Реконструкция котельной

   МИНИСТЕРСТВО  ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ

ФЕДЕРАЛЬНОЕ ГОСУДАРСТВЕННОЕ БЮДЖЕТНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ ВЫСШЕГО ПРОФЕССИОНАЛЬНОГО ОБРАЗОВАНИЯ
«ВОРОНЕЖСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ»
(ФГБОУВПО «ВГТУ»)

Факультет заочного образования

Кафедра теоретической и промышленной теплоэнергетики
Специальность 130301 – Промышленная теплоэнергетика



ВЫПУСКНАЯ КВАЛИФИКАЦИОННАЯ РАБОТА

Тема дипломного проекта: Реконструкция котельной . 


Пояснительная записка
Разработал

Е.Н.Семин

Подпись, дата
Инициалы, фамилия
Зав. Кафедрой

А.В. Бараков

Подпись, дата
Инициалы, фамилия
Руководитель

Ю.Н. Агапов

Подпись, дата
Инициалы, фамилия
Консультанты:





Нормоконтроль провел

Н.Н. Кожухов

Подпись, дата
Инициалы, фамилия









Воронеж 2018

ВОРОНЕЖСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ


 Факультет заочного образования


Кафедра теоретической и промышленной теплоэнергетики

Специальность 130301 – Промышленная теплоэнергетика

Студент группы  иПТ-42

Семин Евгений Николаевич




ЗАДАНИЕ
на выпускную квалификационную работу



1. Тема дипломного проекта: Реконструкция котельной
утверждена распоряжением по факультету № 6 от 13.02.2018 г.



2.Технические условия: по материалам преддипломной практики


3. Содержание (разделы, графические работы, расчеты и проч.)
  разделы: конструктивные особенности котла ДКВР-10-13; тепловой расчет  котла на газообразном топливе; поверочный расчет котла при его работе на жидком топливе.
  графические работы: компоновка котельного оборудования, котлоагрегат ДКВР-10-13 (продольный разрез), котлоагрегат ДКВР-10-13 (горизонтальный разрез), компоновка котельной, котлоагрегат ДКВР-10-13, экономайзер.






4. План выполнения дипломного проекта
с «13» марта 2012 г. по «28» мая 2012 г.

Название элементов проектной работы
%
Сроки
% выполн.
Подпись рук., консульт.
Описание оборудования
15
30.03.2012
100

Тепловой расчет котлоагрегата на газообразном топливе
25
13.04.2012
100

Поверочный расчет котлоагрегата на жидком топливе
25
27.04.2012
100


Руководитель дипломного проекта
	Агапов  Ю.Н.
	(подпись)	(Фамилия, имя, отечество)

5.Дипломный проект закончен
«28» мая 2018 г
	(подпись дипломника)
6. Пояснительная записка и все материалы просмотрены
	Оценка руководителя
	Агапов  Юрий Николаевич

	(подпись)	(Фамилия, имя, отчество)
Консультанты:

Нормоконтроль провел
	
                                         Н.Н. Кожухов

	(подпись)	(Фамилия, имя, отечество)






7. Допустить дипломника
	Семин Е.Н.
	(подпись)	(Фамилия, инициалы)
к защите дипломного проекта в Государственной аттестационной комиссии (протокол заседания кафедры № ___ от _________ 2018 г.)


8. Назначить защиту на
«21» июня 2018 г.


Заведующий кафедрой
	А.В. Бараков
	(подпись)	(Инициалы, фамилия)
Декан факультета
	М.Н. Подоприхин
	(подпись)	(Инициалы, фамилия)
     


РЕФЕРАТ

     Пояснительная записка 88 с., 11 рисунков, 7 таблиц, 13 источников.
     Ключевые слова: – котлоагрегат, топка, конвективная часть, экономайзер, продукты горения.
     Объект исследования или разработки – котлоагрегат   ДКВР-10-13.                                                                               
     Цель работы  – реконструкция котлоагрегата ДКВР-10-13.                                        
     Метод исследования и аппаратура –  в процессе дипломного проектирования  использовались стандартные методы исследования и аппаратура проверенная временем.
     Полученные результаты и их новизна – проведены тепловой расчет котлоагрегата ДКВР-10-13, работающего на газовом топливе.                                        
     Основные конструктивные, технологические и технико-эксплуатационные характеристики–номинальная производительность, параметры пара, объем топки и камеры догорания, габаритные размеры.
     Степень внедрения – результаты расчетов приведенные в дипломном проекте возможно будут учтены  при реконструкции новой котельной.
     Рекомендации по внедрению или итоги внедрения результатов – результаты расчетов приведенные в дипломном проекте рекомендуются  к внедрению при реконструкции котельной.
     Область применения – реконструкция котельной установки предприятия. 
     Экономическая эффективность или значимость работы – годовая экономия 505042  р/год.
     Прогнозные предположения о развитии объекта исследования –экономия топлива, увеличения количества производимого теплоносителя. 







