Расчёт тепловых процессов в котельной
Расчёт тепловой схемы котельной
Тепловой расчёт парового котла ДЕ-25-14ГМ
Расчёт энтальпий воздуха и продуктов сгорания
Расчёт потерь теплоты, КПД и расхода топлива
Расчёт первого конвективного пучка
Расчёт второго конвективного пучка
Расчёт водяного экономайзера
Определение невязки теплового баланса
Навигация
Определение невязки теплового баланса
Проектирование котельной промышленного предприятия
43148
знаков
13
таблиц
2
изображения
4.10 Определение невязки теплового баланса
Невязка: 
Полученная точность достаточна, тепловой расчёт закончен.
5. Аэродинамический расчёт парового котла ДЕ-25-14ГМ
Целью аэродинамического расчёта котла является проверка правильности выбора тягодутьевых машин на основе определения производительности тяговой и дутьевой систем и перепада полных давлений в газовом и воздушном трактах.
Газовоздушный тракт включает в себя воздухопровод, запорные и регулирующие органы, газопроводы, элементы собственно парогенератора, тягодутьевые машины и дымовую трубу.
Аэродинамический расчёт ведётся по схеме газовоздушного тракта с разделением его на участки.
Расчёт выполнен для парового котла ДЕ-25-14ГМ, работающем на природном газе. Паропроизводительность котла - 25 т/ч. Котёл оснащён одной газомазутной горелкой типа ГМП-16. Забор воздуха производится из помещения котельной. Воздух, подаваемый вентилятором к горелке, не подогревается.
1
4
5
3
2
6
Рисунок 6.1. Схема газовоздушного тракта
1 – патрубок забора воздуха; 2 – вентилятор; 3 – горелка; 4 – котёл; 5 - водяной экономайзер; 6 – дымосос; 7 – дымовая труба.
Исходные данные для аэродинамического расчёта:
Таблица 5.1.
| Расход топлива, м3/с |
| 0,485 |
| Теоретически необходимый объём воздуха, м3/м3 |
| 9,73 |
| Коэффициент избытка воздуха в топке |
| 1,1 |
| Температура воздуха в котельной, Сo |
| 30 |
| Коэф. избытка воздуха на выходе из котла |
| 1,35 |
| Температура уходящих газов, Сo |
| 140 |
| Объём продуктов сгорания, м3/м3 |
| 13,9 |
РАСЧЁТ Таблица 5.2.
| СОПРОТИВЛЕНИЕ | Обозн | ФОРМУЛА | Расчёт | ||||
| 1 | 2 | 3 | 4 | ||||
| РАСЧЁТ ДУТЬЯ | |||||||
| 1. Воздушный тракт – от забора воздуха до горелки, горелка | |||||||
| Средний секундный объём воздуха, м3/с |
|
| 6,08 | ||||
| Патрубок забора воздуха | |||||||
| Коэффициент местного сопротивления |
| Таблица 7-3 [5] | 0,2 | ||||
| Площадь сечения, м2 |
| По констр. хар-кам | 1,088 | ||||
| Скорость воздуха, м/с |
|
| 5,6 | ||||
| Динамическое давление, мм.вод.ст. |
| Рисунок 7-2 [5] | 1,8 | ||||
| Сопротивление патрубка, мм.вод.ст. |
|
| 0,36 | ||||
| Участок трения 1 | |||||||
| Сопротивление трения, мм.вод.ст.,
|
|
где Таблица 7-2 [5] | 4,07 | ||||
Карман | |||||||
| Скорость воздуха на входе в рабочее колесо, м/с, |
|
| 10,1 | ||||
| Коэффициент сопротивления кармана |
| Пункт 2-32 [5] | 0,2 | ||||
| Динамическое давление, мм.вод.ст. |
| Рисунок 7-2 [5] | 6,0 | ||||
