна выходеизтопки, tт’	1250
5	Температурагазовна выходеизтопки,Тт’,К	Тт’ = tт’ + 273 =1250+273=1523
6	Энтальпиягазовна выходеизтопки,Iт’, кДж/кг	25000
7	Средняясуммарная теплоемкостьгазов, кДж/(кг*К)	= (Iа - Iт’) / (tа - tт’) = (41347,9 - 25000) / /(1950 - 1250) =23,35
8	Коэффициентослаблениялучей 1/(м*Мпа)
сажистымичастицами,kс	kс = 0,3(2 – α)(1,6∙ Тт’ / 1000 – 0,5)(Ср / Нр) = 0,3(2– 1,1)(1,6∙ 1523 / 1000 – 0,5)(84,36 / 12,26) =3,59

трехатомнымигазами,k	k = kс∙rп = [(2,47 + 5,06∙ rH2O) /(p∙rп∙s)0,5 - 1](1 – 0,37∙ Тт’ / 1000) rп = [(2,47 + 5,06∙0,126) / (0,8∙0,25∙0,81)0,5 - 1](1 – 0,37∙ 1523 / 1000) 0,25 =0,73rп = rH2O + rRO2=0,124+0,126=0,25
9	Степеньчерноты
трехатомныхгазов,aг	aг = 1 – е – kг ∙ rп ∙ p ∙ s= 1 – е – 0,73 ∙ 0,8 ∙ 0,81 =0,374
светящегосяпламени,aсв	aсв=1 – е – (kг ∙ rп + kc)p ∙ s= 1–е – (0,73 + 3,59) 0,8 ∙ 0,81 =0,938
10	Коэффициентусреднения, m	1
11	Эффективностьстепени чернотыфакела, аф	aф = m∙aсв + (1 – m)aг == 1∙0,938 + (1 – 1)0,374 =0,938
12	Коэффицентзагрязнения экранныхтруб,ζ	0,4
13	Степеньчернотытопки,aт	aт = aф / (aф + (1 – aф)y∙ ζ )= 0,938 / (0,938 + (1 – 0,938)0,58∙ 0,4) =0,985
14	КритерийБольцмана,Во	Bo = [φ∙B∙ ] / 5,67∙10-11∙ζ∙Нл∙Та3 = [0,988∙0,057∙23,35] / 5,67∙10-11∙0,4∙3,58∙22233 =1,47
15	Температурагазовнавыходеизтопки
Безразмерная,Q	Q = Тт / Та =1523 / 2223 =0,68
Искомая, tт	tт = Q∙ Та – 273 = 0,68∙2223 – 273 =1238,64
16	Энтальпиягазовна выходеизтопки,Iт, кДж/кг	24500
17	Тепловаямощность лучевоспринимающей поверхности нагрева, Qл, кВт	Qл = φ(Iа - Iт)В =0,988(41347,9–24500)0,057=948,8
7	Конструктивныйрасчетпарообразующегопритопочного пучка
1	Наружныйдиаметртруб, d,м	0,038
2	Шаг,м
Поперечный,s1	0,055
Продольный,s2	0,060
3	Числотрубводномряду, z1	z1 =(Lт / s1) – 0,5 = (1,08 / 0,055)– 0,5=19,14
4	Полнаядлинатруб среднегорядапучкаl, м	1,84
5	Живоесечениедля проходагазов,Fг, м2	Fг = l(Lт -z1∙ d) = 1,84(1,08- 19,14∙0,038) =0,65
6	Поверхностьнагрева одногоряда , Нр, м2	Нр = π∙d∙ l∙ z1 = 3,14∙0,038∙1,84∙19,14 =4,2
7	Тепловаямощность парообразующего притопочногопучка,Qп, кВт	Qп = D(iн.п. – iэк) - Qл = 0,833(2766,35 – 589,5) – 948,8 = 864,5
8	Энтальпиягазовна выходеизпучка,I1, кДж/кг	I1=Iт-Qп /φ∙В=24500 – 864,5/0,988∙0,057 =9149,12
9	Температурагазовпри выходеизпучка, t1, ˚С	510
10	Средняятемпература газовввпучке, tп, ˚С	tп = 0,5(tт + t1) = 0,5(1238,64+510) =874,32
11	Средняятемпература газоввпучке,Тп,К	Тп = tп + 273 = 874,32 + 273 =1147,32