Содержание

Задание на выпускную квалификационную работу                                                  2
Реферат                                                                                                                           4
Введение
7
1 Конструктивные особенности котла ДКВР-10-13
9
2 Поверочный расчет котлоагрегата при его работе на жидком топливе
11
   2.1 Расчет горения топлива
11
   2.2 Тепловой баланс и расход топлива котлоагрегата
15
   2.3 Расчет топочной камеры
18
   2.4 Расчет первого конвективного пучка
24
   2.5 Расчет второго конвективного пучка
35
   2.6 Расчет водяного экономайзера
45
3Тепловой расчет котла ДКВР-10-13 на газообразном топливе
49
   3.1 Расчет горения топлива
49
   3.2 Тепловой баланс и расход топлива котлоагрегата
54
   3.3 Расчет топочной камеры
57
   3.4 Расчет первого конвективного пучка
64
   3.5 Расчет второго конвективного пучка
74
   3.6 Расчет водяного экономайзера
84
Заключение  
89
Список литературы
90















     Введение
     
     В промышлености используются стационарные парогенераторы, предназначенные для выработки пара для технологических и бытовых потребителей, а так же в турбоагрегатах для выработки электроэнергии которые стандартизированы по параметрам и мощностям.
     Предусматривается 4 стадии параметров пара. В первой ступени давления насыщенного и слабого перегретого пара 0,88; 1,37; 2,35 МПа, производительность от 0,16 до 75 т/ч. Парогенераторы низкого давления предназначаются для выработки пара, используемого производственными и бытовыми потребителями. Во второй ступени давления 3,93 МПа, производительность от 10 до 75 т/ч, температура пара до 450 ?. Такие парогенераторы используются на электростанциях малой мощности. В третьей ступени давление перегретого пара  9,81; 13,7 МПа, температура пара 530, 560? С и производительность от 90 до 640 т/ч. В четвёртой ступени давление перегретого пара 25 мПа, температура пара 565 ? С и производительность 950, 1600, 2500 т/ч.
     В настоящее время выпускаются различные конструкции парогенераторов с естественной циркуляцией низкого давления, в том числе парогенераторов с дымогарными и жаровыми трубами, в которых продукты сгорания проходят внутри труб, а вода омывает их снаружи, и водотрубные парогенераторы, в которых испаряемая вода циркулирует в трубах, а продукты сгорания омывают наружную поверхность труб.
     Характерным для водотрубных парогенераторов малой производительности, используемых в промышленности, является следующие особенности: развитие конвективных испарительных поверхностей нагрева, что определяется тепловосприятием экранами и водяным экономайзером, меньшим, чем необходимо для испарения воды при низком давлении; завершение охлаждения продуктов сгорания в конвективном водном пучке или в водяном экономайзере, что возможно при низкой температуре питательной воды от 80 до 100 ?С и экономически оправданной повышенной температуре уходящих газов при малой паропроизводительности парогенераторов; отсутствие подогрева воздуха, что упрощает конструкцию парогенератора и допустимо при слоевом сжигании твёрдого топлива и факельном сжигании газа и мазута, двухбарабанная схема включения испарительных поверхностей нагрева и расположения обогреваемых опускных труб циркуляционного контура конвективного пучка в области низких температур газов; отсутствие устройства для  регулирования температуры перегретого пара.
     В данном дипломном проекте рассматривается котельная с котлоагрегатами ДКВР-10-13, топливом которых служит мазут, но в настоящие время имеется возможность перехода котельной на экологически более чистый, а так же экономически более выгодный вид топлива - природный газ. Это является возможным вследствие того, что топочная камера котла ДКВР предназначена как для сжигания мазута, так и сжигания газа. В дипломном проекте рассмотрен тепловой  расчёт при переходе на другой вид топлива.
     
     
     
     
     
     
     
     
     
     
     
     
     
     
     
     
     
     
     
     
     
     
     
     
      1 Конструктивные особенности котла ДКВР-10-13

      Конструктивная схема котлоагрегата ДКВР-10-13 характеризуется испарительной системой с естественной циркуляцией при наличии верхнего и нижнего продольно размещенных барабанов, экранов в топке и коридорного расположения труб в конвективных испарительных пучках, омываемых горизонтальным потоком газов при наличии нескольких его поворотов.
     Сварные барабаны имеют внутренний диаметр 1000 мм. В верхнем барабане размещены сепарационные устройства-жалюзи и кисти с перфорированными отверстиями. Боковые экраны выполнены из труб с шагом 80 мм, завальцованных вверху в барабан и приваренных снизу к коллекторам. В боковые экраны вода поступает из верхнего барабана по передним опускным трубам и из нижнего барабана по перепускным трубам. Имеется еще  фронтовой и задний экраны с шагом труб 130 мм. Трубы конвективных испарительных пучков диаметром 51 на 2,5 мм расположены коридорно. Опускными трубами циркуляционного контура являются последние по ходу газов ряды труб конвективного пучка. Топка разделена на две части: собственно топку и камеру дожигания, объем которой составляет до 20% общего объема топочной камеры.
     Для котлов ДКВР-10-13 применяются горелки типа ГМГ, предназначенные для совместного сжигания газа и мазута, а также и для раздельного их сжигания.
     На выходе из котлоагрегата устанавливают водяные чугунные экономайзеры ВТИ, которые предназначены для подогрева питательной воды только до температуры насыщения и устанавливаются индивидуально для каждого парогенератора.
     Все  необходимые характеристики парогенератора сведены в таблице 1.1.
     