| Сопротивление кармана, мм.вод.ст. |
|
| 1,2 | ||||
| Диффузор за вентилятором | |||||||
| Отношение площадей сечений |
|
| 2,13 | ||||
| Скорость воздуха, м/с |
|
| 12,16 | ||||
| Таблица 6.2. (продолжение) | |||||||
| 1 | 2 | 3 | 4 | ||||
| Динамическое давление, мм.вод.ст. |
| Рисунок 7-2 [5] | 8,5 | ||||
| Коэффициент сопротивления |
| Рисунок 7-14 [5] | 0,26 | ||||
| Сопротивление диффузора, мм.вод.ст. |
|
| 2,21 | ||||
| Поворот на 90о | |||||||
| Коэффициент сопротивления |
| Рисунки 7-15,16,17 [5] | 0,22 | ||||
| Динамическое давление, мм.вод.ст. |
| Рисунок 7-2 [5] | 8,5 | ||||
| Сопротивление поворота, мм.вод.ст. |
|
| 1,87 | ||||
| Участок трения | |||||||
| Сопротивление трения, мм.вод.ст. |
| l=4,56 м;
| 1,16 | ||||
| Поворот – диффузор на 90о | |||||||
| Отношение площадей сечений |
|
| 1,34 | ||||
| Скорость воздуха, м/с |
|
| 9,1 | ||||
| Динамическое давление, мм.вод.ст. |
| Рисунок 7-2 [5] | 4,8 | ||||
| Коэффициент сопротивления |
| Рисунок 7-16,17,19 [5] | 0,36 | ||||
| Сопротивление поворота, мм.вод.ст. |
|
| 1,73 | ||||
| Суммарное сопротивление тракта холодного воздуха, мм.вод.ст. |
|
| 12,6 | ||||
| Горелка газомазутная | |||||||
| Коэффициент сопротивления |
| Таблица 7-6 [5] | 3 | ||||
| Суммарная площадь сечения для прохода воздуха, м2 |
|
| 0,196 | ||||
| Скорость воздуха на выходе из завихрителей, м/с |
|
| 32,7 | ||||
| Динамическое давление, мм.вод.ст. |
| Рисунок 7-2 [5] | 57 | ||||
| Сопротивление горелки, мм.вод.ст. |
|
| 171 | ||||
| Перепад полных давлений по воздушному тракту, мм.вод.ст. |
|
| 183,6 | ||||
| РАСЧЁТ ТЯГИ | |||||||
| Участок – от выхода из топочной камеры до выхода из экономайзера | |||||||
| Разрежение на выходе из топки, мм.вод.ст. |
| Пункт 2-56 [5] | 2 | ||||
| Поворот газов на 90о на выходе из топочной камеры | |||||||
| Коэффициент сопротивления |
| Пункт 1-36 [5] | 1,0 | ||||
| Температура газов на выходе из топки, Сo |
| Из данных теплового расчёта | 1240 | ||||
| Средний секундный объём газов, м3/с |
|
| 35,75 | ||||
| Средняя площадь, м2 |
|
| 3,1 | ||||
| Средняя скорость газов в повороте, м/с |
|
| 11,5 | ||||
| Динамическое давление, мм вод ст. |
| Рисунок 7-2 [5] | 1,2 | ||||
| Сопротивление поворота, мм.вод.ст. |
|
| 1,2 | ||||
| Первый котельный пучок | |||||||
| Коэффициент сопротивления |
| Рисунок 7-6 [5] | 24,67 | ||||
| Площадь сечения, м2 |
|
| 4,16 | ||||
| Средний секундный объём газов, м3/сек |
|
| 23,43 | ||||
| Скорость газов, м/с |
|
| 5,63 | ||||
| Динамическое давление, мм.вод.ст. |
| Рисунок 7-2 [5] | 0,6 | ||||
| Сопротивление первого котельного пучка, мм.вод.ст. |
|
| 14,8 | ||||
| Поворот потока газов на 180о | |||||||
| Коэффициент сопротивления |
| Пункт 1-36 [5] | 2 | ||||
| Средний секундный объём газов, м3/c |
|
| 17,6 | ||||
| Средняя площадь, м2 |
|
| 3,4 | ||||
| Средняя скорость газов в повороте, м/с |
|
