Проект парового котла з природною циркуляцією

Работа из раздела: «Физика и энергетика»

Вступ

На даний час близько 60% електроенергії в світі виробляється на теплових електростанціях у теплосилових циклах парових турбін, пар для яких генерується енергетичними паровими котлами. І хоча сучасні світові тенденції напрямлені в сторону зростання частки атомної енергетики, задачі підвищення ефективності теплових паротурбінних циклів залишаються досить актуальними.

Метою даної роботи є проект парового котла з природною циркуляцією паропродуктивністю 50 т/год температурою та тиском перегрітої пари відповідно 440 0С та 4 МПа без проміжного перегріву. Котел спроектований на основі прототипу котла ГМ-50-1. Призначений для спалювання природного газу.

1. Опис конструкції котельного агрегату і принцип його роботи

Котельний агрегат Е-50-4-440Г призначений для генерації пари з наступними параметрами: тиск пари температура перегрітої пари , паропродуктивність . Вид палива - природний газ. Поздовжній розріз котлоагрегата зображено на рисунку 1.1.

Продукти згоряння палива одразу після виходу з топки проходять фестон, що представляє собою розріджений трьохрядний пучок труб (60Ч3 мм)заднього топкового екрану.

Стельовий пароперегрівач призначений для зняття теплоти переважно шляхом променистого теплообміну. Складається з 65-ти труб 32Ч3 мм, розташованих в один ряд.

Труби конвективного пароперегрівача розміщені горизонтальним змієвиком у шаховому порядку, мають діаметр 32Ч3 мм і поперечний крок 75 мм. Площа поверхні складає 145,8 м2. В конвективному пароперегрівачі пара перегрівається до необхідних .

За пароперегрівачем розташований водяний економайзер киплячого типу, виконаний у вигляді двох блоків гладкотрубних змієвиків. Рошташування труб - шахове, діаметр 28Ч3 м, поперечний крок труб - 70 мм, поздовжній - 50 мм. Живильна вода поступає в водяний економайзер з температурою і нагрівається до температури насичення .

Нагріта вода після економайзера подається по трубам в барабан, що являє собою циліндричну ємкість, в якій відбувається процес відділення парової фази від рідкої. До барабану підводяться підйомні екранні та опускні труби. Рідка фаза рухається по опускним трубам в нижній колектор, а потім по екранним підйомним трубам піднімається вгору в барабан. Рух середовища грунтується на принципі природної циркуляції, що виникає за рахунок різниці густин в

підйомних і опускних трубах. Різниця густин в свою чергу виникає за рахунок того, що підйомні екранні труби обігріваються димовими газами, а отже густина робочого тіла в них менше, ніж в опускних трубах.

Трьохходовий стальний повітропідігрівник цілком розташовано в окремій (підйомній) шахті. Повітропідігрівник представляє собою утилізаційну поверхню нагріву, призначену для зниження температури газів, що відходять, внаслідок чого підвищується ККД котельного агрегату. Гаряче повітря, яке подається в топку, покращує процес займання та горіння палива, підвищує температуру продуктів згорання, що сприяє зниженню втрат від хімічного та механічного недопалу. Проходячи через повітряпідігрівник, повітря нагрівається до . Для забезпечення більшої компактності використано труби 33Ч1,5 м з поперечним і поздовжнім кроками відповідно 43 та 33 мм.

Обмуровка топочної камери - цегляна з обв'язочним каркасом, поворотного і опускного газоходів, виконана із вогнестійкого бетону, а газоход водяного економайзеру має металічні стіни та теплову ізоляцію.

2. Тепловий розрахунок парового котла

2.1 Вихідні дані для розрахунку

Таблиця 2.1 - Вихідні дані

Прототип	ГМ-50-1
Паливо	Природний газ трубопроводу Уренгой-Вужгород
Паропродуктивність , т/год	50
Тиск перегрітої пари , МПа	4
Температура перегрітої пари	440
Температура гарячого повітря	270
Температура димових газів на виході з котельної установки	125
Температура живильної води на вході в економайзер	165
Температура повітря в навколишньому середовищі	30
Продувка P, %	2,5

Таблиця 2.2 - Розрахункові характеристики палива (Табл. IV стор. 140 [1])

Назва газопроводу	Склад газу по об'єму, %	Нижча теплота згоряння,

Уренгой-Вужгород	98,9	0,12	0,01	0,01	0,06	0,9	35,59

2.2 Газовий розрахунок котельного агрегату

2.2.1 Розрахунок теоретичного об'єму повітря і димових газів

Таблиця 2.3 - Теоретичні об'єми газів

Величина	Поз-на-чен-ня	Розрахункова формула	Резуль-тат,
Теоретична кількість сухого повітря, необхідного для повного спалювання палива			9,440746
Tеоретичний об'єм азота			7,467189
Теоретичний об'єм трьохатом-них газів			0,9927
Теоретичний об'єм водяної пари			2,146896
Теоретичний об'єм продуктів згорання			10,606785

2.2.2 Розрахунок коефіцієнтів надлишку повітря та присосів

Таблиця 2.4 - Присоси повітря та коефіцієнти надлишку повітря

Газохід, поверхня нагріву	Коефіцієнт надлишку повітря за поверхнею або газоходом,	Присос повітря в газоході або поверхні нагріву,
Топка	=1,1	= 0,08
Фестон	=1,1	= 0
Стельовий пароперегрівач	=1,1	= 0
Пароперегрівач	=1,115	= 0,015
Водяний економайзер	=1,195	= 0,08
Повітропідігрівник	=1,255	= 0,06

2.2.3 Розрахунок дійсних об'ємів газів, об'ємні долі газів

Таблиця 2.5 - Дійсні об'єми газів та об'ємні долі газів

Назва величини та розрахункова формула	Топка, Фестон, С.П.П.	Паро-перегрівач	Водяний економайзер	Повітро-підігрівник
Коефіцієнт надлишку повітря	1,1	1,115	1,195	1,255
Середній коефіцієнт надлишку повітря поверхні нагріву	1,1	1,1075	1,155	1,225
Дійсний об'єм водяних парів	2,1621	2,1632	2,1705	2,1811
Повний об'єм газів	11,5661	11,6380	12,0937	12,7652
Об'ємна частка	0,0858	0,0853	0,0821	0,0778
Об'ємна частка	0,1869	0,1859	0,1795	0,1709
Сумарна частка та	0,2728	0,2712	0,2616	0,2486

Таблиця 2.6 - Ентальпії продуктів згоряння у частинах газового тракту

			Частини газового тракту і коефіцієнти надлишку повітря
			Топка/Фестон/ C.П.П	Пароперегрівач	Водяний економайзер	Повітро-підігрівник

			І	?І	І	?І	І	?І	І	?І
100	1246,18	1462,68	1587,30	-	1605,99	-	1705,69	-	1780,46	-
200	2511,24	2948,52	3199,64	1612,34	3237,31	1631,32	3438,21	1732,52	3588,89	1808,43
300	3804,62	4476,07	4856,53	1656,89	4913,60	1676,29	5217,97	1779,76	5446,25	1857,36
400	5116,88	6045,53	6557,22	1700,69	6633,97	1720,37	7043,32	1825,35	7350,34	1904,09
500	6457,47	7651,58	8297,33	1740,11	8394,19	1760,22	8910,79	1867,46	9298,23	1947,90
600	7835,82	9292,75	10076,33	1779,00	10193,87	1799,68	10820,73	1909,95	11290,88	1992,65
700	9242,49	10976,79	11901,03	1824,70	12039,67	1845,80	12779,07	1958,34	13333,62	2042,74
800	10668,04	12755,04	13821,85	1920,81	13981,87	1942,20	14835,31	2056,24	15475,39	2141,77
900	12093,60	14490,34	15699,70	1877,86	15881,11	1899,24	16848,59	2013,28	17574,21	2098,82
1000	13556,91	16298,58	17654,27	1954,57	17857,63	1976,52	18942,18	2093,59	19755,60	2181,38
1100	15057,99	18110,79	19616,59	1962,32	19842,46	1984,83	21047,10	2104,92	21950,58	2194,99
1200	16559,07	19929,09	21584,99	1968,40	21833,38	1990,92	23158,11	2111,00	24151,65	2201,07
1300	18230,08	21800,90	23623,91	2038,91	23897,36	2063,98	25355,77	2197,66	26449,57	2297,92
1400	19598,99	23709,69	25669,59	2045,68	25963,58	2066,22	27531,49	2175,73	28707,43	2257,86
1500	21137,83	25603,64	27717,43	2047,84	28034,49	2070,92	29725,52	2194,03	30993,79	2286,36
1600	22686,11	27528,62	29797,23	2079,80	30137,52	2103,03	31952,41	2226,89	33313,58	2319,79
1700	24224,95	29467,14	31889,64	2092,41	32253,01	2115,49	34191,01	2238,60	35644,51	2330,93
1800	25763,80	31423,87	34000,25	2110,61	34386,71	2133,69	36447,81	2256,80	37993,64	2349,13
1900	27349,84	33400,85	36135,83	2135,59	36546,08	2159,38	38734,07	2286,26	40375,06	2381,42
2000	28926,45	35369,11	38261,75	2125,92	38695,65	2149,57	41009,77	2275,70	42745,35	2370,29
2100	30578,58	37360,80	40418,65	2156,90	40877,33	2181,68	43323,62	2313,85	45158,33	2412,98
2200	32089,10	39358,92	42567,83	2149,18	43049,17	2171,84	45616,30	2292,68	47541,64	2383,31
2300	33712,90	41361,47	44732,76	2164,93	45238,46	2189,29	47935,49	2319,19	49958,26	2416,62
2400	35308,39	43374,63	46905,47	2172,70	47435,09	2196,64	50259,76	2324,28	52378,27	2420,00
2500	36913,32	45386,63	49077,96	2172,49	49631,66	2196,57	52584,73	2324,96	54799,53	2421,26

