WWW.DISSERS.RU

БЕСПЛАТНАЯ ЭЛЕКТРОННАЯ БИБЛИОТЕКА

   Добро пожаловать!


Pages:     | 1 | 2 ||

Тепловосприятие топочной камеры оценивается коэффициентом тепловой эффективности экранов, который равен произведению условного коэффициента загрязнения на угловой коэффициент экрана:

х, Угловой коэффициент экрана х и коэффициент загрязнения определяются по справочным данным.

х=0,5;

=0,65;

0,65 0,5 0,325.

На размеры лучевоспринимающей поверхности большое влияние оказывает степень черноты топочной камеры ат, которая определяется степенью черноты факелы аф, заполняющего топочный объем, и тепловой эффективностью экранных поверхностей :

аф ат.

аф 1 аф Эффективная степень черноты факела при сжигании газового и жидкого топлива определяется по формуле а ma 1 mа, ф св г где асв, аг — степени черноты светящейся части факела и несветящихся газов; они определяются с помощью формулы а 1 еkps, в которой различные значения принимает коэффициент k (коэффициент ослабления лучей топочной средой, 1/мМПа), где р — давление в топочной камере, МПа; для парогенераторов, работающих без наддува, р=0,1 МПа; s — эффективная толщина излучающего слоя в топочной камере; определяется из соотношения объема топки к поверхности ее стен:

V т s 3,6,м, F т 163,s 3,6 =3,17 м;

185,Степень черноты несветящихся газов аг зависит от коэффициента ослабления лучей трехатомными газами k k rп, 1/мМПа, г где rп — объемная доля трехатомных газов, rп rRO 2 rH 2O, kг — коэффициент ослабления лучей газовой средой, определяется по формуле:

7,8 16rH O 2 т 1 Т// k 1 0,37, 1/мМПа, г 3,16 pпs где pп — парциальное давление трехатомных газов, pп rпp, rп=0,269, pп 0,26 0,1 =0,0269 МПа, 7,8 16 0,183 1 1250 k 1 0,37 =4,64 1/мМПа, г 3,16 0,0269 3, k 4,64 0,269 =1,25 1/мМПа, а 1 еkps 1 е1,250,13,17 0,33, г Степень черноты светящихся газов асв определяется как объемной концентрацией трехатомных гахов, так и раскаленными сажистыми частицами:

k kгrп k, 1/мМПа, с где kс — коэффициент ослабления лучей сажистыми частицами:

// Т Ср т k 0,32 1,6 0,5, 1/мМПа, с т 1000 Нр При сжигании природного газа Ср m 0,12 С Н, m n Нр n Ср 1 2 3 0,12 88 1,9 0,2 0,3 =2,74, 4 6 8 Нр 1250 k 0,32 1,11,6 0,5 2,74 =1,43 1/мМПа, с k 4,64 0,269 1,43 =2,68 1/мМПа, а 1 еkps 1 е2,680,13,17 0,57, св Значения коэффициента m, характеризующего долю топочного объема, заполненную светящейся частью факела, принимают в зависимости от расчетного теплового напряжения топочного объема.

m=0,1, аф 0,1 0,57 1 0,10,33 =0,35, 0,а =0,62;

т 0,35 1 0,350,10 2,2315076,43 1 2238 F ст 3 5,67 0,50 0,62 0,3251250 2732238 273 0,50 1250 =290,35 м2.

// Следует уточнить температуру на выходе из топки, примем =т С.