Таблица 1.1 – Основные характеристики котла ДКВР-10-13 
Наименование характеристик
Единица измерения
Параметры
Номинальная производительность
т/ч
10
Требуемая производительность
т/ч
9,5
Продолжение таблицы 1.1
Наименование характеристик
Единица измерения
Параметры
Параметры пара:


температура
?С
насыщенный
 давление
мПа
0,7
Температура питательной воды
?С
100
Поверхность нагрева:


радиационная
м2
47,9
конвективная
м2
227
общая котла
м2
274,9
Объем:


паровой
м3
2,63
водяной
м3
9,11
Живое сечение для прохода газа в котельном пучке
м2
1,28
Объем топки и камеры догорания 
м3
39,12
Длина цилиндрической части барабана:


верхнего
мм
6325
нижнего
мм
3000
Количество кипятильных труб:


по оси барабана
шт
27+1экран
по ширине котла
шт
22
Общее количество кипятильных труб
шт
594
Габаритные размеры:


длина котла в тяжелой обмуровке
мм
6860
ширина котла в тяжелой обмуровке
мм
3830
Масса котла в объеме заводской поставки
т
15,9
   

     2 Поверочный расчет котла при его работе на жидком топливе
          2.1 Расчет горения топлива
     
     Топливо - мазут: сернистый.
     Состав рабочей массы жидкого топлива представлен в таблице 2.1

Таблица 2.1 – Состав рабочей массы жидкого топлива
Ср
Нр

ОH
WP
AP
83,8
11,2
1,4
0,5
3
0,1
     
          Низшая теплота сгорания QyP , МДж/кг, имеет значение QyP=39,73.
          
     2.1.1 Определяем теоретическое количество воздуха, м3/кг необходимое для полного сгорания топлива
          
                         ,	(2.1)



 м3/кг.

	2.1.2 Теоретический объем продуктов сгорания
     2.1.2.1 Теоретический объем водяных паров , м3/кг вычисляем по формуле 
     
	,	(2.2)

	 м3/кг.

	2.1.2.2 Теоретический объем трехатомных газов  м3/кг, вычисляем по формуле 
	, 	(2.3)   
                                              
	 м3/кг.

	2.1.2.3 Теоретический объем азота , м3/кг  вычисляют по формуле 

	,	(2.4)

	 м3/кг .

	2.1.3 Определяем коэффициент избытка воздуха и действительные  объемы продуктов сгорания.
	Примем  - коэффициент избытка воздуха в топочной камере. . Коэффициенты избытка воздуха за каждой поверхностью нагрева, после топочной камеры, определяем по следующей формуле

	,

	,

	.

	Расчет действительных объемов продуктов сгорания по газоходам котла сведены в таблицу.



Таблица 2.2 - Расчет действительных объемов продуктов сгорания по газоходам котла



Теоретический
объем


Расчетная

Газоход



формула
Топка фестон
I конве-ктивный пучок
II конве-ктивный пучок
Эконо-майзер
 Коэффициент избытка воздуха после поверхности нагрева

1,1
1,15
1,25
1,35


Средний коэф-фициент избыт-ка воздуха в га-зоходе повер-хности нагрева





1,1
1,125
1,2
1,3
Избыточное количество воздуха, м3/кг

1,045
1,306
2,098
3,135
Объем водяных паров, м3/кг

1,467
1,471
1,484
1,5
Полный объем продуктов сгорания, м3/кг

12,346
12,01
13,408
14,47
Объемная доля трехатомных газов

0,128
0,125
0,117
0,109
Объемная доля водяных паров

0,119
0,117
0,111
0,104
Суммарная объемная доля

0,247
0,242
0,228
0,213
     
        2.1.4 Определение энтальпии продуктов сгорания, энтальпия теоретического количества воздуха , кДж/м3 необходимого для горения, определяем по формуле 
     
.    
                                          
          Энтальпия теоретического объема продуктов сгорания Jr, кДж/кг представляет собой смесь газов при температуре .
          Расчет энтальпии сведен в таблицу.