Ентальпії теоретичних об'ємів повітря і продуктів згоряння при розрахунковій температурі визначаються за формулами:

, ; ,.

Ентальпія димових газів: , .

2.3 Тепловий баланс котельного агрегату

Таблиця 2.7 - Тепловий баланс котельного агрегату

Величина	Одини-ця виміру	Резуль-тат
Найменування	Позна-чення	Формула або спосіб розрахунку
1	2	3	4	5
Теплота палива, що мається				35590
Втрата теплоти від хімічної неповноти згоряння		Таблиця 4.6. Расчётные характеристики камерных топок при D>21 кг/с [2]	%	0,5
Втрата теплоти від механічної неповноти згоряння		Таблиця 4.6. Расчётные характеристики камерных топок при D>21 кг/с [2]	%	0
Втрата теплоти від зовнішнього охолодження		Рис. 3-1, стор.17 [3]	%	0,78
Температура газів, що відходять		Таблиця 1.6. Температура подогрева воздуха, стор.16 [2]	oC	125
Ентальпія газів, що відходять		f(), Таблиця 2.4 - Ентальпії продуктів згоряння		2232,56
Температура повітря в котельній		За умовою	oC	30
Ентальпія повітря в котельній		f(),Таблиця 2.4 - Ентальпії продуктів згоряння		368,19
Втрата теплоти з газами, що відходять			%	4,97
Сума теплових втрат			%	6,25
ККД парогенератора			%	93,75
Коефіцієнт збереження теплоти			1	0,9917
Паропродуктивність агрегата				13,889
Тиск пари в барабані				4,4
Питома ентальпія перегрітої пари		, Таблица XXIV Удельные обьёмы и энтальпии перегретого пара (стор.184 [1])		3307,7
Питома ентальпія живильної води		, Таблиця XXIV Удельные обьёмы и энтальпии воды (стор.181 [1])		699,6
Значення продувки		Згідно завдання	%	2,5
Питома ентальпія води за температури кипіння і тиску в барабані		, Таблица XXIII Удельные объёмы и энтальпии сухого насыщенного пара и воды на кривой насыщения (стор.179[1])		1115,5
Теплота, що корисно використовується в агрегаті				36368,02
Повна витрата палива				1,090
Розрахункова витрата палива				1,090

2.4 Конструкторський та тепловий розрахунок топкової камери

2.4.1 Конструкторський розрахунок топкової камери

Таблиця 2.8 - Конструкторський розрахунок топкової камери

Величина	Поз-на-чен-ня	Оди-ниця вимі-ру	Розрахункова формула або спосіб визначення	Резуль-тат

1	2	3	4	5
Кількість пальників			Приймаємо	4
Швидкість руху палива через перетин пальника			Приймаємо	44
Площа перетину пальника				0,1375
Розрахунковий діаметр пальника				0,419
Діаметр пальника			Пальник ГМГ - 5,5/7 [4]	0,42
Відстань між осями пальників				1,092
Відстань від осі пальника до стіни				1,254
Розрахункова глибина топкової камери				3,6
Глибина топкової камери			З конструктивних міркувань	3,6
Розрахункова ширина топкової камери				4,998
Ширина топкової камери			З конструктивних міркувань	5
Максимально допустиме теплове навантаження топкової камери			Таблиця 4-5, стор. 24 [3]; Таблиця ХХ, стoр. 175, стор.103-104 [1]	264
Мінімальний допустимий об'єм топки				146,948
Розрахунковий об'єм топкової камери				146,948
Площа бокової стіни топкової камери				29,389
Площа вікна фестона				10,568
Висота вікна фестона				2,114
Орієнтовні геометричні розміри топки				1
		°	Задаємось	40
		°		40
		°		20
				1,383
				1,619
				1,981
				2,586
				-0,304
				0,679
				0,473
				1,088
				3,238
				25,064
				6,962
				6,659
Площа фронтової стіни топкової камери				53,139
Площа задньої стіни топкової камери				41,728
Площа стін топкової камери				164,215
Висота топкової камери				8,115
Висота розміщення пальників				1,26
Відносна висота розміщення пальників		1		0,1553
Відносна висота розміщення максимуму температури в топковій камері		1		0,1553
Ширина зони біля кутів топкової камери				0,15
Площа неекранованих ділянок бокової стіни				0,458
Площа екранованої поверхні фронтової стіни				49,951
Площа екранованої поверхні бокової стіни				26,889
Площа екранованої поверхні задньої стіни				39,224
Відносний крок труб на боковому екрані		1		1,2
Відносний крок труб на фронтовому екрані		1		1,284
Відносний крок труб на задньому екрані		1		1,284
Зовнішній діаметр труб екранів			60	60
Крок труб на боковому екрані				72
Крок труб на фронтовому екрані				77
Крок труб на задньому екрані				77
Кількість труб на боковому екрані				44
Кількість труб на фронтовому екрані				60
Кількість труб на задньому екрані				60

2.4.2 Тепловий розрахунок топкової камери

Таблиця 2.9 - Тепловий розрахунок топкової камери

Величина	Позна-чення	Оди-ниця вимі-ру	Розрахункова формула або спосіб визначення	Резуль-тат

1	2	3	4	5
Кутовий коефіцієнт фронтового екрана		1	Приймаємо	0,97
Кутовий коефіцієнт бокового екрана		1		0,97
Кутовий коефіцієнт заднього екрана		1		0,97
Кутовий коефіцієнт вікна фестона		1		1
Промінесприймаюча поверхня нагріву фронтового екрана				48,452
Промінесприймаюча поверхня нагріву бокового екрана				26,082
Промінесприймаюча поверхня нагріву заднього екрана				38,048
Промінесприймаюча поверхня нагріву вікна фестона				10,568
Повна промінесприймаюча поверхня нагріву				149,232
Ступінь екранування топкової камери		1		0,909
Ефективна товщина випромінюючого шару				3,22
Коефіцієнт, що враховує зниження теплосприйняття екрану при забрудненні		1	Таблиця 6-3, стор. 42 [1]	0,65
Середнє значення коефіцієнта теплової ефективності екранів		1		0,5907
Теплота, що вноситься до топкової камери з повітрям				3514,39
Корисне тепловиділення в топковій камері				38926,44
Температура продуктів згорання на виході з топки			Приймаємо	1100
Абсолютна температура продуктів згорання на виході з топки				1373
Ентальнія димових газів на виході з топкової камери			Таблиця 2.4 - Ентальпії продуктів згоряння	19617
Адіабатична температура продуктів згорання			Таблиця 2.4 - Ентальпії продуктів згоряння	2031
Адіабатична температура продуктів згорання		°K		2304
Середня сумарна теплоємкість димових газів				20,75
Коефіцієнт поглинання променів газовою фазою продуктів згорання				1,40
Коефіцієнт поглинання променів частинками сажі				1,42
Сумарний коефіцієнт послаблення променів				1,54
Критерій Бугера		1		0,50
Ефективне значення критерія Бугера		1		0,69
Параметр забаластова-ності димо-вих газів		1		1,37
Параметр, що визначає розміщення макси-мального тепловиді-лення в топці		1		0,42
Дійсна температура на виході з топкової камери				1106
Різниця прийнятої і дійсної температури на виході топкової камери				6
Дійсна ентальпія на виході з топкової камери			Таблиця 2.4 - Ентальпії продуктів згоряння	19733
Теплосприй-няття топко-вої камери				19035

2.5 Розрахунок фестона

2.5.1 Конструктивні розміри та характеристики фестона

Таблиця 2.10 - Конструктивні розміри та характеристики фестона

Величина	Позна-чення	Оди-ниця виміру	Розрахункова формула або спосіб визначення	Резуль-тат

