Быстрый поиск

Дипломная работа: Проектирование котельной промышленного предприятия

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.

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., ; м; мм.вод.ст.			, где Таблица 7-2 [5]			4,07
Карман
Скорость воздуха на входе в рабочее колесо, м/с, м						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; 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.)

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
НАИМЕНОВАНИЕ	Мазут	Газ	Мазут	Газ
КПД котла, %	98,85	92,15	91,35	92,79
Расчётный расход топлива , кг/ч	698	743	1736	1845
Объём топочной камеры, м3	17,14		29
Лучевоспринимающая поверхность нагрева , м2	38,96		60,46
Полная поверхность стен топки , м2	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 ,Со	1071	1109	1188	1240
Тепловая нагрузка экранов , кДж/(м2/ч)
Видимое тепловое напряжение топочного объёма, ,
Расположение труб котельного пучка	Коридорное		1 пучок – шахматное 2 пучок - коридорное
Расчётная поверхность нагрева, м2	117,69		1 пучок – 16,36 2 пучок – 196,0
Сечение для прохода газов , м2	0,41		1 пучок – 1,245 2 пучок – 0,851
Средняя скорость газов м/с	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 , Со	306	264	1 пучок – 1010 2 пучок - 350
Тип чугунного экономайзера ВТИ	ВЭ-Х11-16п-2м		ВЭ-1Х-20п-3,0
Поверхность нагрева , м2	236		808,2
Средняя скорость газов , м/с	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 , Со	133	130	152	145
Температура газов за экономайзером , Со	172	143	172	140