| 5,2 | ||||
| Динамическое давление, мм.вод.ст. |
| Рисунок 7-2 [5] | 0,8 | ||||
| Сопротивление поворота, мм.вод.ст. |
|
| 1,6 | ||||
| Второй котельный пучок | |||||||
| Площадь сечения, м2 |
|
| 1,46 | ||||
| Средний секундный объём газов, м3/с |
|
| 13,78 | ||||
| Скорость газов, м/с |
|
| 9,44 | ||||
| Динамическое давление, мм.вод.ст. |
| Рисунок 7-2 [5] | 2,7 | ||||
| Коэффициент сопротивления |
| Рисунок 7-6 [5] | 21,6 | ||||
| Сопротивление пучка, мм.вод.ст. |
|
| 58,32 | ||||
| Поворот на 45о | |||||||
| Площадь сечения, м2 |
|
| 1,24 | ||||
| Коэффициент сопротивления поворота |
| Пункт 1-29 [5] | 0,35 | ||||
| Средний секундный объём газов, м3/с |
|
| 12,18 | ||||
| Скорость газов в повороте, м/c |
|
| 9,8 | ||||
| Динамическое давление, мм.вод.ст. |
| Рисунок 7-2 [5] | 2,8 | ||||
| Сопротивление поворота, мм.вод.ст. |
|
| 0,98 | ||||
| Конфузор в прямом канале | |||||||
| Угол сужения конфузора, град. |
|
| 48,1 | ||||
| Коэффициент сопротивления |
| Таблица 7-3 [5] | 0,1 | ||||
| Площадь меньшего сечения, м2 |
|
| 0,63 | ||||
| Секундный объём газов, м3/с |
|
| 12,18 | ||||
| Скорость газов в конфузоре, м/с |
|
| 19,3 | ||||
| Динамическое давление, мм.вод.ст. |
| Рисунок 7-2 [5] | 10 | ||||
| Сопротивление конфузора, мм.вод.ст. |
|
| 1,0 | ||||
| Сопротивление при внезапном расширении | |||||||
| Коэффициент сопротивления |
| Рисунок 7-11 [5] | 0,1 | ||||
| Отношение сечений |
|
| 0,66 | ||||
| Секундный объём газов, м3/с |
|
| 12,18 | ||||
| Скорость газов в сечении, м/с |
|
| 12,68 | ||||
| Динамическое давление, мм.вод.ст. |
| Рисунок 7-2 [5] | 4,8 | ||||
| Сопротивление расширения, мм.вод.ст. |
|
| 0,48 | ||||
| Поворот на 90о с изменением сечения | |||||||
| Коэффициент сопротивления поворота |
| Рисунок 7-20 [5] | 1,05 | ||||
| Отношение сечений |
|
| 1,9 | ||||
| Секундный объём газов, м3/с |
|
| 12,18 | ||||
| Скорость газов в сечении, м/с |
|
| 6,7 | ||||
| Динамическое давление, мм.вод.ст. |
| Рисунок 7-2 [5] | 1,2 | ||||
| Сопротивление поворота, мм.вод.ст. |
|
| 1,26 | ||||
| Экономайзер чугунный | |||||||
| Коэффициент сопротивления |
| Пункт 2-18 [5] | 10 | ||||
| Количество рядов, шт. |
| Из конструктивных характеристик и данных теплового расчёта | 20 | ||||
| Площадь сечения, м2 |
| 1,656 | |||||
| Живое сечение для прохода газов, м2 |
| 0,184 | |||||
| Количество труб в ряду, шт. |
| 9 | |||||
| Средний секундный объём газов, м3/с |
|
| 10,3 | ||||
| Скорость газов в экономайзере, м/c |
|
| 6,2 | ||||
| Динамическое давление, мм.вод.ст. |
| Рисунок 7-2 [5] | 1,5 | ||||
| Сопротивление экономайзера, мм.вод.ст. |
|
| 15 | ||||
| Поворот на 90о с изменением сечения | |||||||
| Коэффициент сопротивления |
| Рисунки 7-16,17,19 [5] | 0,58 | ||||
| Отношение сечений |
|
| 0,48 | ||||
| Секундный объём газов, м3/c |
|
| 8,46 | ||||
| Скорость газов в сечении, м/с |
|
| 10,6 | ||||