Таблица 2.3 – Энтальпия продуктов сгорания 
Поверхность нагрева
Температура газов, ?С
,
кДж/м3
,
кДж/м3
,
кДж/м3
,    кДж/м3
Топочная камера,

2000
1900
1800
1700
1600
1500
1400
1300
1200
1100
1000
900
32127,48
30371,88
28616,28
26904,57
25192,86
23481,15
21769,44
20057,73
18389,91
16722,09
15054,27
13430,34
37923,05
35827,92
33716,89
31640,56
29570,30
27512,76
25489,91
23444,54
21440,48
19483,29
17538,80
15600,92
3212,75
3037,20
2861,63
2690,46
2519,30
2348,12
2176,94
2005,74
1839,00
1672,21
1505,43
1343,03
41135,80
38865,12
36578,52
34331,02
32089,61
29860,90
27666,85
25450,31
23279,48
21155,50
19044,23
16943,95
I конвективный пучок 
1000
900
800
700
600
500
400
300
15054,27
13430,34
11850,30
10270,26
8698,58
7171,84
5679,58
4221,80
17538,80
15600,92
13687,92
12064,02
9998,01
8231,30
6494,68
4802,49
2258,14
2014,55
1777,55
1540,54
1304,80
1075,78
851,94
633,27
19796,94
17615,47
15465,47
13604,56
11302,81
9307,08
7346,62
5435,76
II конвек-тивный пучок

400
300
200
5679,58
4221,80
2791,20
6494,68
4802,42
3161,49
1419,90
1055,50
697,80
7914,58
5858,00
3859,29
Водяной экономайзер

300
200
100
4221,80
2791,20
1386,72
4802,49
3161,49
1563,06
1477,63
976,92
485,35
6280,12
4138,41
2048,41


	
     2.2 Тепловой баланс и расход топлива котлоагрегата.

	2.2.1 Определяем располагаемое тепло для жидкого  топлива , кДж/кг 
по формуле

	,	(2.5)   
  
     где - низшая теплота сгорания из таблицы, кДж/м3 .  кДж/м3 [1];
	     - тепло, внесенное в котельный агрегат воздухом при подогреве его вне агрегата каким-либо теплоносителем, без подогрева. ;
               - физическое тепло внесенное топливом, кДж/кг.
	,	(2.6)
	где СТА – удельная теплоемкость мазута, кДж/(кг·К).

	,

	 кДж/(кг·К),

	 кДж/кг,

	 кДж/кг.

	2.2.2 Определяем потери тепла с уходящими газами q2, % 

	,	(2.7)
	где Jух - энтальпия уходящих газов, кДж/кг. Jух=3302 кДж/кг, при ; 
                   -  энтальпия теоретического объема холодного воздуха при tв=30?С,   кДж/кг, находится по формуле. 

	,	(2.8)

	где   – энтальпия 1 м3 воздуха, кДж/(м3·К). =38,6 кДж/(м3·К) [1].

	 кДж/кг,

                 q4 – потери тепла от механической неполноты горения, q4=0, для газообразного топлива их нет          

	 %.

	2.2.3 Потери теплоты от химической неполноты горения q3, % находим  по (1) и (2) из таблицы 5-4[1]

q3=1,5 %.

     2.2.4 Определяем потери тепла от наружного охлаждения q5, %  по таблице  4-1[1]
     
	q5=1,7 %.

	2.2.5 Определяем потери тепла со шлаком q6,  %, принимаем q6=0 %.
	2.2.6 Определим КПД котла Брутто ?бр, %, из уравнения  обратного теплового баланса
	,	(2.9)

	 %.

	2.2.7 Определим расход топлива подаваемого в топку В, кг/с по следующей формуле

	,	(2.10)

     где DНП – количество вырабатываемого насыщенного пара и отданного потребителя, т/ч. DНП=9,5 т/ч=2,64 кг/с , по исходным данным; 
                  DПР – расход продувочной воды, кг/с подробнее пункт 3.2.7.
     
      кг/с,
     
         где iнп– энтальпия насыщенного пара, кДж/кг. iнп=2762,9 кДж/кг, при 
р=0,7 МПа берем из [4]; 
                iкпн– энтальпия кипящей воды в барабане, кДж/кг. iкпн=697,01 кДж/кг, берем из [4];            
           iпв – энтальпия питательной воды на входе в водяной экономайзер, кДж/кг. iпв=419,6 кДж/кг ,берем из [4] по tпв=100?С.      
	 кг/с.
     Для жидкого  топлива
     
	Вр=В(1-(q4/100)),

	ВР=В=0,172 кг/с.

     2.2.8 Для последующих расчетов определяем коэффициент сохранения тепла по формуле
     
                                                  ,
     
	.

     2.3 Расчет топочной камеры
     
     Эскиз топки и ее габаритные размеры будем брать с рисунка 3.1.
     2.3.1 Задаемся температурой продуктов сгорания на выходе из топочной камеры 
      ?С.
     
     2.3.2 Для принятой температуры определяем энтальпию продуктов сгорания на выходе из топки по таблице 3.3
     
      кДж/кг.
     
