Тепловой расчет котельных агрегатов.(Часть первая) Методические указания по курсовому проектированию. В.Ш. Магадеев - Теплотехника - Скачать бесплатно
|1050 - 1100 |
+---------------------------------+
По принятой температуре газов на выходе из топки 0x01 graphic
''[т] и адиабатической температуре сгорания топлива Т[а] определяют
тепловые, излучательные характеристики газов, с использованием
геометрических параметров топочной камеры и закономерностей лучистого
теплообмена расчетным путем определяют выходную температуру газов 0x01
graphic
''[т]. Для расчета этой температуры используют формулу:
0x01 graphic
, °С (8-1)
где Т[а] - адиабатическая температура сгорания, определяется в [К] по
полезному тепловыделению в топке Q[т], кДж/кг
0x01 graphic
(8-2)
где 0x01 graphic
- располагаемое тепло топлива, кДж/кг, определяется по формуле (6-2)
Q[в] - тепло, вносимое в топку воздухом, кДж/кг
Q[в]=(a[т] - Da[т] - Da[пл])Н''[гв]+(Da[т] + Da[пл])Н^o[хв]. (8-3)
Q[в.вн.] - тепло с воздухом при подогреве его вне котла, кДж/кг
rJ[отб] - тепло, внесенное с рециркулирующими газами, отбираемыми из
газоходов котельного агрегата, кДж/кг
Параметр М определяется в зависимости от относительного положения
максимума температуры пламени по высоте топки 0x01 graphic
При сжигании мазута и газа
М=0,54 - 0,2х[т] (8-4)
При камерном сжигании высокореакционных топлив и слоевом сжигании всех
топлив
М=0,59 - 0,5х[т] (8-5)
При камерном сжигании малореакционных твердых топлив (АШ, Т), а также
каменных углей с повышенной зольностью (типа экибастузского)
М=0,56 - 0,5х[т] (8-6)
Независимо от величины х[т] максимальное значение М принимается не более
0,5 (для камерных топок). Для полуоткрытых топок при сжигании
высокореакционных твердых топлив, газа и мазута М=0,48, при сжигании АШ и
Т М=0,46.
Параметр q[ср] - среднее значение коэффициента тепловой эффективности
экранов определяют по формуле
0x01 graphic
, q=х DOT c (8-7)
где х - угловой коэффициент (рис 7.2.)
c - коэффициент загрязнения экрана, принимается по табл. 8.2.;
Поверхность стен топки F[ст] определяется по п.7.1.
Расчетный расход топлива В[р] определяется по п.6.11
Параметр phi - коэффициент сохранения тепла определяется по п.6.5.
Средняя суммарная теплоемкость продуктов сгорания 1 кг топлива
определяется в кДж/кг DOT К по формуле
0x01 graphic
(8-8)
где Q[т] - полезное тепловыделение в топке, по формуле (8-2)
Н''[т] - энтальпия продуктов сгорания 1 кг топлива при принятой
температуре 0x01 graphic
и коэффициенте избытка воздуха на выходе из топки a''[т], кДж/кг
Степень черноты топки
0x01 graphic
(8-9)
где r - соотношение между площадью зеркала горения т полной поверхностью
стен топки F[ст];
0x01 graphic
;
где R - площадь зеркала горения слоя топлива, расположенного на
колосниковой решетке, м^2. Для камерных топок r=0.
0x01 graphic
(8-10)
Величину а[т] можно определить по номограмме рис 8-1 по значениям а[ф] на
выходе из топки.
При сжигании газообразного и жидкого топлив эффективная степень черноты
факела определяется по формуле:
а[ф]= m а[св]+(1 - m)а[г] (8-11)
где а[св] и а[г] - степень черноты , какой обладал бы факел при заполнении
всей топки соответственно только светящимся пламенем или несветящимися
трехатомными газами. Величины а[св] и а[г] определяются по формулам:
0x01 graphic
(8-12)
0x01 graphic
(8-13)
m - коэффициент усреднения, зависящий от теплового напряжения топочного
объема.
m=0,1 для газа;
m=0,55 для жидкого топлива
Коэффициент ослабления лучей для трехатомных газов R определяется в 1/м
DOT Мпа по формуле
0x01 graphic
(8-14)
0x01 graphic
- суммарная объемная доля трехатомных газов
P[n]=r DOT r[n] - суммарное парциальное давление газов, Мпа
Величина R[г] определяется по рис 8-2
Коэффициент ослабления лучей для светящегося пламени складывается из
коэффициентов ослабления лучей трехатомными газами и сажистыми частицами,
1/м Мпа, определяется по формуле:
R=R[г] DOT r[n]+R[c] (8-15)
Коэффициент ослабления лучей сажистыми частицами, 1/м Мпа.
