45
Продолжение таблицы 2.13
1
2
3
4
5
6
20
Коэффициент теплоотдачи
конвекцией
α
к
фszн
CCС
Счм
ккал
2
8,381197,040
21
Коэффициент теплоотдачи
от газов к стенке
α
ε · (α
к
+ α
л
)
1 · (38,8 + 4,0) = 42,8
22
Коэффициент
теплопередачи
К
ψ · α
0,85 · 42,8 = 36,38
23
Тепловосприятие
экономайзера по уравнению
теплопередачи
Q
Т
р
p
B
Htк
Ккал/м
3
28,793
5,1732
4721,8038,36
24
Невязка расчета
∆Q
100
т
бт
Q
QQ
%
%285,1100
28,793
7,77028,793
Счм
ккал
2
Счм
ккал
2
46
Невязка теплового расчета составляет:
62,40)28,79301,358583778(9284,08000)(
экка
т
лка
н
р
QQQQ
%5,0%498,0100
92,8163
62,40
В данном параграфе выполнен расчет горения топлива. Даны
характеристики топлива. Рассчитаны объемы воздуха и продуктов сгорания.
Рассчитана энтальпия продуктов сгорания, теплообмен в топке, конвективный
пучок, экономайзер.
47
2.4. Определение КПД котельного агрегата и расхода топлива
Тепловой баланс котельного агрегата рассчитывается в таблице 2.14.
Таблица 2.14
Тепловой баланс котельного агрегата
№
п/п
Рассчитываемая
величина
Обозна-
чение
Расчетная формула
Размер-
ность
Расчет
1
2
3
4
5
6
1
Низшая теплота сгорания
Q
н
р
задано
Ккал/нм
3
8800
2
Температура уходящих
газов
θ
ух
Принимается предварительно
°С
130
3
Энтальпия уходящих газов
I
ух
По IT таблице
Ккал/м
3
593
4
Энтальпия холодного
воздуха при температуре t
хв
= 30 °С
I
о
хв
По IT - таблице
Ккал/м
3
99,8
5
Потери теплоты с
уходящими газами
q
2
н
р
ухухух
Q
qII )100(
4
0
%
41,5
8800
)0100()8,992,1593(
6
Потери теплоты от
химического недожога
q
3
%
0,5
7
Потери теплоты от
наружного охлаждения
q
5
%
1,25
8
Сумма тепловых потерь
Σq
q
2 +
q
3 +
q
5
%
5,41 + 0,5 + 1,25 = 7,16
9
Коэффициент полезного
действия котельного
агрегата
η
ка
100 - Σq
%
10
Коэффициент сохранения
теплоты
φ
5
5
1
q
q
ка
-
98,0
25,194,92
25,1
1
48
Продолжение таблицы 2.14
1
2
3
4
5
6
11
Давление насыщенного
пара на выходе из котла
Р
нп
задано
Кг/см
2
14
12
Температура насыщенного
пара на выходе из
котельного агрегате
t
нп
По таблице
°С
195,05
13
Энтальпия насыщенного
пара
I
нп
По таблице
Ккал/м
3
666,5
14
Температура питательной
воды
t
пв
задана
°С
104
15
Энтальпия питательной
воды
i
пв
По таблице
Ккал/м
3
104,04 ккал/м
3
(Р
пв
= Р
нп
·1,21 = 14 ·1,21 = 16,94
кг/см
2
)
16
Энтальпия котловой воды в
барабане котла
i
кв
По таблице
Ккал/м
3
202,9 ккал/м
3
(Р
б
= 1,1 ·Р
нп
= 1,1 ·14 =
15, 4 кг/см
2
; t
кв
= 199,5 °С)
17
Энтальпия насыщенного
пара
i
нас
По таблице
Ккал/м
3
666,1
18
Теплота, затраченная на
производство пара
Q
пп
D·(i
нп
– i
пв
)
Ккал/ч
2,5 · 10
3
· (666,1 – 104,04) =
14,051 · 10
6
19
Теплота, затраченная на
нагрев продувочной воды
Q
пр
π· D · (i
кв
– i
пв
)
Ккал/ч
0,04 · 25 · 10
3
· (202,9-104,04) =
98,860 ·10
6
(π = 4%)
20
Полезная теплота
котельного агрегата
Q
кв
Q
пп
+ Q
пр
Ккал/ч
14,051 · 10
6
+ 98,860 ·10
6
=
14,149 ·10
6
21
Расход топлива,
подаваемого в топку
В
ка
н
р
ка
Q
Q
м
3
/ч
5,1732
9284,08800
10149,14
6
В данном параграфе определен КПД котельного агрегата и расхода топлива. Составлен тепловой баланс
котельного агрегата.