| Динамическое давление, мм.вод.ст. |
| Таблица 7-2 [5] | 4,9 | ||||
| Сопротивление поворота, мм.вод.ст. |
|
| 2,84 | ||||
| Участок – от выхода из экономайзера до выхода из дымососа | |||||||
| Участок трения | |||||||
| Сопротивление трения, мм.вод.ст. |
|
| 0,69 | ||||
| Секундный объём газов, м3/с |
|
| 8,46 | ||||
| Площадь сечения, м2 |
|
| 0,8 | ||||
| Расчётная скорость газов, м/c |
|
| 10,6 | ||||
| Динамическое давление, мм.вод.ст. |
| Рисунок 7-2 [5] | 4,9 | ||||
| Эквивалентный диаметр сечения |
|
| 0,89 | ||||
| Коэффициент сопротивления трения |
| Таблица 7-2 [5] | 0,02 | ||||
| Длина участка, м | l | Задано | 6,3 | ||||
| Два поворота на 30о | |||||||
| Коэффициент сопротивления поворота |
| Рисунки 7-16,17,19 [5] | 0,18 | ||||
| Площадь сечения, м2 |
|
| 0,8 | ||||
| Секундный объём газов, м3/c |
|
| 8,46 | ||||
| Расчётная скорость, м/c |
|
| 10,6 | ||||
| Динамическое давление, мм.вод.ст. |
| Рисунок 7-2 [5] | 4,9 | ||||
| Сопротивление поворота, мм.вод.ст. |
|
| 1,76 | ||||
| Поворот на 90о с изменением сечения | |||||||
| Коэффициент сопротивления поворота |
| Рисунки 7-16,17,19 [5] | 0,94 | ||||
| Отношение сечений |
|
| 1,5 | ||||
| Секундный объём газов, м3/c |
|
| 8,46 | ||||
| Расчётная скорость газов в сечении, м/c |
|
| 7,05 | ||||
| Таблица 6.2. (продолжение) | |||||||
| 1 | 2 | 3 | 4 | ||||
| Динамическое давление, мм.вод.ст. |
| Рисунок 7-2 [5] | 2,2 | ||||
| Сопротивление поворота, мм.вод.ст. |
|
| 2,07 | ||||
| Участок – от дымососа до дымовой трубы | |||||||
| Сопротивление трения | |||||||
| Секундный объём газов, м3/c |
|
| 8,46 | ||||
| Площадь сечения, м2 |
|
| 0,8 | ||||
| Расчётная скорость газов, м/c |
|
| 10,6 | ||||
| Эквивалентный диаметр сечения, м |
|
| 0,89 | ||||
| Длина участка, м | l | Задано | 22,5 | ||||
| Динамическое давление, мм.вод.ст. |
| Рисунок 7-2 [5] | 4,9 | ||||
| Коэффициент сопротивления трения |
| Таблица 7-2 [5] | 0,02 | ||||
| Сопротивление трения, мм.вод.ст. |
|
| 2,48 | ||||
| Поворот на 45о | |||||||
| Площадь сечения, м2 |
|
| 0,8 | ||||
| Коэффициент сопротивления поворота | x | Рисунки 7-16,17,19 [5] | 0,57 | ||||
| Секундный объём газов, м3/c |
|
| 8,46 | ||||
| Расчётная скорость газов, м/c |
|
| 10,6 | ||||
| Динамическое давление, мм.вод.ст. |
| Рисунок 7-2 [5] | 4,9 | ||||
| Сопротивление поворота, мм.вод.ст. |
|
| 2,79 | ||||
| Вход в дымовую трубу | |||||||
| Коэффициент сопротивления входа |
| Пункт 2-34 [5] | 0,62 | ||||
| Динамическое давление, мм.вод.ст. |
| Рисунок 7-2 [5] | 4,9 | ||||
| Сопротивление входа, мм.вод.ст. |
|
| 3,04 | ||||
| Участок – дымовая труба | |||||||
| Потери давления с выходной скоростью | |||||||
| Коэффициент сопротивления трубы |
| Пункт 2-44 [5] | 1,0 | ||||
| Расчётная скорость газов, м/c |
| Из расчёта дымовой трубы | 16 | ||||
| Динамическое давление, мм.вод.ст. |
| Рисунок 7-2 [5] | 37 | ||||
| Потери давления, мм.вод.ст. |