// I =26882,52 кДж/м3;

т Удельное тепловосприятие топки (в расчете на 1 м3 топлива):

Qл Qт I//, кДж/м3, т Qл 0,991637968,25 26882,52 10992,61 кДж/м3;

k k rп, 1/мМПа, г rп=0,269, =0,0269 МПа, pп 0,269 0, 7,8 16 0,183 1 1450 k 1 0,37 =3,85 1/мМПа, г 3,16 0,0269 3, k 3,85 0,269 =1,04 1/мМПа, а 1 еkps 1 е1,040,13,17 0,28, г k kгrп k, 1/мМПа, с 1450 k 0,32 1,11,6 0,5 2,74 =1,67 1/мМПа, с k 3,85 0,269 1,67 =2,71 1/мМПа, а 1 еkps 1 е2,710,13,17 0,58, св m=0,1, а 0,1 0,58 1 0,10,28 =0,31, ф 0,а =0,58;

т 0,31 1 0,310,10 2,2310992,61 1 2238 F ст 3 5,67 0,50 0,58 0,325 1450 2732238 273 0,50 1450 =160,00 м2.

Среднее тепловое напряжение поверхности нагрева экранов определяется по формуле:

BQ л q, кВт/м2, л Fст 2,2310992,qл =131,97 кВт/м2.

185,3.8. Позонный тепловой расчет топочной камеры.

Позонный тепловой расчет топочной камеры производят для установления локальных тепловых нагрузок экранов по высоте топки. В основу расчета положено определение температуры газов на выходе из каждой зоны топки исходя из решения уравнений тепловыделения и теплоотвода в пределах зоны.

Результаты позонного расчета используются для определения тепловосприятия поверхностей топки и температуры металла экранных труб, что необходимо знать прежде всего для расчета прямоточных парогенераторов.

Для определения тепловых нагрузок по высоте топки последняя условно разбивается на несколько зон. Первой является зона расположения горелок. В пределах этой зоны сгорает основная масса топлива, поэтому она называется зоной максимального тепловыделения.

Для газомазутных топок зона максимального тепловыделения ограничивается плоскостью пода, и сечением, расположенным на 1,5 м выше амбразур верхнего работающего яруса горелок.

Остальная часть топочной камеры разбивается на три — шесть приблизительно равных по высоте зон, каждая высотой около 4м.

Тепловой расчет зон заключается в определении температуры газов на выходе из каждой зоны. Расчет температур производят методом последовательных приближений путем сравнения предварительно принятой и расчетной величин. Последняя должна отличаться от принятой не более чем на 30 °С.

Температура газов на выходе из топки при позонном расчете должна отличаться от ранее определенной для топки в целом также не более чем на ±30 °С. Сечением, по которому определяют температуру газов на выходе из топки, является:

в топочных камерах, ограниченных сверху плоскостью ширм — верхняя граница последней зоны перед выходом газов ширмы;



в остальных конструкциях топочных камер — граница или среднее сечение зоны, находящееся на уровне середины выходного газового окна.

При разнице в температурах газов более 30 °С производят корректировку распределения выгорания топлива по зонам и повторяют расчет.

3.8.1. Расчет зоны максимального тепловыделения Температуру газов на выходе из зоны максимального тепловыделения определяют методом последовательных приближений по уравнению:

сгQр Qв атс0Т// F // н, С, // // Vc BVc где сг — степень выгорания топлива в зоне. Коэффициент сг принимается по справочным данным после установления относительной высоты верхней границы зоны;

h 1,5 0,2 1,i Относительная высота зоны 0,4, / h т сг=0,97.

(Vc)// — суммарная теплоемкость продуктов сгорания 1 м3 топлива при температуре газов // и величине избытка воздуха т, Iг Vc//, // Предварительно можно принять //(0,750,85)а. Величина (Vc)// при расчете по вышеприведенной формуле уточняется, если разница между температурой // принятой и полученной по формуле будет больше 100 С;

//=1700 С, Iг=32058,84 кДж/м3, 32058,// Vc 18,86 кДж/(м3 К) F — произведение коэффициента тепловой эффективности на поверхность, ограничивающую данную зону, / // // F Fст F/ F, ср где Fст, F/, F// — поверхность стен рассматриваемой зоны и площади сечений, ограничивающие зону снизу и сверху, м2; / — коэффициент, характеризующий отдачу тепла из зоны в сторону холодной воронки или пода топки. Для пода топки /=0,1. // — коэффициент, характеризующий отдачу тепла излучением в вышерасположенную зону. Для пылеугольных топок с твердым шлакоудалением, а также топок, работающих на газе, //=0,1.

