Проект стационарного парового котла
Курсовой проект - Физика
Другие курсовые по предмету Физика
ется определение температуры газов за топкой и количества тепла, переданного газами поверхности нагрева топки.
Эта теплота может быть найдена только при известных геометрических размерах топки: величине лучевоспринимающей поверхности, Нл, полной поверхности стен, ограничивающих топочный объем, Fст, величине объема топочной камеры, Vт.
Рис.3.1 - Эскиз парового котла КЕ-25-14С
Лучевоспринимающая поверхность топки находится как сумма лучевоспринимающих поверхностей экранов, т.е.
Нл = Нлэ + Нпэ + Нзэ,
где Нлэ - поверхность левого бокового экрана,
Нпэ - поверхность правого бокового экрана;
Нзэ - поверхность заднего экрана;
Нлэ = Нпэ = Lтlбэхбэ;
Нзэ = Взэlзэхбэ;
т - длина топки;
lбэ - длина трубок бокового экрана;
Взэ - ширина заднего экрана;
хбэ - угловой коэффициент бокового экрана;
lзэ - длина трубок заднего экрана;
хзэ - угловой коэффициент заднего экрана.
Ввиду сложности определения длин трубок, величину лучевоспринимающей поверхности нагрева возьмем из технической характеристики котла:
Нл = 92,1 м2.
Полная поверхность стен топки, Fст, вычисляется по размерам поверхностей, ограничивающих объем топочной камеры. Поверхности сложной конфигурации приведем к равновеликой простой геометрической фигуре.
Площадь поверхностей стен топки:
фронт котла
фр = 2,75 • 4,93 = 13,6 м2;
задняя стенка топки
зс = 2,75 • 4,93 = 13,6 м2;
боковая стенка топки
бс = 4,80 • 4,93 = 23,7 м2;
под топки
под = 2,75 • 4,80 = 13,2 м2;
потолок топки
пот = 2,75 • 4,80 = 13,2 м2.
Полная поверхность стен, ограничивающих топочный объем
ст = Fфр + Fзс + 2Fбс + Fпод + Fпот,ст = 13,6 + 13,6 + 2 • 23,7 + 13,2 + 13,2 = 101,0 м2.
Величина топочного объема:
т = 2,75 • 4,80 • 4,93 = 65,1 м3.
Степень экранирования топки
? = Нл/Fст,
? = 92,1/101,0 = 0,91.
Коэффициент сохранения теплоты
? = 1 - q5/100,
? = 1 - 0,5/100 = 1,00.
Эффективная толщина излучающего слоя
= 3,6Vт/Fст,= 3,6 ? 65,1/101,0 = 2,32 м.
Адиабатная (теоретическая) энтальпия продуктов сгорания
a = Q (100 - q3 - q4) / (100 - q4) + Iгв - Qвн,a = 22674? (100 - 0,5 - 0,5) / (100 - 0,5) + 1725 - 1487 = 22798 кДж/кг.
Адиабатная (теоретическая) температура газов (табл.1)
Та = 1835С = 2108 К.
Принимаем температуру газов на выходе из топки
Тт = 800С = 1073 К.
Энтальпия газов на выходе из топки (табл.1) при этой температурет = 9097 кДж/кг.
Средняя суммарная теплоемкость продуктов сгорания
(VгСср) = (Ia - Iт) / (ta - tт),
(VгСср) = (22798 - 9097) / (1835 - 800) = 13,24 кДж/ (кг?град).
Условный коэффициент ([1] табл.5.1) загрязнения поверхности нагрева при слоевом сжигании топлива
? = 0,60.
Тепловое напряжение топочного объема
v = BQ/Vт,v = 0,77 ? 22674/65,1 = 268 кВт/м3.
Коэффициент тепловой эффективности
?э = ??,
?э = 0,91 ? 0,60 = 0,55.
Коэффициент ослабления лучей трехатомными газами
,
•0,228 = 5,39 (м?МПа) - 1.
Коэффициент ослабления лучей сажистыми частицами
с = 0,3 (2 - ?) (1,6Тт/1000 - 0,5) Ср/Нр,с = 0,3? (2 - 1,28) ? (1,6 ? 1073/1000 - 0,5) ?54,6/3,9 = 3,68 (м?МПа) - 1.
Часть золы топлива, уносимая из топки в конвективные газоходы ([1] табл.5.2)
аун = 0,1.
Масса дымовых газов
г = 1 - Ар/100 + 1,306?Vо,г = 1 - 21,3/100 + 1,306 ? 1,28 ? 5,54 = 10,0 кг/кг.
Коэффициент ослабления лучей взвешенными частицами летучей золы ([1] рис.5.3) при принятой температуре tт
kзл = 7,5 (м?ата) - 1.
Коэффициент ослабления лучей частицами горящего кокса ([1] с.29)
kк = 0,5 (м?ата) - 1.
Концентрация золовых частиц в потоке газа
?зл = 0,01Араун/Gг, ?зл = 0,01 ? 21,3 ? 0,1/10,0 = 0,002.
Коэффициент ослабления лучей топочной средой
т = kг + kзл?зл + kк,
kт = 5,39 + 7,5 ? 0,002 + 0,5 = 5,91 (м?ата) - 1.
Эффективная степень черноты факела
аф = 1 - е-kтРтS,
аф = 1 - 2,7-5,91?0,1?2,32 = 0,74.
Отношение зеркала горения к полной поверхности стен топки при слоевом горении
? = Fпод/Fст,
? = 13,2/101,0 = 0,13.
Степень черноты топки при слоевом сжигании топлива
ат = ,
ат = = 0,86.
Величина относительного положения максимума температур для слоевых топок при сжигании топлива в тонком слое (топки с пневмомеханическими забрасывателями) принимается ([1] с.30) равным:
Хт = 0,1.
Параметр, характеризующий распределение температур по высоте топки ([1] ф.5.25)
М = 0,59 - 0,5Хт, М = 0,59 - 0,5 ? 0,1 = 0,54.
Расчетная температура газов за топкой
Тт = ,
Тт = = 1090 К = 817С.
Расхождение с предварительно принятым значением составляет
?tт = tт - tт,
?tт = 817 - 800 = 17С < 100C.
Энтальпия газов за топкойт = 9259 кДж/кг.
Количество тепла, переданное в топке
т = ?В (Ia - Iт),т = 1,00 ? 0,77? (22798 - 9259) = 10425 кВт.
Коэффициент прямой отдачи
? = (1 - Iт/Iа) ?100,
? = (1 - 9259/22798) ?100 = 59,4%.
Действительное тепловое напряжение топочного объема
v = Qт/Vт, qv = 10425/65,1 = 160 кВт/м3.
3.3 Расчет теплообмена в конвективной поверхности
Тепловой расчет конвективной поверхности служит для определения количества передаваемого тепла и сводится к решению системы двух уравнений - уравнения теплового баланса и уравнения теплопередачи.
Расчет выполняется для 1 кг сжигаем