12	Средняяскоростьгазов wг,м/с	wг = В∙Vг∙Тп / (273∙ Fг) = 0,057∙12,835∙1147,32 / (273∙0,65) =4,73
13	Коэффициент теплопроводностигазов, λ , Вт/(м∙К)	0,0915
14	Коэффициент кинематическойвязкости, n, м2/С	0,000126
15	КритерийПрандтлягазов,Pr	0,59
16	Коэффициенттеплоотдачи конвекцией, αк,Вт(м*К)	αк = (λ/d)∙(w∙d/n)0,6∙Pr0,33∙cz∙cs =(0,0915/0,038) ∙ ∙(4,73∙0,038/0,000126)0,6∙0,590,33∙1∙0,33 =51,94
17	Плотностьтеплового потокаповерхности нагревапучка,qп,Вт/м2	20000
18	Коэффициентзагрязнения труб,e , (м2∙К)/Вт	0,01
19	Температуранаружной поверхности загрязняющегослоя,tз, ˚С	tз = ts + e∙ qп = 170,4 + 0,01∙20000 =370,4
20	Температуранаружной поверхности загрязняющегослоя,Тз,К	Тз = tз + 273 =370,4 + 273 = 643,4
21	Эффективнаятолщина излучающегослоя,s,м	s = 0,9d[(4s1∙s2 / π∙d2) – 1] = 0,9∙0,038 [(4∙0,055∙ ∙0,06 / 3,14∙0,0382) – 1] =0,065
22	Коэффициентослабления лучейтрехатомными газами,k, 1/(м*Мпа)	k = kс∙rп = [(2,47 + 5,06∙ rH2O) /(p∙rп∙s)0,5 - 1](1 – 0,37∙ Тп’ / 1000) rп = [(2,47 + 5,06∙0,126) / (0,8∙0,25∙0,065)0,5 - 1](1 – 0,37∙ 1147,32 / 1000) 0,25 =3,9rп = rH2O + rRO2=0,124+0,126=0,25
23	Степеньчерноты трехатомныхгазоваг	aг = 1 – е – kс ∙ rп ∙ p ∙ s= 1 – е – 3,9 ∙ 0,8 ∙ 0,065 =0,18
24	Коэффициент теплоотдачи , Вт/(м2∙К)
излучением трехатомных газов, αл	αл =5,1∙10-8∙аг∙Т3∙[1-(Тз/Т)3,6 / 1- (Тз/Т)] =5,1∙10-8∙∙0,18∙1147,323∙[1-(643,4/1147,32)3,6/1-(643,4/1147,32)]=27,57
от газов к стенке, α1	α1 = αк + αл = 51,94+ 27,57 =79,51
26	Коэффициент тепловой эффективности, y	0,5
27	Коэффициент теплопередачи, k, Вт/(м2∙К)	k = y( αк + αл) = 0,5 α1 =39,75
28	Температурный напор Δt, ˚С	Dt = (t’ – t’’) / ln (t’ – ts) (t’’ – ts) =(1238,64 – 510) / ln (1238,64 – 170,4) (510 – 170,4) =635,8
29	Расчетная поверхность нагрева парообразующего притопочного пучка Нп, м2	Нп=Qп∙103/(k∙Dt)=864,5∙103/(39,75∙635,8) =34,2
30	Расчетное число рядов труб в пучке z2	z2 = Нп / Нр = 34,2/ 4,2= 8,14
31	Принятое число рядов в пучке z2*	9
32	Принятая площадь поверхности нагрева притопочного пучка Нп*, м2	Нп* = Нр∙ z2* = 4,2∙9 =37,8
8.	Конструктивный расчет экономайзера
1	Диаметр труб.м
Наружный,d	0,038
Внутренний,dв	0,032
2	Шаг, м
поперечный s1	0,055
продольный s2	0,06
3	Ширина газохода,b,м	0,8
4	Длина труб,l,м	l = Lт =1,08
5	Число труб в 1м ряду, z1	z1= b/ s1= 0,8/0,055=14,54
6	Поверхность нагрева 1го ряда, Нп, м2	Нп=Пd Lт z1=3,14∙0,038∙1,08∙14,54=1,87
7	Скорость воды при 1-ходовом змеевике, wвох, м/с	wвох=D(Vп.в+Vэк)/(1 ,57dв2∙ z1) = 0,833∙(0,001030++0,001080)/(1,57∙0,0322∙14,54)=0,075