ср — средний коэффициент тепловой эффективности стен зоны, ср=0,325.

с0=5,67 Вт/(м2К) — коэффициент излучения абсолютно черного тела.

Степень черноты топки при позонном расчете определяют для зоны максимального тепловыделения и зоны на выходе из топки по соответствующим значениям степени черноты факела аф. Для всех промежуточных зон величину ат находят путем линейной интерполяции значений в двух указанных зонах. При расчете величины аф на выходе из топки пренебрегают излучением коксовых и сажистых частиц.

1) Для зоны максимального тепловыделения.

аф ат.

аф 1 аф аф ma 1 mаг, св аг 1 еkps, р=0,1 МПа;

s =3,17 м;

k k rп, 1/мМПа, г 7,8 16rH O 2 т 1 Т// k 1 0,37, 1/мМПа, г 3,16 pпs pп rпp, rп=0,269, pп 0,26 0,1 =0,0269 МПа, 7,8 16 0,183 1 1700 k 1 0,37 =2,87 1/мМПа, г 3,16 0,0269 3, k 2,87 0,269 =0,77 1/мМПа, а 1 еkps 1 е0,770,13,17 0,22, г асв 1 еkps k kгrп k, 1/мМПа, с Т// Ср т k 0,32 т 1,6 0,5, 1/мМПа, с Нр Ср 1 2 3 0,12 88 1,9 0,2 0,3 =2,74, 4 6 8 Нр 1700 k 0,32 1,11,6 0,5 2,74 =1,97 1/мМПа, с k 2,87 0,269 1,97 =2,74 1/мМПа, а 1 еkps 1 е2,740,13,17 0,58, св m=0,1, аф 0,1 0,58 1 0,10,22 =0,26, 0,а =0,52;

т 0,26 1 0,260,2) На выходе из топки.

аф ат.

аф 1 аф аф ma 1 mаг, св аг 1 еkps, р=0,1 МПа;

s =3,17 м;

k k rп, 1/мМПа, г 7,8 16rH O 2 т 1 Т// k 1 0,37, 1/мМПа, г 3,16 pпs pп rпp, rп=0,269, pп 0,269 0,1 =0,0269 МПа, 7,8 16 0,183 1 1450 k 1 0,37 =3,85 1/мМПа, г 3,16 0,0269 3, k 3,85 0,269 =1,04 1/мМПа, а 1 еkps 1 е1,040,13,17 0,28, г а 1 еkps св k k rп, 1/мМПа, г k 3,85 0,269 =1,04 1/мМПа, а 1 еkps 1 е1,040,13,17 0,28, св m=0,1, а 0,1 0,28 1 0,10,28 =0,28, ф 0,а =0,54;

т 0,28 1 0,280,Поверхность стен рассматриваемой зоны:

Fст= 24,5 4,553,2 4,5 4,55 =78,40, F/= 4,55 4,5 =20,48 м2, F//=20,48 м2, F 0,325 78,40 0,1 20,48 0,1 20,48 =29,57.

0,97 34135,93 4003,00 0,52 5,67 1700 273 29,// =1654 С, 18,86 2,23 18,86 3.8.2. Расчет зон, расположенных выше зоны максимального тепловыделения.

Расчет температуры газов на выходе из других зон, расположенных выше зоны максимального тепловыделения, производят также методом последовательных приближений по уравнению:

4 / // Qр с/ Т// с0атТ/ срFст Fс // н / 1, С, // Vc// с// Т/ 2BVc где — коэффициент, характеризующий долю топлива, сгоревшего в пределах рассматриваемой зоны;

// / сг сг100 q4 ;

с/, с// — теплоемкости газов при температурах / и //, кДж/(кгК).