0x01 graphic
, (8-16)
где С^р/Н^р - соотношение содержаний углерода и водорода в рабочей массе
топлива.
Для газового топлива
0x01 graphic
При a[т] > 2 принимается R[c]=0
При сжигании твердых топлив эффективная степень черноты факела
определяется по формуле:
0x01 graphic
(8-17)
Коэффициент ослабления лучей топочной средой рассчитывается в 1 /м Мпа по
формуле:
R=R[г] DOT r[n]+R[зл] DOT m[зл]+R[кокс]x[1] x[2] (8-18)
Коэффициент ослабления лучей эоловыми частицами, 1 /м Мпа
0x01 graphic
(8-19)
где r[г] - плотность дымовых газов, принимается равной 1,3 кг/м^3;
m[зл] - безразмерная концентрация золы в дымовых газах;
R[зл] - определяется по номограмме (рис 8-3)
R[кокс] - эффективный коэффициент ослабления лучей коксовыми частицами
R[кокс]=1.
Безразмерные величины х[1] и х[2] учитывающие влияние концентрации
коксовых частиц в факеле зависят от вида топлива (х[1]) и способа сжигания
(х[2]). Для низкореакционных топлив (АШ, ПА, Т) х[1]=1; для
высокореакционных топлив х[1]=0,5; при камерном сжигании топлив х[2]=0,1;
при слоевом х[2]=0,03;
Количество тепла, воспринятое в топке на 1 кг топлива, кДж/кг
Q[л]=phi (Q[т] - H[т]^'') (8-20)
Средняя тепловая нагрузка поверхностей нагрева топки, Вт/м^2
0x01 graphic
(8-21)
В заключении расчета температура газов на выходе из топки, полученная по
формуле (8-1) сравнивается с принятым значением. Если полученная расчетным
путем температура 0x01 graphic
отличается от принятого значения более чем на 100 °С, то следует уточнить
величину VC[ср] и а[ф] по полученному расчетом значению температуры и
повторить расчет.
По завершению расчета проверяется величина теплового напряжения топочного
объема q[v], которая сравнивается с рекомендуемыми значениями в разд.5.
Литература
1. Тепловой расчет котельных агрегатов (нормативный метод).
Энергоатомиздат 1983.
2. Сидельковский Л.Н., Юренев В.И. Котельные установки промышленных
предприятий. Учебник для ВУЗов. Энергоатомиздат. 1988.
3. Резников М.И., Липов Ю.М. Котельные установки электростанций. Учебник
для ВУЗов. Энергоатомиздат. 1988.
4. Амерханов Р.А., Бессараб А.С., Драганов Б.Л., Рудобашта С.П.
Теплотехнические установки и системы сельского хозяйства. М. Колос. -
Пресс.2002.
ПРИЛОЖЕНИЕ 1
Таблица 1
Значение единиц, основанных на килограмм - силе и калории, в единицах СИ
кратных и дольных от них
+------------------------------------------------------------------------+
| Наименование величин | Обозначение | ]Значение в | Значение в |
| | | единицах мкгсс | единицах СИ |
|-------------------------+-------------+----------------+---------------|
| Давление | р | 1 кгс/см^2 | 0,098065 МПа |
|-------------------------+-------------+----------------+---------------|
| Энтальпия | Н | 1 ккал/кг | 4,1868 кДж/кг |
|-------------------------+-------------+----------------+---------------|
| | | | 4,1868 |
| | | 1 ккал/м^3 °С | кДж/м^3 DOT К |
| Теплоемкость | С | | |
| | | 1 ккал/кг °С | 4,1868 кДж/кг |
| | | | DOT К |
|-------------------------+-------------+----------------+---------------|
| Коэффициент | | 1 ккал/м^2 DOT | 1,163 Вт/м^2 |
| теплоотдачи, | а, К | ч DOT °С | DOT К |
| теплопередачи | | | |
|-------------------------+-------------+----------------+---------------|
| Тепловое напряжение | q[V | 1 ккал/м^3 DOT | 1,163 Вт/м^3 |
| объема топки | | ч | |
|-------------------------+-------------+----------------+---------------|
| Тепловое напряжение | ]q[F | 1 ккал/м^2 DOT | 1,163 Вт/м^2 |
| площади сечения топки | | ч | |
+------------------------------------------------------------------------+
ПРИЛОЖЕНИЕ 1 Таблица 2
Расчетные характеристики твердых и жидких топлив
+---------------------------------------------------------------------------------------------------+