8	Число заходов змеевика,nз	3
9	Действительная скорость воды в трубах, wв,м/с	wв =wвох ∙nЗ=0,075∙3=0,225
10	Живое сечение для прохода газов, Fг, м2	Fг =Lт∙ b- l ∙ z1∙d=1,08∙0,8-1,08∙14,54∙0,038=0,267
11	Мощность экономайзера, Qэк, кВт	Qэк =D∙(iэк-iп.в.)=0,833∙(589,5-334,92)=212,06
12	Энтальпия газов при выходе из экононайзера I3, кДж/кг	I3= I1-Qэк/( φВ)= 9149,12-212,06/0,988∙0,057= =5383,58
13	Температура газов при выходе из экономайзера, t3, ˚СС	315
14	Средняя температура газов в пучке, tэк, ˚С	tэк=0,5(t1+t3)=0,5(510+315)=412,5
15	Средняя температура газов в пучке,Тэк, К	Тэк=tэк+273=412,5+273=685,5
16	Средняя скорость газов wг, м/с	wг = В∙Vг∙Тп / (273∙ Fг) = 0,057∙12,835∙685,5/ (273∙0,267) =6,88
17	Коэф.теплопроводности, λ,Вт/мК	0,0757
Коэф.кинематической вязкости, v,м2/с	0,000091
18	Критерий Прандтля газов, Рг	0,61
19	Коэф. Теплоотдачи конвекцией, αк,Вт/м2К	αк = (λ/d)∙(wг∙d/n)0,6∙Pr0,33∙cz∙cs =(0,0757/0,038) ∙ ∙(6,88∙0,038/0,000091)0,6∙0,610,33∙1∙0,33 =66,34
20	Средняя температура воды в экономайзере, t’эк, ˚С	t’эк = 0,5(tп.в+tэк)=0,5(80+140)=110
21	Температура нар.пов-сти загрязняющего слоя, t3’’, ˚С	t3=t'эк+60=110+60=170
22	Температура нар.пов-сти загрязняющего слоя ,ТЗ, К	ТЗ =t3’’+273=170+273=443
23	Эффективная толщина излучающего слоя, s, м	s = 0,9d[(4s1∙s2 / π∙d2) – 1] = 0,9∙0,038 [(4∙0,055∙ ∙0,06 / 3,14∙0,0382) – 1] =0,065
24	Коэф. ослабления лучей З-х атомными газами, к, 1/мМПа	k = kс∙rп = [(2,47 + 5,06∙ rH2O) /(p∙rп∙s)0,5 - 1](1 – 0,37∙ Тэк’ / 1000) rп = [(2,47 + 5,06∙0,126) / (0,8∙0,25∙0,065)0,5 - 1](1 – 0,37∙ 685,5/ 1000) 0,25 =5,07rп = rH2O + rRO2=0,124+0,126=0,25
25	Степень черноты З-х атомных газов, аг	aг = 1 – е – kс ∙ rп ∙ p ∙ s= 1 – е – 5,07 ∙ 0,8 ∙ 0,065 =0,23
26	Коэффициент, теплоотдачи излучением З-х атомных газов, aл, Вт/м2*К	αл =5,1∙10-8∙аг∙Т3∙[1-(Тз/Т)3,6 / 1- (Тз/Т)] =5,1∙10-8∙∙0,23∙685,53∙[1-(443/685,5)3,6/1-(443/685,5)]=8,52
27	тепловой эффективности, y, Вт/м2*К	0,65
28	Теплопередачи, к, Вт/м2*К	k = y( αк + αл) =0,65(66,34+8,52)=48,66
29	Температурный напор,Δt ˚С	Δt=[(t1-tп.в.)-(t3-tэк)]/ln[(t1-tп.в.)/(t3-tэк)]=[(510-80)--(315-140)]/ln[(510-80)/(315-140)]=283,64
30	Расчетная поверхность нагрева экономайзера, Нэк, м2	Нэк = Qэк*1000 / (k * Δt)= =212,06*1000/(48,66*283,64)=15,36
31	Расчетное число рядов труб в пучке, z2	z2=Нэк/Нр=15,36/1,87=8,21
32	Принятое число рядов труб в пучке, z2*	9
33	Принятая поверхность нагрева экономайзера, Нэк*, м2	Нэк* = Нр∙ z2* = 1,87∙9 =16,83