Температурой газов на выходе из зоны предварительно задаются, условно приняв линейное изменение температуры по высоте топки на участке от верхней границы первой зоны до выхода из топки.

Поскольку объем и состав газа в пределах зоны топки меняется незначительно, в расчете принимают:

с/ Vc/ ;

с// Vc// /–// — разность коэффициентов излучения тепла из нижерасположенной зоны в следующую вышерасположенную. В топках, сжигающих газ, /–//=0 для всех зон.

/ Fс 0,5F F// — средняя площадь сечения топочной камеры в данной зоне, м2.

Оставшуюся часть топки разделили на 4 равных зоны, высотой 1,2 м.

РАСЧЕТ ВТОРОЙ ЗОНЫ.

h 4,i Относительная высота верхней границы зоны =0,55, / h т // сг =0,98, 0,98 0,97100 0 =0,01;

// Примем температуру на выходе из зоны =1605С;





Iг=30050,43 кДж/м3, I 30050,// г Vc 18,75 кДж/кгК;

// / / с Vc 18, =1,006;

// // с 18,Vc F 24,5 4,551,2 =21,72 м2, ст ат=0,525, 0,0134135,93 1605 273 5,67 0,5251654 273 0,32521, // 1,006 1654 18,75 1654 273 2 2,2318, =1616 С.

РАСЧЕТ ТРЕТЬЕЙ ЗОНЫ.

h 5,i Относительная высота верхней границы зоны =0,7, / h т // сг =0,99, 0,99 0,98100 0 =0,01;

// Примем температуру на выходе из зоны =1550С;

Iг=28953,05 кДж/м3, I 28953,// г Vc 18,68 кДж/кгК;

// / / с Vc 18, =1,004;

// // с 18,Vc F 24,5 4,551,2 =21,72 м2, ст ат=0,53, 0,0134135,1550 273 5,67 0,531616 273 0,325 2,// 1,004 1616 18,68 2 2,2318,1616 =1580 С.

РАСЧЕТ ЧЕТВЕРТОЙ ЗОНЫ.

h 6,i Относительная высота верхней границы зоны =0,85, / h т // сг =0,998, 0,998 0,99100 0 =0,008;

// Примем температуру на выходе из зоны =1500 С;

Iг=27917,78 кДж/м3, I 27917,// г Vc 18,61 кДж/кгК;

// / / с Vc 18, =1,004;

// // с 18,Vc F 21,72 м2, ст ат=0,535, 0,00834135,1500 273 5,67 0,5351580 273 0,32521,// 1,0041580 18,61 2 2,2318,1580 =1545 С.

РАСЧЕТ ПЯТОЙ ЗОНЫ.

h i Относительная высота верхней границы зоны 1, / h т // сг =1, 1 0,998100 0 =0,002;

// Температура на выходе из топки =1450С;

Iг=26882,52 кДж/м3, I 26883,// г Vc 18,54 кДж/кгК;

// / / с Vc 18, =1,004;

// // с 18,Vc Fст 21,72+4,54,55=42,20 м2, ат=0,54, 0,00234135,93 1450 273 5,67 0,541545 273 0,32542, // 1,0041545 18,54 1545 273 2 2,2318, =1455 С.

3.8.3. Расчет тепловой нагрузки радиационных поверхностей в зонах топки.

Средняя тепловая нагрузка радиационных поверхностей в каждой зоне определяется по формуле:

11 q 5,67 10 а Т, кВт/м2, л.з. ср т где Т — средняя температура в зоне.

Для зоны максимального тепловыделения вместо средней температуры подставляется выходная температура из зоны Т//.

Максимальная тепловая нагрузка в первой зоне зависит от многих переменных факторов (расположения ядра горения, неравномерности загрязнений, степени черноты факела в ядре горения и др.), точный учет которых затруднен. Поэтому ее оценивают приближенно, введением коэффициента неравномерности k:

qмакс 5,67 1011kсратТ//, кВт/м2.

л Принимается коэффициент k=1,7–1,8.