| Бассейн, | Марка | Состав, % | Низшая теплота
сгорания | |
| месторождение |топлива|----------------------------------| МДж/кг
|-----------|
| | |||W^p |А^р |S^p[к|S^p[ор |С^р |Н^р|
|N^p | О^р ||
|---------------+-------|||----+----+-----+-------+----+---+----------------------------+----+-----||
| 1 | 2 ||| 3 | 4 | ]5 | ]6 | 7 | 8 | 9
| 10 | 11 ||
|---------------+-------|||----+----+-----+-------+----+---+----------------------------+----+-----||
|Угли | ||| | | | | | |
| | ||
| | Д |||14,0|25,8| 2,5 | 1,4 |44,8|3,4| 1,0
|7,1 |17,75||
|1. Донецкий | ||| | | | | | |
| | ||
|---------------+-------|||----+----+-----+-------+----+---+----------------------------+----+-----||
|2. | Г |||8,0 |23,0| 2,0 | 1,2 |55,2|3,8| 1,0
|5,8 |22,02||
|---------------+-------|||----+----+-----+-------+----+---+----------------------------+----+-----||
|3. | Т |||5,0 |23,8| 2,0 | 0,8 |62,7|3,1| 0,9
|1,7 |24,20||
|---------------+-------|||----+----+-----+-------+----+---+----------------------------+----+-----||
|4. | А |||8,5 |22,9| 1,0 | 0,7 |63,8|1,2| 0,6
|1,3 |22,57||
|---------------+-------|||----+----+-----+-------+----+---+----------------------------+----+-----||
|5. | ПА |||5,0 |20,9| 1,7 | 0,7 |66,6|2,6| 1,0
|1,5 |25,20||
|---------------+-------|||----+----+-------------+----+---+----------------------------+----+-----||
|6. Кузнецкий | Д |||12,0|13,2| 0,3 |58,7|4,2| 1,9
|9,7 |22,82||
|---------------+-------|||----+----+-------------+----+---+----------------------------+----+-----||
|7. | Г |||8,5 |11,0| 0,5 |66,0|4,7| 1,8
|7,5 |26,12||
|---------------+-------|||----+----+-------------+----+---+----------------------------+----+-----||
|8. | СС |||9,0 |18,2| 0,3 |61,5|3,7| 1,5
|5,8 |23,86||
|---------------+-------|||----+----+-------------+----+---+----------------------------+----+-----||
|9. | Т |||6,5 |16,8| 0,4 |68,6|3,1| 1,5
|3,1 |26,17||
|---------------+-------|||----+----+-------------+----+---+----------------------------+----+-----||
|10. | Ж, К |||7,0 |30,7| 0,7 |53,6|3,0| 1,6
|3,4 |20,93||
|---------------+-------|||----+----+-------------+----+---+----------------------------+----+-----||
|11. | Б2 |||32,0|25,2| 1,5 | 1,2 |28,7|2,2| 0,6
|8,6 |10,42||
|Подмосковный | ||| | | | | | |
| | ||
|---------------+-------|||----+----+-------------+----+---+----------------------------+----+-----||
|12. Печорский | Ж |||5,5 |23,6| 0,8 |59,6|3,8| 1,3
|5,4 |23,66||
|---------------+-------|||----+----+-------------+----+---+----------------------------+----+-----||
|13. Интинское | Д |||11,0|25,4| 2,0 | 0,6 |47,7|3,2| 1,3
|8,8 |18,30||
|---------------+-------|||----+----+-------------+----+---+----------------------------+----+-----||
|14. Бабаевское | Б1 |||56,5|7,0 | 0,5 |25,4|2,4| 0,2
|8,0 |8,75 ||
|---------------+-------|||----+----+-------------+----+---+----------------------------+----+-----||
|15. Кизеловский| Г |||6,0 |31,0| 6,1 |48,5|3,6| 0,8
|4,0 |19,68||
|---------------+-------|||----+----+-------------+----+---+----------------------------+----+-----||
|16. Челябинский| Б3 |||18,0|29,5| 1,0 |37,3|2,8| 0,9
|10,5|13,94||
+---------------------------------------------------------------------------------------------------+
ПРИЛОЖЕНИЕ 1
Продолжение Таблицы 2
+------------------------------------------------------------------------------------------------------------+
| Бассейн, | | Состав, % | Низшая
теплота сгорания | |
| месторождение |Марка топлива|------------------------------------|
МДж/кг |-----------|
| | |||W^p |А^р |S^p[к|S^p[ор | С^р |Н^р |
|N^p | О^р ||
|-----------------+-------------|||----+----+-----+-------+-----+----+---------------------------+----+-----||
| 1 | 2 ||| 3 | 4 | ]5 | ]6 | 7 | 8 |
9 | 10 | 11 ||