     2.3.3 Подсчитаем полезное тепловыделение в потоке QТ,  кДж/кг  по следующей формуле
     
	,	(2.11)

    где QВ – тепло холодного воздуха, присосанного в топочною камеру, кДж/кг.
     
	,	(2.12)

	 кДж/кг,
	 кДж/кг.

     2.3.4 Определяем коэффициент тепловой эффективности экранов 
     
	,	(2.13)

     где  по [1] – коэффициент загрязнения топочных экранов для мазута. , . Значение углового коэффициента X определяем по рисунку 5-36[1]; dпар– диаметр экранированных труб, м. dпар=0,051 м. Sпер – шаг экранных труб задних и передних экранов, мм. Sпер=Sзад=130 мм, l – расстояние от оси трубы до стены, мм. l=40 мм ? 0,8d=40,8 мм.
     S/d – относительный шаг экранных труб, S/d=130/51=2,55 , отсюда следует, что Х=0,74, .
     Поверхность передней и задней стен Fст.пер, Fст.зад, м2 . Определяем по 
рисунку 3-1

	Fст.пер=2,81·5=14,05 м2, Fст.зад=2·0·2,81+2,14·2,81+1·2,81=14,44 м2.

     Боковые экраны
     
     Sбок=80 мм,  S/d=80/51=1,57 , Х=0,92, .
     
     По рисунку 2.2 определяем Fст.бок, м2
     
	 м2.

Поворотная камера
S/d=110/51=2,16, Х=0,82, ,

	 .

	Поверхность потока, включая поворотную камеру
 Fпот  – поверхность пода топки и поворотной камеры, м2. Fпот=(2,24+0,8)·2,81=
=8,542 м2                                                                                       
 Fпг.пк – коэффициент тепловой эффективности ?=0 для этих поверхностей, м2. Fпг.пк=2,81·3+0,8·2,81=0,678 м2
	Найдем общую площадь , м2 по следующей  формуле

	 м2,

.

	Найдем объем топочной камеры VT, м3

	 м3.

     2.3.5 Эффективная толщина излучающего слоя S, м находится по формуле 

	,	(2.14)

	где - из пункта 2.3.4 предыдущей главы, м3.  м3.

	 м.

     2.3.6 Определим коэффициент ослабления лучей k, 1/(м· мПа) по следующей формуле 
     
	,	(2.15)

     где rП - суммарная, объемная доля трехатомных газов. rП=0,247, берем из таблицы 2.2 .
     


          где  рп  - парциальное давление трехатомных газов, мПа. равное

	,	(2.16)

	 мПа.

      где   -  объемная доля водяных паров, из таблицы 2.2, ;
                    – абсолютная температура на выходе из топочной камеры, К.  

К,


1/(м·мПа),

                               	(2.17)

     где  СР – процентное содержание углерода  в рабочей массе мазута;
                 Н Р - процентное содержание водорода  в рабочей массе мазута.

	 1/(м·МПа),

	 1/(м·МПа).
	
     2.3.7  Подсчитаем степень черноты факела аф, по формуле 
     
	,	(2.18)

	где т – коэффициент характеризующий долю топочного объема, заполненного светящейся частью факела, т=0,55; 
                 асв,аr – степень черноты светящейся части факела и не светящихся трехатомных газов, какой обладает би факел при заполнении всего топочного объема соответственно только светящимися или только несветящимися трехатомными газами.

	,	(2.19)

	,

	,	(2.20)

	,

	.

	2.3.8 Определим степень черноты топки аТ

	

	2.3.9 Определим параметр М в зависимости  от относительного положения максимума температуры пламени по высоте горелки

	,	(2.21)

,

,

	.

	Вычислим среднюю, суммарную теплоемкость продуктов сгорания VCcр, кДж/(кг·К) на 1 кг жидкого топлива при нормальных условиях

	,	(2.22)

QT=Ja=39773,76 кДж/кг.

      где Та – теоретическая температура горения, К. 

Та=1940+273=2213 К,

                  - температура на выходе из топки, принятая по предварительной оценке, К. =1173 К.

	 кДж/(кг·К).

     Определим действительную температуру на выходе из топочной камеры , ?С по монограмме - рисунку 5-40[1] или по формуле

	

	 ?С.

          Определим количество теплоты отданное  продуктами сгорания экранной поверхности нагрева Qп, кДж/кг, по формуле 

                   кДж/кг.                              (2.23)

          Полученная на выходе из топки температура, отличается от принятой ранее ( из пункта 2.3.1) меньше чем на 100 ?С, расчет можем считать окончательным.
	Определим удельную нагрузку топочного объема qv, кВт/ м3, по формуле 

                       кВт/ кг ? ,                                  (2.24)

     где  из таблицы 5-4[1], кВт/ м3. =400 кВт/ м3.
     
