Расчет тепловых процессов топки котла
Методическое пособие - Физика
Другие методички по предмету Физика
Введение
Курсовую работу Расчет тепловых процессов топки котла по дисциплине Физические основы теплоиспользования на железнодорожном транспорте выполняют студенты тепловозной специальности дневной формы обучения в шестом семестре и заочной формы обучения в восьмом семестре. Методические указания к курсовой работе содержат две части. Первая часть дает общее понятие о топках котлов. Во второй части содержатся исходные данные для расчетов, отдельно для студентов дневной формы и студентов заочной формы обучения. Студенты дневной формы принимают к расчету исходные данные по номеру своей фамилии в классном журнале, студенты заочной формы - по месту жительства и последней цифре шифра зачетной книжки. Необходимые для расчетов справочные данные приведены в таблицах приложения.
Особенность расчетов такова, что последующие расчеты основываются на результатах предшествовавших расчетов. Поэтому приходится постоянно обращаться к страницам написанным ранее, что увеличивает время работы над расчетами. Рекомендуется черновые расчеты проводить на бумажной полосе. В которой слева пишется формула, затем значение справочных величин и результат с размерностью.
1. Типы топок паровых котлов
Котлом называют замкнутый объем, в котором размещается вода и её пар.
В механической топке (рис. 1) как углеподача, так и золоудаление механизированы. Дробленный уголь из бункера 1 подается питателем 2 к валу забрасывателя 3. Забрасыватель подает уголь на дальнюю поверхность цепной решетки 5. Мелочь рассеивается струями воздуха из полости 4. Забрасыватель может устанавливаться один, два или три, что зависит от ширины топки. При этом электродвигатель у всех забрасывателей и питателей один. Решетка состоит из двух плоских цепей 5 одетых на звездочки ведомого вала 6 и ведущего вала 7.
- бункер; 2 - питатель; 3 - вал забрасывателя; 4 - полость; 5 - цепная решетка; 6 - ведомый вал; 7 - ведущий вал; 8 - желоба; 9 - свод.
Рисунок 1 - Механическая топка
Привод решетки осуществляется от электродвигателя через понижающий редуктор с большим передаточным числом. Между цепями установлены ленточные или чешуйчатые колосники. Решетка имеет обратный ход, т.е вращается против часовой стрелки. Воздух под колосники подается по желобам 8. Перед сбросом золы в золотник над решеткой нависает свод 9, ускоряющий догорание угля. В этом разделе методических указаний показаны схема котла и схемы топок, заданных к расчету.
2. Расчет тепловых процессов топки котла
.1 Выбор исходных данных
Таблица 2.1 - Исходные данные
Вид топливаПаропроизводительность котла D, кг/чДавление пара в котле , МПаТип топки17110001,0Мех.
Таблица 2.2 - Вид и состав топлив различных месторождений
Таблица 2.3 - Расчетные характеристики механических топок с цепной решеткой
Таблица 2.4 - Числовые значения
Таблица 2.5 - Средние объемные изобарные теплоемкости
Таблица 2.6 - Основные размеры цепных решеток механических топок
.2 Расчет необходимого объема воздуха и объема продуктов сгорания топлива
По заданному номеру топлива его состав следует взять из таблицы 2.2 приложения. В таблице приведен состав горючей массы углей: , , , , в процентах по массе, содержание золы в сухой массе и содержание влаги в рабочей массе .
Рабочая масса углей находится по следующим отношениям, %
Теплота сгорания топлива ,
(2)
Теоретический объем воздуха, необходимый для сжигания одного килограмма угля ,
(3)
Действительный расход воздуха,
, (4)
где - коэффициент избытка воздуха в топке (таблица 2.3);
- теоретический объем воздуха, необходимый для сжигания одного килограмма угля, . Тогда .
Избыточный объем воздуха,
(5)
Объем сухих трехатомных газов, образующихся при сгорании топлива,
, (6)
где - удельная масса газа при нормальных условиях, ;
- молекулярная масса и . Тогда
Объем двухатомных газов (азота),
(7)
Объем водяных паров,
(8)
Полный объем дымовых газов,
(9)
Объемная доля сухих трехатомных газов
(10)
Объемная доля водяных паров
(11)
Общая объемная доля трехатомных газов
(12)
.3 Составление теплового баланса котла
Тепловой баланс котла имеет вид, %
(13)
Полезно использованная теплота , %
, (14)
где - кпд котла, %, . Тогда .
Потеря теплоты с уходящими в атмосферу дымовыми газами , %
(15)
где =120…140 - температура газов за экономайзером, ;
=1,3 - объемная теплоемкость газов при 120…140, . Тогда
Потеря теплоты от химической неполноты сгорания ,% определяется по таблице 2.4.
Потеря теплоты от механической неполноты сгорания берется из таблицы 2.3.
Потеря теплоты с горячим шлаком , %
(16)
Потеря теплоты на внешнее охлаждение поверхностей
(17)
Тепловая производительность котла
(18)
где - энтальпия (теплосодержание) сухого насыщенного пара при давлении в котле , кДж/кг;
- энтальпия кипящей в котле воды,=783,9 кДж/кг;
- энтальпия кипящей в котле воды, кДж/кг;
- температура кипения воды;
- энтальпия пара;
=330 кг/