|
| 6,0 | ||||
| Сопротивление трения | |||||||
| Высота трубы, м | l | Из расчёта дымовой трубы | 30 | ||||
| Таблица 6.2. (продолжение) | |||||||
| 1 | 2 | 3 | 4 | ||||
| Диаметр трубы, м |
| 1,2 | |||||
| Коэффициент сопротивления трения |
| Таблица 7-2 [5] | 0,02 | ||||
| Сопротивление трения, мм.вод.ст. |
|
| 18,5 | ||||
| Самотяга дымовой трубы | |||||||
| Высота дымовой трубы |
| Задано | 30 | ||||
| Температура уходящих газов, оС |
| Задано | 140 | ||||
| Объёмная доля водяных паров в дымовых газах |
| Из теплового расчёта котла | 0,161 | ||||
| Значение самотяги на один метр высоты, мм.вод.ст. |
| Рисунок 7-26 [5] | 0,41 | ||||
| Самотяга дымовой трубы, мм.вод.ст. |
|
| 12,3 | ||||
| Среднее барометрическое давление, мм.рт.ст. |
| Рисунок 2-6 [5] | 760 | ||||
| Поправка на разницу плотностей дымовых газов и сухого воздуха при 760 мм.рт.ст. |
| Рисунок 7-26 [5] | 0,98 | ||||
| Суммарное сопротивление газового тракта, мм.вод.ст. |
|
| 132,02 | ||||
| Перепад полных давлений по тракту, мм.вод.ст. |
|
| 117,62 | ||||
| ВЫБОР ДЫМОСОСА | |||||||
| Коэффициент запаса по производительности |
| Таблица 4-1 [5] | 1,1 | ||||
| Расчётная производительность дымососа, м3/час |
|
| 33501,6 | ||||
| Коэффициент запаса по давлению |
| Таблица 4-1 [5] | 1,2 | ||||
| Расчётный напор дымососа, мм.вод.ст. |
|
| 141,144 | ||||
| Температура, для которой составлена характеристика, Сo |
| Рисунок 7-53 [5] | 100 | ||||
| Коэффициент пересчёта |
|
| 1,14 | ||||
| Приведённый напор, мм.вод.ст. |
|
| 160,9 | ||||
| Тип дымососа | ДН – 12,5 (n=1500 об/мин.) | ||||||
| ВЫБОР ВЕНТИЛЯТОРА | |||||||
| Расчётная производительность, м3/ч |
|
| 24076,8 | ||||
| Расчётный напор вентилятора, мм.вод.ст. |
|
| 220,32 | ||||
| Температура, для которой составлена характеристика, Сo |
| Таблица 14-1 [2] | 30 | ||||
| Коэффициент пересчёта |
|
| 1 | ||||
| Приведённый напор, мм.вод.ст. |
|
| 220,32 | ||||
| Тип вентилятора | ВДН – 11,2 (n=1500 об/мин.) | ||||||
; 
м; 
мм.вод.ст.
,
м
м 
;
¢
¢
В результате произведённого аэродинамического расчёта по напору и производительности были выбраны вентилятор ВДН–11,2 и дымосос типа ДН – 12,5.
Приложение
Основные технические характеристики паровых котлов типа ДЕ-10-14ГМ и ДЕ-25-14ГМ:
Таблица 3.1.
| Характеристика | ДЕ-10-14ГМ | ДЕ-25-14ГМ |
| Паропроизводительность, т/ч | 10 | 25 |
| Рабочее избыточное давление пара, МПа (кгс/см2) | 1,3 (13) | 1,3 (13) |
| Состояние пара | Насыщенный | Насыщенный |
| Температура питательной воды, Со | 100 | 100 |
| Общая поверхность нагрева, м2 | 149 | 270 |
| Водяной объём котла, м3 | 8,4 | 16,5 |
| Паровой объём котла, м3 | 2,0 | 2,6 |
| Тип газомазутной горелки | ГМ-7 | ГМП-16 |
| Расчётный расход топлива (газ), м3/ч | 718 | 1792 |
| Расчётный расход топлива (мазут), кг/ч | 673 | 1682 |
Основные данные тепловых расчётов котлов ДЕ (по данным ВТИ):
Таблица 3.2.