1	2	3	4	5
Внутрішній діаметр труб			Труби заднього екрана	54
Зовнішній діаметр труб				60
Кількість труб заднього екрана		1	З розрахунку топкової камери	60
Кількість рядів фестона		1	Приймаємо	3
Кількість труб в ряді		1		20
Поперечний крок труб				243
Повздовжній крок труб			Приймаємо	300
Відносно поперечний крок труб		1		4,05
Відносно повздовжній крок труб		1		5
Середня довжина труб, що обігрівається				2,114
Поверхня нагріву фестона				23,9038
Площа стін топкової камери, зайнята фестоном				10,5678

2.5.2 Тепловий розрахунок фестона

Таблиця 2.11 - Тепловий розрахунок фестона

Величина	Позна-чення	Оди-ниця ви-міру	Розрахункова формула або спосіб визначенния	Результат

1	2	3	4	5	6	7
Кутовий коефіцієнт фестона		1	Номограма 1[1], шаховий пучок	0,72
Проміне-сприймаюча поверхня				7,6088
Розрахункова поверхня нагріву				16,295
Температура газів перед фестоном				1100
Падіння температури на фестоні			Задаємось	30	60	90
Температура газів за фестоном				1076	1046	1016
Середня температура газів				1091	1076	1061
Ентальпія газів перед фестоном			Таблиця 2.4 - Ентальпії продуктів згоряння	19733
Ентальнія газів за фестоном			Таблиця 2.4 - Ентальпії продуктів згоряння	19142	18553	17965
Теплосприй-няття фестона за тепловим балансом				586	1170	1753
Температура насичення води			Таблиця XXIII Удельные обьёмы и энтальпии СНП и воды на кривой насыщения, стор. 179 [1]	256,05
Різниця температур середовищ на початку теплообмінної поверхні				849,8
Різниця температур середовищ в кінці теплообмінної поверхні				819,8	789,8	759,8
Температурний напір				834,8	819,8	804,8
Площа живого перерізу для проходу газу				8,0315
Середня швидкість газів в пучку				7,84	7,76	7,67
Номінальний коефіцієнт тепловіддачі конвекцією			Номограма 8, стор.222 [1]	65	64	63
Поправка на кількість рядів труб	Сz	1	Номограма 8, стор.222 [1]	0,89
Поправка на геометрію пучка	Сs	1	Номограма 8, стор.223 [1]	0,9
Поправка на фізичні характеристики потоку	Сф	1	Номограма 8, стор.223 [1]	1,038	1,038	1,038
Коефіцієнт тепловіддачі конвекцією				54,04	53,21	52,38
Ефективна товщина випро-мінюючого шару				1,3383
Розрахун-кове значення				0,037
Коефіцієнт послаблен-ня променів трьох-атомними газами				2,26	2,29	2,31
Коефіцієнт послаблен-ня променів частинками сажі				1,41	1,39	1,37
Сумарний коефіцієнт послаблен-ня променів				2,40	2,43	2,45
Критерій Бугера		1		0,3259	0,3291	0,3322
Температу-ра поверх-невих забруднень		°К		554
Ступінь чорноти газів		1		0,2781	0,2804	0,2827
Номіналь-ний коефіцієнт тепло-віддачі випроміню-ванням			Номограма 18, стор.238 [1]	212	208	204
Поправка на відсутність золових частинок		1	Номограма 18, стор.238 [1]	0,97
Коефіцієнт тепловіддачі випромі-нюванням				50,22	51,12	52,03
Коефіцієнт використання поверхні нагріву		1	[1] п.7-41	1
Коефіцієнт тепловіддачі				104,26	104,33	104,41
Коефіцієт теплової ефективності		1	табл. 7-5, стор. 70 [1]	0,8
Коефіцієнт теплопередачі				83,41	83,47	83,53
Теплосприйняття за рівнянням теплопередачі				1040,85	1022,85	1004,89
Температура газів за фестоном			Рисунок 2.4 - Залежність теплосприйняття фестона від температури продуктів згоряння	1053
Середня температура газів у фестоні				1079
Теплосприйняття фестону			Рисунок 2.4 - Залежність теплосприйняття фестона від температури продуктів згоряння	1027
Падіння температури				53
Ентальнія газів за фестоном			Таблиця 2.4 - Ентальпії продуктів згоряння	18694,3
Середня швидкість газів				7,77

У результаті розрахунку теплового балансу для кожного із заданих значень температур продуктів згоряння за фестоном, , отримано величини теплосприйняття фестона за рівнянням теплового балансу та рівнянням теплопередачі. Ці величини для відповідних значень температури наносяться на графік . Дійсне значення знаходиться на перетині ліній та .

2.6 Розрахунок стельового пароперегрівача

2.6.1 Конструктивні розміри та характеристики

Таблиця 2.12 - Конструктивні розміри та характеристики

Величина	Позна-чення	Оди-ниця виміру	Розрахункова формула або спосіб визначення	Результат

1	2	3	4	5
Внутрішній діаметр труб			Згідно прототипу	32
Зовнішній діаметр труб				26
Крок труб				75
Відносний крок труб		1		2,344
Кількість труб		1		65
Середня довжина труб, що обігрівається		1	Згідно прототипу	2,77
Поверхня нагріву стельового пароперегрівача				18,1
Площа стін топкової камери, стельовим пароперегрівачем				13,85

2.6.2 Тепловий розрахунок стельового пароперегрівача

Таблиця 2.13 - Тепловий розрахунок стельового пароперегрівача

Величина	Позна-чення	Оди-ниця ви-міру	Розрахункова формула або спосіб визначенния	Результат

1	2	3	4	5	6	7
Кутовий коефіцієнт с.п.п.		1	Номограма 1[1], а) 1), стор. 214	0,91
Проміне-сприймаюча поверхня				12,6035
Температура газів перед с.п.п.				1053
Падіння температури на с.п.п.			Задаємось	30	60	90
Температура газів за с.п.п.				1023	993	963
Середня температура газів				1038	1023	1008
Ентальпія газів перед с.п.п.			Таблиця 2.4 - Ентальпії продуктів згоряння	18694
Ентальнія газів за с.п.п.			Таблиця 2.4 - Ентальпії продуктів згоряння	18400	18106	17811
Теплосприй-няття с.п.п.за тепловим балансом				291,92	583,84	875,76
Ентальпія насиченої пари на вході до с.п.п.				2797,2
Ентальпія насиченої пари на виході з с.п.п.				2820,1	2843,0	2865,9
Температура насиченої пари на вході до першої ступені			Таблиця XXIII Удельные обьёмы и энтальпии СНП и воды на кривой насыщения, стор. 179 [1]	256,05
Температура перегрітої пари на виході з с.п.п.			, Таблица XXV Удельные объёмы и энтальпии перегретого пара при докритическом давлении, стор. 189 [1]	261,9	268,0	274,2
Середня температура пари в с.п.п.				259,0	262,0	265,1
Різниця температур середовищ на початку теплообмінної поверхні				797
Різниця температур середовищ в кінці теплообмінної поверхні				761,1	725,0	688,8
Температурний напір				779,8	761,2	742,4
Питомий об'єм пари			, Таблица XXV Удельные объёмы и энтальпии перегретого пара при докритическом давлении, стор. 189 [1]	0,04566	0,04624	0,04681
Швидкість пари у трубах				18,37	18,61	18,84
Номінальний коефіцієнт тепловіддачі конвекцією при повздовжньому омиванні труб парою			, Номограма 12, стор. 230 [1]	2000	2050	2100
Поправка на геометрію канала		1	, Номограмма 12, стор. 230 [1]	1,025
Коефіцієнт тепловіддачі конвекцією при повздовжньому омиванні труб парою				2050	2101,25	2152,5
Ефективна товщина випромінюючого шару		м	З прототипу	1,38
Коефіцієнт послаблення променів трьох-атомними газами				2,317	2,342	2,367
Коефіцієнт послаблення променів частинками сажі				1,341	1,321	1,301
Сумарний коефіцієнт послаблення променів				2,451	2,474	2,497
Критерій Бугера		1		0,342	0,345	0,348
Термічний опір забруднення			п.7-43, стор.70 [1]	0,0015
Температура поверхневих забруднень		°К		662,4	811,2	959,2
Ступінь чорноти газового потоку		1		0,2084	0,2197	0,2309
Номінальний коефіцієнт тепловіддачі випромінюван-ням			, Номограма 18, стор.238 [1]	196	198	200
Поправка на відсутність золових частинок		1	, Номограма 18, стор.238 [1]	0,9825	0,9775	0,9725
Коефіцієнт тепловіддачі випромінюван-ням від димових газів до труб				55,76	56,48	57,20
Коефіцієнт використання поверхні нагріву		1	[1] п.7-41	1
Коефіцієнт тепловіддачі від димових газів до труб	б1			55,76	56,48	57,20
Коефіцієнт теплової ефективності	ш	1	табл. 7-5, стор. 70 [1]	0,8
Коефіцієнт теплопередачі	K			43,43	44,00	44,57
Тепло-сприйняття за рівнянням теплопередачі				391,52	387,29	382,64
Температура газів за с.п.п.			Рисунок 2.4 - Залежність теплосприйняття стельового пароперегрівача від температури продуктів згоряння	1013
Середня температура газів у с.п.п.				1033
Теплосприйняття с.п.п.			Рисунок 2.4 - Залежність теплосприйняття стельового пароперегрівача від температури продуктів згоряння	389
Падіння температури				40
Ентальнія газів за с.п.п.			Таблиця 2.4 - Ентальпії продуктів згоряння	17909
Ентальпія перегрітої пари на виході з с.с.п				2827,7