     2.4 Расчет первого конвективного пучка

	2.4.1 По чертежу определим конструктивные характеристики рассчитываемого конвективного газохода. Число рядов труб
	- вдоль оси котла Z1, шт. Z1=16 шт,
	- поперек оси котла Z2, шт. Z2=22 шт.
	Диаметр труб 
 мм.

	Расчетные шаги труб:
	- продольный S1, м. S1=0,1 м,
	- поперечный S2, м. S2=0,11 м.
	Найдем общее число труб расположенных в газоходе n1, шт, по формуле 

	                                                     шт.                                                  (2.25)

	2.4.1.1 Определяем площадь поверхности нагрева, расположенной в рассчитываемом газоходе HI, м2 по следующей формуле

	,	  (3.26)

	где - длина труб расположенных в газоходе, м.

	,	(3.27)

	 м,

	 м2.

	2.4.1.2 По конструктивным данным подсчитываем относительный поперечный и относительный продольный шаги, относительно направления движения потока и , по формулам 2.28 и 2.29 соответственно

      	                                                                                      (2.28)

      	                                                .                                             (2.29)

	2.4.1.3 Определим площадь живого сечения F, м2 для прохода продуктов сгорания

		(2.30)

	где  a, м и b, м – размеры газохода в расчетных сечениях. a=1,6 м, b=2,1 м;
                 – длина проекции труб, м. =2,1 м.

	 м2.

	2.4.2 Предварительно задаемся значениями температуры продуктов сгорания после рассчитываемого газохода. В дальнейшем весь расчет будем вести для двух предварительно принятых температур , . , .
	2.4.3 Определяем тепло, отданное продуктами сгорания Qб, кДж/кг по формуле

	,	(2.31)

	где У – смотреть пункт 2.2.8. У=0,982;
                , кДж/кг –  из таблицы 2.3, при .  кДж/кг, ;
                 ?- на входе в поверхность нагрева, .  ?=1,15, =0,05;
                , кДж/кг при tв, ?С из таблицы 2.3. ,  кДж/кг, tв=30?С;
	      - энтальпия продуктов сгорания на выходе из поверхности нагрева, кДж/кг находим из таблицы 2.3 

	 кДж/кг, 

	 кДж/кг,

	 кДж/кг,

	 кДж/кг.

	2.4.4 Вычисляем расчетную температуру потока продуктов сгорания в газоходе , ?С по формуле 

	                                                ?C,                                          (2.32)

	?C.

	2.4.5 Определяем температурный напор ?t, ?C

	,	(2.33)

	где tк- температура кипения воды при давлении в парогенераторе р, МПа, из таблицы [4]: tк,  ?C. р=0,7 МПа, tк=165 ?C.

	?C,

	?C.

	2.4.6  Подсчитаем среднюю скорость продуктов сгорания в газоходе , м/с по следующей формуле

	,	(2.34)

	где BP – расчетный расход топлива, кг/с;
                 F – площадь живого сечения для прохода продуктов сгорания, м2;
                 Vr– объем продуктов сгорания на 1 кг мазута, таблица 2.2, м3/кг.

	 м/с,

	 м/с.

	2.4.7 Определим коэффициент теплоотдачи конвекцией от продуктов сгорания к поверхности нагрева ?к, Вт/(м2·К)

	,	(2.35)

	где - коэффициент теплоотдачи, определенный по монограмме рисунка 6-4[1], Вт/(м2·К);
                 Cz, см – поправка на число рядов труб по ходу продуктов сгорания из рисунка 6-4[1]. Cz =1 см;
                 Cs, см – поправка на геометрическую компоновку пучка, определяем по рисунку 6-4[1]. Cs=1 см;    
                 CФ – коэффициент, учитывающий влияние изменений  физических параметров потока, определяется из рисунка 6-4[1], с учетом объемной доли водяных паров, - из таблицы 2.2 и - расчетной температуре. =0,117.

	 Вт/(м2·К),  Вт/(м2·К),

	, ,

	 Вт/(м2·К), 

	  Вт/(м2·К).

	2.4.8 Вычислим степень черноты газового потока а, по монограмме рисунка 5-39[1]. Для этого вычислим  суммарную оптическую толщину , 1/МПа

	,	(2.36)

	где rп – суммарная объемная доля из таблицы 2.2;
                 р – давление в газоходе без поддува, МПа.  р=0,1;
                  – коэффициент ослабления лучей золовыми частицами, нет золы, =0;
                 S – толщина излучающего слоя для гладкотрубных пучков, м.

	,	(2.37)

	 м.

                  - коэффициент ослабления трехатомных газов, 1/(м·МПа)

		(2.38) 

	

	1/(м·МПа), 

	

	1/(м·МПа),

	,

	.