49
2.5. Аэродинамический расчет котельной установки
Газовоздушный тракт котла ДЕ-25-14 ГМ включают в себя
воздухопроводы холодного воздуха, запорные и регулирующие органы,
тягодутьевые машины, газопроводы и дымовую трубу.
Нормальная работа котельной установки возможна при условии
непрерывной подачи в топку воздуха, необходимого для горения топлива и
удаления в атмосферу продуктов сгорания после их охлаждения. Схема
организации подачи воздуха в топку и перемещения продуктов сгорания в
газоходах котла показана ниже.
1 – котел, 2 – экономайзер, 3 – контактный экономайзер, 4 – Дымосос,
5 – дымовая труба.
Рисунок 2.8. Схема организации подачи воздуха в топку и
перемещение продуктов сгорания в газоходах котла [33]
50
Таблица 2.15
Расчет конвективного пучка
№
п/п
Рассчитываемая
величина
Обоз-
наче-
ние
Расчетная формула
Размер
-
ность
Расчет
1
Число рядов труб по ходу
газов
Z
Конструктивная
характеристика
-
76
2
Коэффициент местного
сопротивления
ε
0,7 · Z
-
0,7 · 76 = 53,2
3
Плотность газов при средней
температуре
ρ
273
273
29,1
кг/м
3
365,0
5,690273
273
29,1
4
Сопротивление пучка
∆ρ
н
2
2
р
Па
9,970
2
0,10365,0
2,53
2
Объем дымовых газов:
чмVVBV
ср
гp
/,
273
273
)1(
30
; (2.40)
Средняя скорость газов:
см
F
VВ
w
г
гсрр
г
/,
2733600
)273(
(2.41)
51
Таблица 2.16
Газовый тракт
№
п/п
Наименование участка
Средняя
температу
ра
дымовых
газов
Плотность
газов при
средней
температу
ре
Действитель
ный объем
дымовых
газов
Скорость
движения
дымовых
газов
Коэффицие
нт местного
сопротивле
ния
Сопротивлен
ие участка
θ
ср
, °С
ρ, кг/м
3
V
г
, м
3
/ч
w, м/с
ε
∆Р
н
, Па
1
Разрежение в топке
-
-
-
-
-
25
2
Газоход между котлом и водяным
экономайзером
-
-
-
-
-
970,9
3
Поворот на 90°
690,5
0,365
76657
10
1,02
18,6
4
Поворот на 90°
690,5
0,365
76657
10
1,02
18,6
5
Водяной экономайзер
215
0,721
41297
9
11,2
327,04
6
Поворот на 90°
215
0,721
41297
9
1,02
29,78
7
Раздающий тройник:
1.Сечение бокового ответвления
2.Сечение прямого ответвления
215
215
0,721
0,721
20648
20648
4,5
4,5
0,8
0,45
5,84
3,28
8
Поворот на 90°
130
0,873
20648
4,5
1,02
9,01
9
Контактный экономайзер
85
0,997
-
-
-
500
10
Поворот на 90°
40
1,125
13243
9
1,4
65,2
11
Собирающий тройник:
1.Сечение бокового ответвления
2.Сечение прямого ответвления
68
68
1,032
1,032
17990
15600
6
4
0,035
0,6
0,65
4,95
12
Поворот на 90°
68
1,032
33590
10
1,2
61,92
13
Поворот на 90°
68
1,032
33590
10
1,2
61,92
14
Поворот на 90°
68
1,032
33590
10
1,02
52,63
15
Конфузор при входе в дымосос
68
1,035
33590
16,5
0,1
14,04
16
Диффузор за дымососом
85
0,997
37670
18
0,1
16,15
17
Поворот на 135°
108
0,924
37670
15
0,45
46,77
18
Вход в трубу
108
0,924
37670
15
0,9
93,55
19
Суммарное аэродинамическое
сопротивление установки без
дымовой трубы
-
-
-
-
-
2307,23
52
Таблица 2.17
Расчет дымовой трубы
№
п/п
Рассчитываемая
величина
Обоз-
наче-
ние
Расчетная формула
Размер
-
ность
Расчет
1
Число котлов
n
задано
шт.