У результаті розрахунку теплового балансу для кожного із заданих значень температур продуктів згоряння за стельовим пароперегрівачем , , отримано величини теплосприйняття стельового пароперегрівача за рівнянням теплового балансу та рівнянням

теплопередачі. Ці величини для відповідних значень температури наносяться на графік . Дійсне значення знаходиться на перетині ліній та .

2.7 Розрахунок пароперегрівача

2.7.1 Загальна частина розрахунку

Таблиця 2.14 - Загальна частина розрахунку

Величина	Позна-чення	Одиниця виміру	Розрахункова формула або спосіб визначенния	Результат

1	2	3	4	5
Загальне теплосприйняття конвективного пароперегрівача				6880,1
Ентальпія перегрітої пари на виході з пароперегрівача			, Таблица XXIV Удельные обьёмы и энтальпии перегретого пара, стор.184 [1]	3307,7
Ентальпія насиченої пари на вході у пароперегрівач				2827,7
Теплове сприйняття пароохолоджувача			(42ч125)	60
Ентальпія продуктів згорання перед пароперегрівачем				17909
Тепло, що вноситься з присмоками повітря				5,523
Ентальпія продуктів згорання на виході з пароперегрівача				10977,2
Температура продуктів згорання на виході з пароперегрівача			, Таблиця ентальпій димових газів у частинах газового тракту	642,4

2.7.2 Конструктивні характеристики першої ступені пароперегрівача

Таблиця 2.15 - Конструктивні характеристики першої ступені пароперегрівача

Величина	Позна-чення	Одиниця виміру	Розрахункова формула або спосіб визначенния	Результат

1	2	3	4	5
Ширина вертикального газоходу		м	З розрахунку геометричних розмірів топки	5
Зовнішній діаметр труб		мм	Згідно прототипу	32
Товщина стінки труби		мм		3
Поперечний крок труб двох ступеней		мм		75
Повздовжній крок труб двох ступеней		мм		56
Поперечний крок труб першої ступені		мм		150
Повздовжній крок труб першої ступені		мм		112
Відносно поперечний крок труб двох ступеней		1		2,34
Відносно повздовжній крок труб двох ступеней		1		1,75
Відносно поперечний крок труб першої ступені		1		4,69
Відносно повздовжній крок труб першої ступені		1		3,5
Відстань від вісі крайньої труби пароперегрівача до стінки газоходу		мм		70
Кількість паралельних труб у ряді, що розташовані поперек ходу димових газів		1		33
Глибина вертикального газоходу		м	Згідно прототипу	1,7
Висота пароперегрівача		м		1,456
Кількість паралельних труб у ряді, що розташовані повздовж ходу димових газів		1		14
Середня довжина труби		м		1,6
Повна поверхня нагріву першої ступені пароперегрівача				74,31
Площа живого перетину для руху димових газів у пароперегрівачі				5,172

2.7.3 Розрахунок першої ступені пароперегрівача

Таблиця 2.16 - Розрахунок першої ступені пароперегрівача

Величина	Позна-чення	Один-иця виміру	Розрахункова формула або спосіб визначенния	Результат

1	2	3	4	5	6	7
Температура продуктів згорання на вході до першої ступені				1013
Перепад температур на пароперегрівачі			Задаємось	200	400	600
Температура продуктів згорання на виході з першої ступені				813	613	413
Середня температура продуктів згорання у першому пакеті				913	813	713
Ентальпія продуктів згорання на вході до першої ступені				17909
Ентальпія продуктів згорання на виході з першої ступені			, Таблиця ентальпій димових газів у частинах газового тракту	14228,8	10433,8	6862,8
Теплосприйняття першого пакету за рівнянням теплового балансу				1827,7
Швидкість руху газів у першому пакеті				10,66
Тиск пари на вході до першої ступені		МПа		4,4
Тиск пари на виході з першої ступені		МПа		4,2
Середній тиск пари у першій ступені		МПа		4,3
Ентальпія насиченої пари на вході до першої ступені				2827,7
Ентальпія пари на виході з першої ступені				2971,2	3118,9	3257,8
Температура пари на вході до першої ступені			, Таблица XXV Удельные объёмы и энтальпии перегретого пара при докритическом давлении, стор. 189 [1]	263,9
Температура пари на виході з першої ступені			, Таблица XXV Удельные объёмы и энтальпии перегретого пара при докритическом давлении, стор. 189 [1]	305,6	362,0	419,8
Середня температура пари в першій ступені пароперегрівача				284,8	313,0	341,9
Різниця температур середовищ на початку теплообмінної поверхні				749
Різниця температур середовищ в кінці теплообмінної поверхні				507,4	251,0	6,8
Температурний напір				621,1	456,0	158,1
Питомий об'єм пари			, Таблица XXV Удельные объёмы и энтальпии перегретого пара при докритическом давлении, стор. 189 [1]	0,05173	0,05613	0,06028
Швидкість пари у трубах				2,93	3,18	3,41
Номінальний коефіцієнт тепловіддачі конвекцією при повздовжньому омиванні труб парою			, Номограма 12, стор. 230 [1]	350	340	330
Поправка на геометрію канала		1	, Номограмма 12, стор. 230 [1]	1,025
Коефіцієнт тепловіддачі конвекцією при повздовжньому омиванні труб парою				358,75	348,5	338,25
Номінальний коефіцієнт тепловіддачі конвекцією від димових газів до труб			, Номограма 8, стор.222 [1]	100	95	90
Поправка на кількість рядів труб		1	, Номограма 8, стор.222 [1]	1
Поправка на геометрію пучка		1	, Номограма 8, стор.223 [1]	0,94
Поправка на фізичні характеристики потоку		1	, Номограма 8, стор.223 [1]	1,022	1,024	1,026
Коефіцієнт тепловіддачі конвекцією від димових газів до труб				96,07	91,44	86,80
Ефективна товщина випромінюючого шару		м		0,12
Коефіцієнт послаблення променів трьох-атомними газами				8,819	9,400	9,981
Коефіцієнт послаблення променів частинками сажі				1,156	1,024	0,891
Сумарний коефіцієнт послаблення променів				8,934	9,502	10,071
Критерій Бугера		1		0,110	0,117	0,124
Термічний опір забруднення			п.7-43, стор.70 [1]	0,0015
Температура поверхневих забруднень		°К		672,7	823,7	973,1
Ступінь чорноти газового потоку		1		0,104214	0,110462	0,116666
Номінальний коефіцієнт тепловіддачі випромінюван-ням			, Номограма 18, стор.238 [1]	175	180	185
Поправка на відсутність золових частинок		1	, Номограма 18, стор.238 [1]	0,97	0,94	0,91
Коефіцієнт тепловіддачі випромінюванням від димових газів до труб				17,69	18,69	19,64
Коефіцієнт використання поверхні нагріву		1	[1] п.7-41	1
Коефіцієнт тепловіддачі від димових газів до труб	б1			113,76	110,13	106,44
Коефіцієнт теплової ефективності	ш	1	табл. 7-5, стор. 70 [1]	0,8
Коефіцієнт теплопередачі	K			69,10	66,95	64,77
Тепло-сприйняття за рівнянням теплопередачі				3540,24	3143,05	2589,33
Дійсна температура газів за паро-перегрівачем		°C	З графіка	663
Теплос-прийняття першої ступені пароперегрівача			З графіка	3241,8
Падіння температури на пароперегрівачі				350
Середня температура продуктів згорання у першому пакеті				838
Швидкість руху газів у першому пакеті				9,98
Ентальнія газів за пароперегрівачем	.		Таблиця ентальпій димових газів у частинах газового тракту	11351
Дійсна ентальпія пари на виході з першої ступені				3082,2
Дійсна температура пари на виході з першої ступені			Таблица XXV Удельные объёмы и энтальпии перегретого пара при докритическом давлении, стор. 189 [1]	347,5
Дійсний температурний напір			Інтерполяція за отриманими з графіка даними	530,1
Дійсний коефіцієнт теплопередачі	K			67,49

У результаті розрахунку теплового балансу для кожного із заданих значень температур продуктів згоряння за конвективним пароперегрівачем , , отримано величини теплосприйняття конвективного пароперегрівача за рівнянням теплового балансу та рівнянням теплопередачі. Ці величини для відповідних значень температури наносяться на графік . Дійсне значення знаходиться на перетині ліній та .