| НАИМЕНОВАНИЕ | ДЕ-10-14ГМ | ДЕ-25-14ГМ | ||
| Мазут | Газ | Мазут | Газ | |
| КПД котла, % | 98,85 | 92,15 | 91,35 | 92,79 |
| Расчётный расход топлива | 698 | 743 | 1736 | 1845 |
| Объём топочной камеры, м3 | 17,14 | 29 | ||
| Лучевоспринимающая поверхность нагрева | 38,96 | 60,46 | ||
| Полная поверхность стен топки | 41,47 | 64,22 | ||
| Коэффициент избытка воздуха на выходе из топки | 1,1 | 1,05 | 1,1 | 1,05 |
| Температура газов на выходе из топки | 1071 | 1109 | 1188 | 1240 |
| Тепловая нагрузка экранов |
|
|
|
|
| Видимое тепловое напряжение топочного объёма, |
|
|
|
|
| Расположение труб котельного пучка | Коридорное | 1 пучок – шахматное 2 пучок - коридорное | ||
| Расчётная поверхность нагрева | 117,69 | 1 пучок – 16,36 2 пучок – 196,0 | ||
| Сечение для прохода газов | 0,41 | 1 пучок – 1,245 2 пучок – 0,851 | ||
| Средняя скорость газов | 18,0 | 16,9 | 1 пучок – 24 2 пучок – 21,5 | |
| Коэффициент теплопередачи | 233,6 | 287,9 | 1 пучок – 398 2 пучок – 293,3 | |
| Температура газов за пучками | 306 | 264 | 1 пучок – 1010 2 пучок - 350 | |
| Тип чугунного экономайзера ВТИ | ВЭ-Х11-16п-2м | ВЭ-1Х-20п-3,0 | ||
| Поверхность нагрева | 236 | 808,2 | ||
| Средняя скорость газов | 8,0 | 7,37 | 7,6 | 7,0 |
| Коэффициент тепло- передачи | 57,7 | 73,8 | 55,85 | 71,61 |
| Температура воды на выходе из экономайзера | 133 | 130 | 152 | 145 |
| Температура газов за экономайзером | 172 | 143 | 172 | 140 |
, м2
, м2
,Со
, кДж/(м2/ч)
, 
, 
, м2
, м/с
, Со
, СоЛитература
1. Драганов Б.Х, Овчаренко Н.И, Теплотехніка Київ 2005 Інкос 503стр
2. Промышленная енергетика Журнал Промышленная энергетика. Москва.
3. Сушкин И.Н. Теплотехніка Москва Металлургия 1973 270стр
4. Головкин П.И. Энергосистема и потребители энергии Техника Киев 1978 130 стр.
5. Веников В.Л. Энергетические системы Москва "Высшая школа"1979,448с
6. Алабовский А.Н., Недужий И.А. Техническая термодинамика и теплопередача Киев «Высшая школа» 1990
7. Справочник проектировщика под ред. А.А.Николаева. – Проектирование тепловых сетей.-М.: 1965-360с.
Похожие работы
... у абонента, который всегда может быть сдросселирован. 2.2 Тепловой расчет толщины изоляционного материала Одним из способов повышения эффективности работы системы теплоснабжения промышленного предприятия является снижение потерь тепла при транспортировке теплоносителя к потребителям. В современных условиях эксплуатации потери тепла в сетях составляют до 20.. 25% годового отпуска тепла. При ...
... ; 2) определение характеристик сетевых и подпиточных насосов; 3) выбор схем присоединения теплопотребляющих установок к тепловой сети; 4) выбор средств авторегулирования; 5) разработка режимов эксплуатации систем теплоснабжения. 3.1 Определение расчётных расходов теплоносителя в тепловых сетях Суммарные расчётные расходы сетевой воды в двухтрубных тепловых сетях, открытых и закрытых ...
... район: G1=97,85 кг/с = 366.94 м3/ч, выбираем и устанавливаем параллельно 2 насоса К 160/20 и один К 90/20; 2-й жилой район: G2=161.41 кг/с = 605.29 м3/ч, установим в параллель 4 насоса К 160/20 Промышленное предприятие: G3= 73.96 кг/с = 277.35 м3/ч, выбираем 2 насоса КМ 45/30 Характеристики выбранных насосов: Насос Подача, м3/ч ...
... кг/с Gсет*(t1-t3)/ (i2/4,19-tкб)* 0,98 7,14 9,13 2,93 0,48 Р16 Количество конденсата от подогревателей сетевой воды Gб кг/с Дб 7,14 9,13 2,93 0,43 Р17 Паровая нагрузка на котельную за вычетом расхода пара на деаэрацию и на подогрев сырой воды, умягчаемой для питания ...
0 комментариев