	По рисунку 5-39[1] следует, что: а1=0,135, а2=0,143.
	2.4.9 Определим коэффициент теплопроводности, учитывающий передачу тепла излучением в конвективной поверхности нагрева  ?л, Вт/(м2·К)

	,	(2.39)

	где - коэффициент теплоотдачи, определяем по монограмме рисунку 6-7[1];
                 а – степень черноты;
                 - коэффициент, определяется по рисунку 6-7[1].
	С учетом температуры загрязненной стенки:  t, ?C – средняя температура охлаждающей среды, принимается равной температуре насыщения при р МПа  в парогенераторе. При сжигании жидкого топлива ?t принимается 60 ?C, отсюда находим. t=165 ?C, р=0,7 МПа  

	?C,

	 Вт/(м2·К),   Вт/(м2·К),

	, ,

	 Вт/(м2·К),

	  Вт/(м2·К).

	2.4.10 Подсчитаем суммарный коэффициент теплоотдачи от продуктов сгорания к поверхности нагрева ?, Вт/(м2·К) по формуле 

	                                            Вт/(м2·К),                               (2.40)

	     Вт/(м2·К).

	2.4.11 Вычисляем коэффициент теплопередачи K, Вт/(м2·К)

	,	(2.41)

	где  – коэффициент омывания. =1;
                  - коэффициент загрязнения, зависит от рода сжигаемого топлива, скорости перемещения дымовых газов, диаметра труб и их расположения, среднее значение для жидкого топлива 0,015, из таблицы 4-3[2].

	 Вт/(м2·К),

	 Вт/(м2·К).

	2.4.12 Количество тепла воспринятое поверхностью нагрева, на 1 кг  сжигаемого топлива QT,  кДж/кг равно

	,	(2.42)

	где - температурный напор, ?C

	,	(2.43)

	где - большая и меньшая разность температур, ?C находим по рисунку  

	 ?C,
	?C,

?C,


                                                              




          

  Рисунок 2.1 – Температурный график

	     ?C,

	?C,

	 кДж/кг,

	 кДж/кг.

     2.4.13 По принятым двум значениям температуры, и полученным двум значениям,  производится графическая интерполяция  для определения температуры продуктов сгорания после поверхности нагрева. Для этого строится зависимость , показанная на рисунке 2.2. Точка пересечения прямых показывает температуру продуктов сгорания , ?C.  ?C. Так как найденное значение температуры отличается больше чем на 50 ?C от одного из принятых предварительно, то для завершения расчета определим  , заново определим коэффициент теплопередачи.

	 ?C,   кДж/кг, 

     тепло, отданное продуктами сгорания Qб, кДж/кг формула 
     
	                кДж/кг,             (2.44)

          Вычисляем расчетную температуру потока продуктов сгорания в газоходе 
, ?С по формуле

	,	(2.45)

	?C.

	Найдем - температурный напор, ?C

	 ?C.

	Подсчитаем среднюю скорость продуктов сгорания в газоходе , м/с

	 м/с.

     Определим коэффициент теплоотдачи конвекцией от продуктов сгорания к поверхности нагрева ?к, Вт/(м2·К)

	 Вт/(м2·К), ,

	 Вт/(м2·К). 

	Вычислим степень черноты газового потока а. Для этого вычислим  суммарную оптическую толщину , 1/МПа

	 

	1/(м·МПа),

	.

	По рисунку 5-39[1] следует, что: а=0,14 
	Определим коэффициент теплопроводности, учитывающий передачу тепла излучением в конвективной поверхности нагрева  ?л, Вт/(м2·К)	

	 Вт/(м2·К), ,

	 Вт/(м2·К).

	Подсчитаем суммарный коэффициент теплоотдачи от продуктов сгорания к поверхности нагрева ?, Вт/(м2·К):
	Вычисляем коэффициент теплопередачи K, Вт/(м2·К)

	 Вт/(м2·К).

     Количество тепла воспринятое поверхностью нагрева, на 1 кг  сжигаемого топлива QT,  кДж/кг

	 кДж/кг,
	Рассчитаем погрешность по следующей формуле

	 %.

	0,64 % ? 2 % - погрешность менее двух процентов, расчет окончен.



Рисунок 2.2 – Графическое определение расчетной температуры первого газохода
     
     
     
     
     
     2.5 Расчет второго конвективного пучка

	2.5.1 По чертежу определяем конструктивные характеристики рассчитываемого газохода
      Число рядов труб:
	- вдоль оси котла Z1, шт, Z1=11 шт,
	- поперек оси котла Z2, шт. Z2=22 шт.
	Расчетные шаги труб:
	- продольный S1, м, S1=0,1 м,
	- поперечный S2, м. S2=0,11 м.
	Размеры газохода в расчетных сечениях

a=1,075 м и b=2,1 м .