2.7.4 Розрахунок другої ступені пароперегрівача

Таблиця 2.17 - Розрахунок другої ступені пароперегрівача

Величина	Позна-чення	Одиниця виміру	Розрахункова формула або спосіб визначенния	Результат

1	2	3	4	5
Теплосприйняття другої ступені пароперегрівача				3638,3
Тиск пари на вході до другої ступені		МПа		4,2
Тиск пари на виході з другої ступені		МПа		4
Середній тиск пари у другій ступені		МПа		4,1
Температура продуктів згорання на вході до другої ступені		°C		1013
Температура продуктів згорання на виході з другої ступені		°C		663
Середня температура продуктів згорання у другому пакеті		°C		838
Ентальпія пари на вході до другої ступені				3022,2
Ентальпія пари на виході з другої ступені				3307,7
Температура пари на вході до другої ступені			Таблица XXV Удельные объёмы и энтальпии перегретого пара при докритическом давлении, стор. 189 [1]	324,3
Температура пари на виході з другої ступені				440
Середня температура пари в другій ступені пароперегрівача				382,2
Різниця температур середовищ на початку (по ходу газів) теплообмінної поверхні				573
Різниця температур середовищ в кінці (по ходу газів) теплообмінної поверхні				338
Температурний напір				445,9
Питомий об'єм пари			Таблица XXV Удельные объёмы и энтальпии перегретого пара при докритическом давлении, стор. 189 [1]	0,06912
Швидкість пари у трубах				4,05
Номінальний коефіцієнт тепловіддачі конвекцією при повздовжньому омиванні труб парою			Номограма 12, стор. 230 [1]	330
Поправка на геометрію канала		1	Номограмма 12, стор. 230 [1]	1,025
Коефіцієнт тепловіддачі конвекцією при повздовжньому омиванні труб парою				338,25
Швидкість руху газів у другому пакеті				9,98
Номінальний коефіцієнт тепловіддачі конвекцією від димових газів до труб			, Номограма 8, стор.222 [1]	96,4
Поправка на кількість рядів труб		1	, Номограма 8, стор.222 [1]	1
Поправка на геометрію пучка		1	, Номограма 8, стор.223 [1]	0,94
Поправка на фізичні характеристики потоку		1	, Номограма 8, стор.223 [1]	1,025
Коефіцієнт тепловіддачі конвекцією від димових газів до труб				92,88
Ефективна товщина випромінюючого шару		м		0,12
Коефіцієнт послаблення променів трьохатомними газами				9,256
Коефіцієнт послаблення променів частинками сажі				1,057
Сумарний коефіцієнт послаблення променів				9,361
Критерій Бугера	Bu	1		0,12
Термічний опір забруднення			п.7-43, стор.70 [1]	0,0015
Температура поверхневих забруднень		°К		893,0
Ступінь чорноти газового потоку		1		0,11
Номінальний коефіцієнт тепловіддачі випромінюванням			, Номограма 18, стор.238 [1]	208
Поправка на відсутність золових частинок		1	, Номограма 18, стор.238 [1]	0,94
Коефіцієнт тепловіддачі випромінюванням від димових газів до труб				21,29
Коефіцієнт використання поверхні нагріву	ж	1	[1] п.7-41	1
Коефіцієнт тепловіддачі від димових газів до труб				114,18
Коефіцієт теплової ефективності		1	табл. 7-5, стор. 70 [1]	0,8
Коефіцієнт теплопередачі				68,29

2.7.5 Конструктивні характеристики другої ступені пароперегрівача

котельний агрегат тепловий газовий

Таблиця 2.18 - Конструктивні характеристики першої ступені пароперегрівача

Величина	Позна-чення	Одиниця виміру	Розрахункова формула або спосіб визначенния	Результат

1	2	3	4	5
Глибина вертикального газоходу		м	Ескіз котла	1,7
Ширина вертикального газоходу		м	З розрахунку геометричних розмірів топки	5
Відстань від вісі крайньої труби пароперегрівача до стінки газоходу		мм		70
Середня довжина труби		м		1,6
Кількість паралельних труб у ряді, що розташовані поперек ходу димових газів		1		32
Повна поверхня нагріву другої ступені пароперегрівача				71,56
Кількість паралельних труб у пароперегрівачі, що розташовані повздовж ходу димових газів		1		13
Висота другої ступені пароперегрівача		м		1,232

2.8 Розрахунок повітропідігрівника

Таблиця 2.19 - Розрахунок повітропідігрівника

Величина	Позна-чення	Оди-ниця виміру	Розрахункова формула або спосіб визначенния	Резуль-тат

1	2	3	4	5
Відношення кількості повітря на виході з повітропідігрівника до теоретично необхідної		1		0,98
Температура повітря на вході до повітропідігрівника		°C		30
Температура повітря на виході з повітропідігрівника		°C		270
Середня температура повітря у повітропідігрівнику		°C		150
Ентальпія повітря на вході до повітропідігрівника			Таблиця ентальпій димових газів у частинах газового тракту	368,2
Ентальпія повітря на виході з повітропідігрівника			Таблиця ентальпій димових газів у частинах газового тракту	3416,6
Теплосприйняття повітропідігрівника з боку повітря				3078,9
Ентальпія присмоків повітря				1892,4
Температура димових газів на виході з повітропідігрівника		°C	Задано умовою	125
Ентальпія димових газів на виході з повітропідігрівника			Таблиця ентальпій димових газів у частинах газового тракту	2232,6
Ентальпія димових газів на вході до повітропідігрівника				5223,5
Температура димових газів на вході до повітропідігрівника		°C	Таблиця ентальпій димових газів у частинах газового тракту	288
Середня температура димових газів у повітропідігрівнику		°C		206,5
Глибина вертикального підйомного газоходу		м	Ескіз котла	1,5
Ширина вертикального підйомного газоходу		м	Ескіз котла	5
Зовнішній діаметр труб		мм	Згідно прототипу	33
Товщина стінки труби				1,5
Поперечний крок труб		мм	стор. 159 [3]	43
Повздовжній крок труб		мм	; - стор. 159 [3]	33
Відносно поперечний крок труб		1		1,303
Відносно повздовжній крок труб		1		1
Відстань від вісі крайньої труби повітропідігрівника до стінки газоходу		мм	(50ч100)	50
Кількість паралельних труб у повітропідігрівнику, що розташовані поперек ходу повітря		1		115
Кількість паралельних труб у повітропідігрівнику, що розташовані повздовж ходу повітря		1		45
Загальна кількість труб		1		5175
Площа живого перетину для проходу газів				3,658
Швидкість продуктів згорання у повітряпідігрівнику				6,68
Швидкість повітря, що нагрівається				5,34
Безрозмірний параметр, 7-79-а, стор.74 [1]	P	1		0,63
Безрозмірний параметр, 7-79-б, стор.74 [1]	R	1		1,47
Коефіцієнт перерахунку від чисто протитокової до складної системи	ш'	1	f(P; R), Номограма 21, крива 3, стор.241 [1]	0,77
Найбільша різниця температур середовищ		°C		95
Найменша різниця температур середовищ		°C		18
Температурний напір протитоку		°C		46,3
Температурний напір у повітряпідігрівнику	?t	°C		35,7
Номінальний коефіцієнт тепловіддачі конвекцією від димових газів до стінки труби			Номограма 11, ст.228 [1]	23,6
Поправка		1	Номограма 11, ст.229 [1]	1,19
Поправка		1	Номограма 11, ст.229 [1]	1
Коефіцієнт тепловіддачі конвекцією від димових газів до стінки труби				28,08
Номінальний коефіцієнт тепловіддачі конвекцією при поперечному омиванні труб повітрям			Номограма 8, стор.222 [1]	65
Поправка на кількість рядів труб	Сz	1	Номограма 8, стор.222 [1]	1
Поправка на геометрію пучка	Сs	1	Номограма 8, стор.223 [1]	1,1
Поправка на фізичні характеристики потоку	Сф	1	Номограма 8, стор.223 [1]	0,96
Коефіцієнт тепловіддачі конвекцією при поперечному омиванні труб повітрям				68,64
Коефіцієнт теплової ефективності	ш	1	табл. 7-6, стор. 71 [1]	0,9
Коефіцієнт теплопередачі для повітропідігрівника	.			17,94
Площа поверхні повітропідігрівника				3048,15
Висота повітропідігрівника				5,68
Кількість ходів повітря у повітряпідігрівнику		1	За прототипом	3
Висота одного ходу				1,89
Площа живого перерізу для проходу повітря	.			2,28
Дійсна швидкість повітря			6-18 cтор.45 [Частухин]	5,64
Похибка розрахунку				5,2