|-----------------+-------------|||----+----+-------------+-----+----+---------------------------+----+-----||
|17. Егоршинское | ПА |||8,0 |23,9| 0,4 |60,3 |2,5 |
0,9 |4,0 |22,40||
|-----------------+-------------|||----+----+-------------+-----+----+---------------------------+----+-----||
|18. Волчанское | Б3 |||22,0|33,2| 0,2 |28,7 |2,3 |
0,5 |13,1|9,96 ||
|-----------------+-------------|||----+----+-------------+-----+----+---------------------------+----+-----||
|19. | Б2 |||33,0|6,0 | 0,2 |43,7 |3,0 |
0,6 |13,5|15,66||
|Ирша-Бородинское | ||| | | | | |
| | ||
|-----------------+-------------|||----+----+-------------+-----+----+---------------------------+----+-----||
|20. Боготольское | Б1 |||44,0|6,7 | 0,5 |34,3 |2,4 |
0,4 |11,7|11,81||
|-----------------+-------------|||----+----+-------------+-----+----+---------------------------+----+-----||
|21. Черногорское | Д |||14,0|15,5| 0,5 |54,9 |3,7 |
1,4 |10,0|21,06||
|-----------------+-------------|||----+----+-------------+-----+----+---------------------------+----+-----||
|22. Букачачинское| Г |||8,0 |9,2 | 0,6 |67,9 |4,7 |
0,8 |8,8 |26,71||
|-----------------+-------------|||----+----+-------------+-----+----+---------------------------+----+-----||
|23. Харакорское | Б1 |||40,5|8,6 | 0,3 |36,4 |2,3 |
0,5 |11,4|12,48||
|-----------------+-------------|||----+----+-------------+-----+----+---------------------------+----+-----||
|24. Сучанский | Г |||5,5 |34,0| 0,4 |49,8 |3,2 |
0,8 |6,3 |19,47||
|-----------------+-------------|||----+----+-------------+-----+----+---------------------------+----+-----||
|25. | Ж |||5,5 |32,1| 0,4 |52,7 |3,2 |
0,7 |5,4 |20,52||
|-----------------+-------------|||----+----+-------------+-----+----+---------------------------+----+-----||
|26. | Т |||5,0 |22,8| 0,5 |64,6 |2,9 |
0,8 |3,4 |24,24||
|-----------------+-------------|||----+----+-------------+-----+----+---------------------------+----+-----||
|27. Артемовское | Б3 |||24,0|24,3| 0,3 |35,7 |2,9 |
0,7 |12,1|13,31||
|-----------------+-------------|||----+----+-------------+-----+----+---------------------------+----+-----||
|28. Ретиховское | Б1 |||42,5|17,3| 0,2 |27,3 |2,3 |
0,3 |10,1|10,05||
|-----------------+-------------|||----+----+-------------+-----+----+---------------------------+----+-----||
|29. Бикинское | Б2 |||37,0|22,1| 0,3 |26,8 |2,3 |
0,7 |10,8|9,04 ||
|-----------------+-------------|||----+----+-------------+-----+----+---------------------------+----+-----||
|30. Сангарское | Д |||10,0|13,5| 0,2 |61,2 |4,7 |
0,8 |9,6 |24,24||
|-----------------+-------------|||----+----+-------------+-----+----+---------------------------+----+-----||
|Жидкое топливо | ||| | | | | |
| | ||
|-----------------+-------------|||----+----+-------------+-----+----+--------------------------------+-----||
|Мазут | Малосерн. |||3,0 |0,05| 0,3 |84,65|11,7|
0,3 |40,28||
|-----------------+-------------|||----+----+-------------+-----+----+--------------------------------+-----||
| | Сернист. |||3,0 |0,1 | 1,4 |83,8 |11,2|
0,5 |39,73||
|-----------------+-------------|||----+----+-------------+-----+----+--------------------------------+-----||
| | Высокосерн. |||3,0 |0,1 | 2,8 |83,0 |10,4|
0,7 |38,77||
+------------------------------------------------------------------------------------------------------------+
ПРИЛОЖЕНИЕ 1
Таблица 3
Расчетные характеристики газообразных топлив
+--------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------+
| |
| |Плотность | |
| | Состав газа по объему, %
| |при 0 °С и| |
| |
| Теплота сгорания низшая сухого | 760 мм | |
| Газопровод
|---------------------------------------------------------------------| газа
Q[н]^с МДж/м^3 | рт.ст. |-------|
| ||
|