ЗОНА МАКСИМАЛЬНОГО ТЕПЛОВЫДЕЛЕНИЯ.

qл.з. 5,67 1011 0,325 0,52 1654 273 =132,13 кВт/м2.

ВТОРАЯ ЗОНА.

1654 q 5,67 10 0,3250,525 273 =128,22 кВт/м2.

л.з.

ТРЕТЬЯ ЗОНА.

1616 q 5,67 10 0,3250,53 273 =119,68 кВт/м2.

л.з.

ЧЕТВЕРТАЯ ЗОНА.

1580 q 5,67 10 0,3250,535 273 =111,90 кВт/м2.

л.з.

ПЯТАЯ ЗОНА.

1545 q 5,67 10 0,3250,54 273 =98,33 кВт/м2.

л.з.

МАКСИМАЛЬНАЯ ТЕПЛОВАЯ НАГРУЗКА.

макс q 5,671011 1,7 0,3250,52 1654 273 =224,62 кВт/м2.

л 4. Вывод.

Таким образом, в ходе выполнения дипломного проекта было выяснено распределение температур и тепловых потоков по высоте топки котла Е–50–3,9–440ГМ.

Расхождение между ранее определенной температурой на выходе из топки и рассчитанной позонным методом составило 5 С.

В ходе расчета также определили к.п.д. парогенератора, расход топлива и теоретическую температуру горения.

По результатам расчета построены графики изменения температур газов и тепловых нагрузок экранов по высоте топки, а также отношение величин qл.з. к средней тепловой нагрузке топочных экранов qл, характеризующее коэффициент неравномерности тепловосприятия по высоте топочной камеры в.

о С 3,2 4,4 5,6 6,8 8 м Рис. 3. График изменения температур газов по высоте топки.

кВт/м3,2 4,4 5,6 6,8 м Рис. 4. График изменения тепловых нагрузок экранов по высоте топки.

1,0,0,0,0,3,2 4,4 5,6 6,8 8 м Рис. 5. Коэффициент неравномерности тепловосприятия в по высоте топки.

5. Литература.

1. Федеральный закон «О промышленной безопасности опасных производственных объектов» от 21 июля 1997. №116-ФЗ.

2. Методические указания по обследованию предприятий, эксплуатирующих паровые и водогрейные котлы, сосуды, работающие под давлением, трубопроводы пара и горячей воды (РД 10-16-92); с изменениями и дополнениями (РД 10-162-97), с Изменениями № 1 (РДИ 10-362(16)-00). Постановления Госгортехнадзора России от 30.12.92 № 39, от 02.12.97 № 48, от 16.06.00 № 3. Липов Ю.М. и др. Компоновка и тепловой расчет парогенератора.

Учеб. пособие для вузов. М., «Энергия», 1975.

4. Безгрешнов А.Н. и др. Расчет паровых котлов в примерах и задачах: Учеб. пособие для вузов. М., Энергоатомиздат, 1991.

5. Двойнишников В.А. и др. Конструкция и расчет котлов и котельных установок: Учебник для техникумов по специальности «Котлостроение». М.: Машиностроение, 1988.

6. Паспорт парового котла Е–50–3,9–440ГМ.

Учебное издание Производственная безопасность Методические указания к выполнению курсовой работы по дисциплине «Производственная безопасность» для студентов специальности 280102 - Безопасность технологических процессов и производств Составители: Васильченко Ю.В., канд. техн. наук, доц.

Лядский В.В., ст.преподаватель Подписано в печать Формат 60x84/16. Усл. печ. л.1,4. Уч.-изд.

л..1,5.

Pages:     | 1 | 2 ||










© 2011 www.dissers.ru - «Бесплатная электронная библиотека»

Материалы этого сайта размещены для ознакомления, все права принадлежат их авторам.
Если Вы не согласны с тем, что Ваш материал размещён на этом сайте, пожалуйста, напишите нам, мы в течении 1-2 рабочих дней удалим его.