2.9 Розрахунок водяного економайзера

Таблиця 2.20 - Розрахунок водяного економайзера

Величина	Позна-чення	Оди-ниця виміру	Розрахункова формула або спосіб визначенния	Резуль-тат

1	2	3	4	5
Ентальпія димових газів на вході у водяний економайзер				11351
Ентальпія димових газів на виході з водяного економайзера				5223,5
Температура димових газів на вході у водяний економайзер		°C		663
Температура димових газів на виході з водяного економайзера		°C		288
Середня температура димових газів у водяному економайзері		°C		475,4
Ентальпія живильної води на вході у водяний економайзер				699,6
Температура живильної води на вході у водяний економайзер		°C	Таблица XXIV Удельные обьёмы и энтальпии воды (стор.181 [1])	165
Витрата води у водяному економайзері				14,24
Теплосприйняття водяного економайзера				6048
Ентальпія живильної води на виході з водяного економайзера				1162,7
Тиск води на виході з водяного економайзера		МПа		4,4
Температура живильної води на виході з водяного економайзера		°C	, Таблица XXIV Удельные обьёмы и энтальпии воды (стор.181 [1])	256,05
Середня температура води у економайзері		°C		210,5
Найбільша різниця температур середовищ		°C		406,7
Найменша різниця температур середовищ		°C		123
Температурний напір протитоку		°C		237,2
Глибина вертикального газоходу		м	Ескіз котла	1,8
Ширина вертикального газоходу				5,2
Зовнішній діаметр труб		мм	Прототип котла	28
Товщина стінки труби				3
Відносно поперечний крок труб		1	Приймаємо	2,5
Відносно повздовжній крок труб				1,786
Поперечний крок труб		мм		70
Повздовжній крок труб				50
Відстань від вісі крайньої труби економайзера до стінки газоходу		мм	(50ч100)	50
Середня довжина труби		м		5,1
Кількість труб у водяному економайзері, що розташовані поперек ходу димових газів		1		25
Кількість заходів у водяний економайзер		1	За прототипом	2
Кількість паралельно ввімкнених труб		1		49
Площа перерізу для проходу живильної води				0,01863
Масова швидкість середовища у водяному економайзері				764,29
Прийнятий коефіцієнт теплопередачі	'		Задаємось	72
Площа поверхні водяного економайзера				385,98
Кількість рядів труб за ходом продуктів згорання		1		36
Площа живого перетину для проходу газів				5,79
Дійсна швидкість газів				6,24
Номінальний коефіцієнт тепловіддачі конвекцією при поперечному омиванні труб димовими газами			Номограма 8, стор.222 [1]	76
Поправка на кількість рядів труб		1	Номограма 8, стор.223 [1]	1
Поправка на геометрію пучка		1	Номограма 8, стор.223 [1]	0,95
Поправка на фізичні характеристики потоку		1	Номограма 8, стор.223 [1]	1,1
Коефіцієнт тепловіддачі конвекцією при поперечному омиванні труб повітрям				79,42
Ефективна товщина випромінюючого шару		1		0,118
Коефіцієнт послаблення променів трьохатомними газами				11,224
Коефіцієнт послаблення променів частинками сажі				0,533
Сумарний коефіцієнт послаблення променів				11,277
Критерій Бугера	Bu	1		0,135
Термічний опір забруднення			п.7-43, стор.70 [1]	0,0015
Температура поверхневих забруднень		°К	стор. 140 [2]	508,5
Ступінь чорноти газового потоку		1		0,126
Номінальний коефіцієнт тепловіддачі випромінюванням			Номограма 18, стор.238 [1]	53
Поправка на відсутність золових частинок		1	Номограма 18, стор.238 [1]	0,96
Коефіцієнт тепловіддачі випромінюванням від димових газів до труб				6,42
Коефіцієнт теплової ефективності		1	табл. 7-5, стор. 70 [1]	0,85
Коефіцієнт теплопередачі				72,96
Похибка розрахунку				1,33
Висота пучка економайзера	.	м		1,8

2.10 Непогодженість теплового балансу парового котла

Непогодженість теплового балансу парового котла:

, тому розподілення теплових навантажень поверхонь нагріву виконано правильно.

3. Гідравлічний розрахунок

3.1 Розподіл теплового навантаження по контурам циркуляції

Циркуляційний контур утворюється екранами з наступними розмірами ефективних поверхонь нагріву:

- фронтовий екран (3 панелі) ;

- боковий екран (3 панелі) ;

- задній екран (3 панелі) , площа вікна фестону врахована в площі заднього екрану.

Сумарна площа стін топкової камери:

Сумарний розмір ефективних поверхонь нагріву:

Середнє теплове навантаження поверхні топки:

У зв'язку з нерівномірністю обігріву поверхонь топкових екранів теплове навантаження по стінам топки визначається з урахування коефіцієнтів нерівномірності теплосприйняття по стінам топкової камери. Коефіцієнти нерівномірності у випадку розташування пальників на бокових стінах приймаються рівними (стор. 32 [6]):

;;

Неузгодженість теплового балансу по стінкам топкової камери:

У зв'язку з нерівномірністю теплового навантаження по ширині стіни розрахуємо теплове навантаження по панелям фронтової стіни. Площа кожної панелі складає:

Задаємося, враховуючи рекомендації таблиці 2.1. (стор. 33 [6]), коефіцієнтом нерівномірності по ширині стіни для першої панелі: , оскільки бокові панелі працюють в однакових умовах, то для третьої панелі: (2.14, стор. 33 [1]). Площі панелей однакові, тому за спрощеною формулою отримуємо коефіцієнт нерівномірності по ширині для другої панелі (2.16, стор. 33 [1]) :

Тоді:

; ;

;;

Неузгодженість теплового балансу по ширині топкової камери:

Розглянемо першу панель. Оскільки теплосприйняття по висоті нерівномірне, розіб'ємо топкову камеру на ділянки висотою:

;;;;,

де - висота топкової камери з урахуванням верхньої половини висоти вікна фестона.

Відповідні довжини ділянок:

; ;;;,

де - довжина обігріваємої ділянки труб фронтової стіни.

Середні висоти розміщення ділянок (від нижньої частини топкової камери):

;

Відносні висоти розміщення ділянок та відповідні коефіцієнти нерівномірності теплосприйняття по висоті (рис 2.3 а) стор. 34 [6]):

; ;

;;

Площі ділянок першої панелі:

; ;

Теплове навантаження по ділянкам:

Нев'язка теплового балансу по ділянкам:

3.2 Розрахунок контура циркуляції

Оскільки гідравлічні процеси, що відбуваються в контурі, приблизно однакові, то розрахунок будемо проводити для однієї панелі - бокової.

Таблиця 3.1 - Розрахунок контура циркуляції

Величина	Поз-на-чен-ня	Формула	Швидкість циркуляції в панелі
			0,4	0,8	1,2	1,6
1	2	3	4	5	6	7
Площа прохідного перетину труб панелі,			0,04580442
Густина води,		, стор. 179 [1] Таблиця XXIII	790,0766
Витрата води в панелі,			14,476	28,951	43,427	57,902
Масова швидкість в панелі,			316,031	632,061	948,092	1264,123
Площа прохідного перетину опускної труби,			0,01488644
Масова швидкість в опускній ланці,			972,402	1944,804	2917,206	3889,608

Для знаходження дійсної витрати робочого тіла в кип'ятильних трубах будуємо графік:

Згідно з графіком значення дійсної витрати робочого тіла в кип'ятильних трубах складає:

3.3 Визначення надійності природної ціркуляції в контурі

Для перевірки застою і перекидання циркуляції визначаємо середню приведену швидкість пари на ділянці:

Середня приведена швидкість пари в панелі:

Коефіцієнт нерівномірного обігріву:

Коефіцієнт конструктивної нетотожності:

Середня приведена швидкість пара менш обігріваємої труби:

Корисний напір застою:

- застій не відбувається.