 	2.5.1.1 Определяем площадь поверхности нагрева, H, м2 по формуле 

	                                                        м2.                                          (2.46)

     Найдем общее число труб расположенных в газоходе n2, шт.  по формуле 
     
	                                                        шт.                                             (2.47)

     2.5.1.2 По конструктивным данным подсчитываем относительный поперечный и относительный продольный шаги, относительно направления движения потока и , по формулам 2.48 и 2.49 соответственно
     
	                                                                                                      (2.48)

  	                                                    .                                              (2.49)
     2.5.1.3 Определим площадь живого сечения F, м2 для прохода продуктов сгорания по формуле 
     
	                                           м2.                               (2.50)
     2.5.2 Предварительно задаемся значениями температуры продуктов сгорания. В дальнейшем весь расчет будем вести для двух предварительно принятых температур и по предыдущим формулам , ?С, , ?С.  ?С,  ?С.
     2.5.3 Находим тепло,  отданное продуктами сгорания Qб, кДж/кг по формуле
     
	,	(2.51)

     где У – смотреть пункт 2.2.8. У=0,982;
                ,  кДж/кг –  из таблицы 2.3 при , ?С.  кДж/кг,  ?С
                 ? на входе в поверхность нагрева, . ?=1,25, =0,1;  
                , кДж/м3 при tв, ?С из таблицы 2.3. кДж/м3, tв=30 ?С;
	      - энтальпия продуктов сгорания на выходе из поверхности нагрева, кДж/кг находим из таблицы 2.3.

 кДж/кг,

 кДж/кг,

 кДж/кг,

 кДж/кг.

	2.5.4 Вычисляем расчетную температуру потока продуктов сгорания в газоходе , ?С по формуле 	
	                                               ?C,                                            (2.52)

                                              ?.

	2.5.5 Определяем температурный напор ?t, ?C

	,
	
	где tк- температура кипения воды при давлении в парогенераторе р, МПа, из таблицы [4]: tк=165 ?C,  р=0,7 МПа.

	?C,

	?C.

	2.5.6  Подсчитаем среднюю скорость продуктов сгорания в газоходе , м/с по следующей формуле

	,	(2.53)

	где BP – расчетный расход топлива, кг/с;
                VГ – объем продуктов сгорания на 1 кг топлива, таблица 2.2,  м3 /кг;
                F – площадь живого сечения для прохода продуктов сгорания, м2.

	 м/с,

	 м/с.

     2.5.7 Определим коэффициент теплоотдачи конвекцией от продуктов сгорания к поверхности нагрева ?к, Вт/(м2·К)
	,

	где - коэффициент теплоотдачи, определенный по монограмме рисунка 6-4[1], Вт/(м2·К);
                 Cz, см – поправка на число рядов труб по ходу продуктов сгорания из рисунка 6-4[1]. Cz =1 см;
                Cs, см – поправка на геометрическую компоновку пучка, определяем по рисунку 6-4[1]. Cs=1 см;
                CФ – коэффициент, учитывающий влияние изменений  физических параметров потока, определяется из рисунку 6-4[1], с учетом объемной доли водяных паров, - из таблицы 2.2 и - расчетной температуре. =0,111.

 Вт/(м2·К),  Вт/(м2·К),

, ,

 Вт/(м2·К),

 Вт/(м2·К).

	2.5.8 Вычислим степень черноты газового потока а, по монограмме рисунку 5-39[1]. Для этого вычислим  суммарную оптическую толщину , 1/МПа

	,	(2.54)

	где rп – суммарная объемная доля из таблицы 2.2;
                 – коэффициент ослабления лучей золовыми частицами, нет золы. =0;
                 р – давление в газоходе без поддува, МПа. р=0,1;
                S – толщина излучающего слоя для гладкотрубных пучков, м.

	                            м,                    (2.55)

                 - коэффициент ослабления трехатомных газов, 1/(м·МПа) формула 



                              1/(м·МПа),                                        (2.56)



 1/(м·МПа),

,

.

	По рисунку 5-39[1] следует, что: а1=0,148, а2=0,156.
	2.5.9 Определим коэффициент теплопроводности, учитывающий передачу тепла излучением в конвективной поверхности нагрева  ?л, Вт/(м2·К)

	,	(2.57)

	где - коэффициент теплоотдачи, определяем по монограмме рисунку 6-7[1];
                 а – степень черноты;
                - коэффициент, определяется по рисунку 6-7[1].
	С учетом температуры загрязненной стенки:  t, ?C – средняя температура охлаждающей среды. t=165 ?C, принимается равной температуре насыщения при 
р, МПа  в парогенераторе. р=0,7 МПа. При сжигании мазута ?t принимается 60 ?C, отсюда находим

	?C,

	 Вт/(м2·К),   Вт/(м2·К),

	, ,

	 Вт/(м2·К),

	  Вт/(м2·К).

	2.5.10 Подсчитаем суммарный коэффициент теплоотдачи от продуктов сгорания к поверхности нагрева ?, Вт/(м2·К) находим по формуле 

                                                                                                                  (2.58)

 Вт/(м2·К),

	    Вт/(м2·К).

	2.5.11 Вычисляем коэффициент теплопередачи K, Вт/(м2·К)

	,	(2.59)

	где  – коэффициент омывания, =1;
                 .......................