3
2
Высота дымовой трубы
Н
д.тр.
СП 61.13330.2012 [24]
м
50
3
Часовое количество дымовых
газов, проходящих через
дымовую трубу
V
д.тр.
n
t
VB
трд
ух
пар
р
273
273
..
n
t
VB
трд
ух
вод
р
273
273
..
7,36892
273
85273
335,135,1732
6,2005512
273
140273
537,12
4
Скорость истечения дымовых
газов из трубы
w»
д.тр.
Принимается
предварительно
м/с
15
5
Диаметр устья дымовой
трубы в свету
d»
д.тр.
..
д.тр.
V
0188,0
трд
w
м
17,2
15
200551,6
0188,0
6
Ближайший рекомендуемый
диаметр устья трубы
d»
д.тр
III-44, литература (1)
м
2,2
7
Действительная скорость
истечения дымовых газов из
трубы
w
д
н.д.
тр
2
..
..
3600
4
трд
трд
d
V
м/с
65,14
2,214,33600
6,2005514
2
8
Средний уклон внутри стенок
трубы
i
-
-
0,01
9
Диаметр основания трубы в
свету
d´
д.тр.
d
д
н.д.
тр.
+ I · H
м
2,2 + 0,01 · 50 = 2,7
10
Самотяга дымовой трубы
P
сам
Н·g·(ρ
воз
– ρ
г
)
Па
50 · 9,81 · (1,2 – 0,997) = 99,57
11
Сопротивление трения
дымовой трубы
∆Р
д.тр.
28
2
i
wx
выхг
Па
86,66
201,08
65,14997,005,0
2
12
Динамическое давление
∆Р
вых
2
2
выхг
ых
w
Па
98,106
2
65,14997,0
4
2
13
Сумма потерь давлений в
трубе
∆Р
пот
∆Р
д.тр
+ ∆Р
вых
Па
66,86 + 106,98 = 173,84
14
Перепад полных давлений
∆Н
л
∆Н
л
– Р
сам
+ ∆Р
кот
Па
2307,23 – 99,57 + 173,84 = 2381,5
53
Воздушный тракт
Вентилятор
Рисунок 2.9. Воздушный тракт
Таблица 2.18
Местное сопротивление
№
п/п
Участок
Действительный
объем воздуха
Скорость
движения
воздуха
Коэффициент местного
сопротивления
Местное
сопротивление
V
в
, м
2
/ч
W
в
, м/с
ε
∆Р, Па
1
Заборное окно
20132
7
0,2
5,88
2
Поворот на 90°
20132
9
0,58
28,18
3
Поворот на 90°
20132
9
0,58
28,18
4
Диффузор
20132
16
0,1
15,36
5
Отвод
20132
9
0,3
14,58
6
Горелка
20132
-
-
700
Заборное окно
Горелка
54
Таблица 2.19
Расчет воздушного тракта
№
п/п
Рассчитываемая
величина
Обоз-
наче-
ние
Расчетная формула
Размер
-
ность
Расчет
1
2
3
4
5
6
1
Количество холодного
воздуха, подаваемого
дутьевым вентилятором
V
вх
3600273
273
)(
0
кв
ттр
t
VB
м
3
/с
273 30
1732,5 10,47 (1,05 0,05) 5,6
273 3600
2
Воздуховод
-
-
-
Выбираем квадратного сечения,
стальной, со стороной а
3
Средняя скорость воздуха
по воздушному тракту
w
Принимаем
м/с
10
4
Сечение воздуховода
f
w
V
вх
м
2
56,0
10
6,5
5
Ближайшее сечение
f
д
-
м
2
0,56
6
Действительная средняя
скорость
w
д
д
вх
f
V
м/с
10
56,0
6,5
7
Плотность воздуха
ρ
в
-
кг/м
3
1,,2
8
Сторона воздуховода
а
f
м
748,056,0
9
Периметр
р
4 · а
м
4 · 0,748 = 2,99
10
Эквивалентный диаметр
d
э
P
f4
м
746,0
99,2
56,04
11
Число Рейнольдса
Re
д
dw
э
-
521678
103,14
746,010
6
12
Динамический коэффициент
вязкости
д
-
14,3·10
-6
13
Коэффициент
шероховатости
к
s
-
0,01