4. Розрахунок на міцність елементів парового котла

4.1 Розрахунок на міцність стінки барабана

4.1.1 Перша група послаблення (отвори для опускних труб та труб живлення циклонів)

Таблиця 4.1 - Розрахунок коефіцієнта міцності для першої групи отворів

Величина	Позна-чення	Оди-ниця виміру	Розрахункова формула або спосіб визначенния	Результат

1	2	3	4	5
Зовнішній діаметр отворів під опускні труби		мм	Рис. 2, стор. 8 [7]	103
Внутрішній діаметр отворів під опускні труби				92
Умовний діаметр отворів під опускні труби				92
Середній діаметр отворів під опускні труби				97,5
Зовнішній діаметр отворів під труби живлення циклонів			Рис. 2, стор. 8 [7]	84
Внутрішній діаметр отворів під труби живлення циклонів				75
Умовний діаметр отворів під труби живлення циклонів				75
Коефіцієнти міцності у поздовжньому напрямку		1		0,898
				0,885
				0,885
				0,776
				0,708
Середньоарифметичне значення для сусідніх кроків у поздовжньому напрямку		1		0,8915
				0,885
				0,8305
				0,742
Мінімальне значення		1	Найменше серед , , ,	0,742
Мінімальний крок у поздовжньому напрямку		мм	Найменше серед , , , ,	315
Мінімальний коефіцієнт міцності у повздовжньому напрямку		1		0,708
Коефіцієнт міцності для двух суміжних отворів з мінімальним кроком				0,8705
Розрахунковий коефіцієнт міцності у поздовжньому напрямку			Найменше з та	0,742
Можливі значення коефіцієнта міцності у поперечному напрямку				1,115
				1,063
Мінімальне значення коефіцієнта міцності у поперечному напрямку			Найменше з та	1,063
Коефіцієнт міцності для двух суміжних отворів з				1,082
Середньоарифметичне значення коефіцієнта міцності у поперечному напрямку		1		1,089
Розрахунковий коефіцієнт міцності у поперечному напрямку			Найменше з та	1,082
Розрахунковий коефіцієнт міцності першої групи послаблення			Найменше з та	0,742

4.1.2 Друга група послаблення (отвори для паровідвідних труб від виносного циклона до барабана)

Таблиця 4.2 - Розрахунок коефіцієнта міцності для другої групи отворів

Величина	Позна-чення	Оди-ниця виміру	Розрахункова формула або спосіб визначенния	Резуль-тат

1	2	3	4	5
Зовнішній діаметр отворів		мм	Рис. 2, стор. 8 [7]	103
Внутрішній діаметр				92
Умовний діаметр				92
Коефіцієнт міцності у поздовжньому напрямі		1		0,77
Розрахунковий коефіцієнт міцності другої групи послаблення				0,914

4.1.3 Третя група послаблення (отвори для паровідвідних труб від барабана до пароперегрівача)

Таблиця 4.3 - Розрахунок коефіцієнта міцності для третьої групи отворів

Величина	Позна-чення	Оди-ниця виміру	Розрахункова формула або спосіб визначенния	Резуль-тат

1	2	3	4	5
Зовнішній діаметр отворів		мм	Рис. 2, стор. 8 [7]	60,5
Внутрішній діаметр				50
Умовний діаметр				50
Мінімальний крок у поздовжньому напрямку		мм	Рис. 2, стор. 8 [7]	680
Мінімальний коефіцієнт міцності у поздовжньому напрямку		1		0,926
Розрахунковий коефіцієнт міцності третьої групи послаблення		1		1,01

4.1.4 Четверта група послаблення (отвори для труб від економайзера, фестона, бокового та фронтового екранів до барабана)

Таблиця 4.4 - Розрахунок коефіцієнта міцності для четвертої групи отворів

Величина	Позна-чення	Оди-ниця виміру	Розрахункова формула або спосіб визначенния	Резуль-тат

1	2	3	4	5
Умовний діаметр отворів під труби водяного економайзера		мм	, Рис. 2, стор. 8 [7]	75
Умовний діаметр отворів під труби третього ряду фестона			, Рис. 2, стор. 8 [7]	75
Умовний діаметр отворів під труби 1- та 2-го рядів фестона			, Рис. 2, стор. 8 [7]	92
Умовний діаметр отворів під труби бокового екрана			, Рис. 2, стор. 8 [7]	92
Умовний діаметр отворів під труби фронтового екрана			, Рис. 2, стор. 8 [7]	92
Мінімальний коефіцієнт міцності для двох поперечних рядів (з двох отворів)		1		1,115
Коефіцієнт міцності для двох поперечних рядів (з двох отворів)		1		1,107
Розрахунок першого ряду
Мінімальний крок у поздовжньому напрямку		мм	Рис. 2, стор. 8 [7]	400
Мінімальний коефіцієнт міцності у поздовжньому напрямку		1		0,77
Коефіцієнт міцності для двох суміжних отворів		1		0,914
Середній діаметр отворів для труб третього ряду фестона та фронтового екрана		мм		83,5
Коефіцієнти міцності у поздовжньому напрямку		1		0,841
				0,804
				0,796
				0,77
				0,789
Середньоарифметичне значення для сусідніх кроків у поздовжньому напрямку		1		0,8225
				0,8
				0,783
				0,7795
Мінімальне значення		1	Найменше серед , , ,	0,7795
Коефіцієнт міцності першого поздовжнього ряду отворів		1	Найменше з та	0,7795
Розрахунок другого ряду
Мінімальний крок у поздовжньому напрямку		мм	Рис. 2, стор. 8 [7]	410
Середній діаметр отворів для труб 1-го і 2-го рядів фестона та 3-го ряду фестона		мм		83,5
Мінімальний коефіцієнт міцності у поздовжньому напрямку		1		0,796
Коефіцієнт міцності для двох суміжних отворів		1		0,931
Коефіцієнти міцності у поздовжньому напрямку		1		0,812
				0,784
				0,816
				0,854
				0,796
Середньоарифметичне значення для сусідніх кроків у поздовжньому напрямку		1		0,798
				0,8
				0,835
				0,825
Мінімальне значення		1	Найменше серед , , ,	0,798
Коефіцієнт міцності першого поздовжнього ряду отворів		1	Найменше з та	0,798
Коефіцієнт міцності першого та другого поздовжніх рядів
Розрахунковий коефіцієнт міцності першого та другого поздовжніх рядів		1	Найменше з та	0,7795
Коефіцієнти міцності в косому напрямку
Параметр m		1		0,4245
				2,3111
				0,6209
				2,3111
				0,5073
				0,52
Параметр m		1		0,9043
				1,0146
				1,0146
Коефіцієнти міцності в косому напрямку		1		0,82
				0,48
				0,745
				0,51
				0,806
				0,783
				0,655

Оскільки третій ряд складається з отворів, що мають менший діаметр і розташовані між собою на більшій відстані, ніж отвори першого ряду, то коефіцієнт міцності між 2-м та 3-ім поздовжніми рядами є більшим за коефіцієнт міцності між 1-м та 2-м поздовжніми рядами. Тому в якості розрахункового коефіцієнта міцності четвертої групи послаблення приймаємо .

4.1.5 Розрахунок товщини стінки барабана

Таблиця 4.5 - Розрахунок товщини стінки барабана

Величина	Позна-чення	Оди-ниця виміру	Розрахункова формула або спосіб визначенния	Результат

1	2	3	4	5
Розрахунковий коефіцієнт міцності барабана		1	Найменше серед , , ,	0,613
Розрахунковий тиск	Р	МПа		4,4
Розрахункова температура стінки барабана			f(P), Таблиця XXIII Удельные обьёмы и энтальпии СНП и воды на кривой насыщения, стор. 179 [1]	256
Номінальне допустиме напруження матеріалу		МПа		130,6
Коефіцієнт, що враховує умови роботи матеріалу		1	1 (для курсових проектів)	1
Допустиме напруження матеріалу		МПа		130,6
Розрахункова товщина стінки барабана без надбавки С		мм		42,38
Надбавка на товщину барабана		мм	Товщина стального листа для барабана перевищує 20 мм, тому	0
Товщина стінки барабана		мм	Приймаємо	43

4.2 Розрахунок на міцність еліптичного днища барабана

Таблиця 4.6 - Розрахунок на міцність еліптичного днища барабана

Величина	Позна-чення	Оди-ниця виміру	Розрахункова формула або спосіб визначенния	Результат

1	2	3	4	5
Попередньо прийнята товщина стінки днища з отворами		мм	Приймаємо	45
Розрахунковий коефіцієнт міцності днища без отворів		1	1	1
Розрахунковий коефіцієнт міцності з отворами		1		0,546
Параметр А	А			1,732
Діаметр отвору	d	мм	Ескіз котла	450
Висота днища		мм	Ескіз котла	400
Номінальне допустиме напруження матеріалу		МПа		130,6
Коефіцієнт, що враховує умови роботи матеріалу		1		1
Допустиме напруження матеріалу		МПа	1 (для курсових проектів)	130,6
Розрахунковий тиск	Р	МПа		4,4
Розрахункова товщина стінки днища без отворів		мм		23,89
Розрахункова товщина стінки днища з отворами				44,07
Прибавка на товщину колектора			Товщина стінки днища барабана перевищує 20 мм, тому	0
Товщина стінки днища без отворів				23,89
Товщина стінки днища з отворами				44,07
Товщина стінки днища без отворів			Приймаємо	24
Товщина стінки днища з отворами			Приймаємо	45

4.3 Розрахунок на міцність стінки труби пароперегрівача

Таблиця 4.7 - Розрахунок на міцність стінки труби пароперегрівача

Величина	Позна-чення	Оди-ниця виміру	Розрахункова формула або спосіб визначенния	Резуль-тат

1	2	3	4	5
Температурний напір пароперегрівача		°C	Таблиця 2.16	530,1
Коефіцієнт теплопередачі для пароперегрівача				67,49
Максимальне питоме теплосприйняття в розрахунковому перерізі труби				44005
Ентальпія пари на вході до пароперегрівача				2827,7
Поверхня нагріву пароперегрівача	H	м2	2.7 Розрахунок пароперегрівача	145,87
Ентальпія пари на виході у розрахунковому перерізі труби				3289,9
Середній тиск у пароперегрівачі	Р	МПа	2.7 Розрахунок пароперегрівача	4,2
Температура робочого тіла в розрахунковому перерізі труби		°C	Таблиця ХХV, стор. 189 [1]	433,5
Перевищення температури пари над середньою в розрахунковому перерізі		°C	п.8-03 [1]	0
Коефіцієнт теплопровідності металу стінки			, Сталь Х18Н10Т, Таблиця 8-1, стор. 80 [1]	21,8
Коефіцієнт тепловіддачі від стінки до пари			Таблиця 2.17	338,25
Коефіцієнт відношення діаметрів		1		1,23
Критерій	Ві	1		0,202
Коефіцієнт розтікання тепла		1	, Номограма 24, стор. 244 [1]	0,82
Температура стінки металу труби		°C		567,5
Номінальне допустиме напруження матеріалу		МПа	, Сталь Х18Н10Т, Таблиця 10-1, стор. 160 [8]	84,25
Коефіцієнт, що враховує умови роботи матеріалу		1	Для труб пароперегрівача	1
Допустиме напруження матеріалу		МПа		84,25
Розрахункова товщина стінки труби без урахування прибавки		мм		0,66
Прибавка до товщини стінки труби		мм	< 20 мм	0,5
Мінімальна товщина стінки труби		мм		1,16

4.4 Розрахунок на міцність стінки вихідної камери пароперегрівача

Таблиця 4.8 - Розрахунок на міцність стінки вихідної камери пароперегрівача

Величина	Позна-чення	Оди-ниця виміру	Розрахункова формула або спосіб визначенния	Резуль-тат

1	2	3	4	5
Умовний діаметр отвору для трубки пароперегрівача		мм		32,5
Поперечний крок		мм	Таблиця 2.15	75
Повздовжній крок		мм		56
Температура стінки вихідної камери		°C		440
Номінальне допустиме напруження матеріалу		МПа	, Сталь Х18Н10Т, Таблиця 10-1, стор. 160 [8]	108
Коефіцієнт, що враховує умови роботи матеріалу		1	Для вихідної камери	1
Допустиме напруження матеріалу		МПа		108
Коефіцієнт міцності у поперечному напрямку		1		0,56
Коефіцієнт міцності у поздовжньому напрямку		1		0,42
Коефіцієнт міцності		1	Найменше з та	0,42
Розрахунковий тиск	Р	МПа		4
Внутрішній діаметр камери		мм	Прототип котла	241
Розрахункова товщина стінки камери без урахування прибавки		мм		11,12
Прибавка до товщини камери		мм	< 20 мм	0,5
Товщина стінки камери		мм		11,62

5. Аеродинамічний розрахунок

5.1 Розрахунок газової сторони

5.1.1 Вихідні дані для аеродинамічного розрахунку котельного агрегату

Таблиця 5.1 - Основні дані для аеродинамічного розрахунку

Ділянка газового тракту	Фестон	Пароперегрівач	Економайзер	Повітря-підігрівач
Типорозмір труб, d, мм	60	32	28	33
Розташування труб	Шахове
Поперечний крок між труб, , мм	243	75	70	43
Повздовжній крок між труб, , мм	300	56	50	33
Діагональний крок труб,	323,7	67,4	61	39,4
	0,69	1,21	1,27	1,57
	0,7625	1,791(6)	1,9(09)	?
Динамічний тиск hд, мм.вод.ст	0,80	1,47	0,95	1,65
Динамічний тиск hд, Па	7,83	14,39	9,3	16,15
Довжина труб, що омиваються повздовжньо, м	-	-	-	5,68
Число рядів по ходу газів,	3	27	36	-
Середня температура для димових газів,	1079	838	475	207
Середня швидкість димових газів, Wг, м/с	7,77	9,98	6,24	6,68
Поправочний коефіцієнт K	-	1,2	1,0	1,1

5.1.2 Опір фестона та стельового пароперегрівача

Фестон представляє собою розріджений пучок з 3-х рядів труб, швидкість димових газів не перевищує 10 м/с, такий пучок має незначний аеродинамічний опір і тому під час розрахунку тяги не враховується. Опір стельового пароперегрівача також не враховується, адже цей елемент займає незначну частину перетину для проходу димових газів.

5.1.3 Опір конвективного пароперегрівача

Таблиця 5.2 - Опір конвективного пароперегрівача

Величина	Позна-чення	Одиниця виміру	Розрахункова формула або спосіб визначення	Резуль-тат
Опір першого ряду труб шахового пучка		мм.вод.ст	; Графік 7, стор.192 [9]	0,66
Поправка на відносні кроки		1	; Графік 7, стор.193 [9]	1,27
Поправка на діаметр		1	; Графік 7, стор.193 [9]	1,01
Опір конвективного пароперегрівача		мм.вод.ст		23,7
		Па		232

5.1.4 Опір водяного економайзера

Таблиця 5.3 - Опір водяного економайзера

Величина	Позна-чення	Одиниця виміру	Розрахункова формула або спосіб визначення	Резуль-тат
Опір першого ряду труб шахового пучка		мм.вод.ст	; Графік 7, стор.192 [9]	0,36
Поправка на відносні кроки		1	; Графік 7, стор.193 [9]	1,19
Поправка на діаметр		1	; Графік 7, стор.193 [9]	1,04
Опір водяного економайзера		мм.вод.ст		16,485
		Па		161,37

5.1.5 Опір повітряпідігрівника

Таблиця 5.4 - Опір повітряпідігрівника

Величина	Позна-чення	Одиниця виміру	Розрахункова формула або спосіб визначення	Результат
Втрати тиску на тертя
Втрата тиску в трубах			Графік 4, стор. 188 [9]	1,83
Поправочний коефіцієнт на шорсткість труб		1	Графік 4, стор. 188 [9]	1,44
Опір тертя		мм.вод.ст		14,97
		Па		146,56
Місцеві втрати тиску
Відношення меншого перерізу до більшого		1		0,498
Коефіцієнт опору входу		1	, Графік 11, стор. 196 [9]	0,25
Коефіцієнт опору виходу		1	, Графік 11, стор. 196 [9]	0,275
Опір входу-виходу		мм.вод.ст		1,73
		Па		16,96
Опір повітряпідігрівника		мм.вод.ст		18,37
		Па		179,87

5.1.6 Опір поворотів конвективного та підйомного газоходів

Таблиця 5.5 - Опір поворотів конвективного та підйомного газоходів

Величина	Позна-чення	Одиниця виміру	Розрахункова формула або спосіб визначення	Резуль-тат
Коефіцієнт опору першого повороту		1		1
Розрахунковий динамічний тиск при повороті		Па		11,11
Динамічний тиск у фестоні		Па	З таблиці 5.1	7,83
Динамічний тиск у пароперегрівачі		Па		14,39
Поправочний коефіцієнт у пароперегрівачі	К	1		1,2
Опір першого повороту		Па		13,332
Коефіцієнт опору другого повороту		1		1
Розрахунковий динамічний тиск другого повороту		Па		12,73
Динамічний тиск у водяному економайзері		Па	З таблиці 5.1	9,3
Динамічний тиск у повітропідігрівнику		Па		16,15
Поправочний коефіцієнт для повітропідігрівника	К	1		1,1
Опір повороту повітропідігрівника		Па		14

5.1.7 Сумарний опір газового тракту

Таблиця 5.6 - Сумарний опір газового тракту

Величина	Позначення	Одиниця виміру	Розрахункова формула або спосіб визначення	Результат
Сумарний опір		Па		600,57

5.1.8 Опір газового тракту парогенератора з урахуванням поправок

Таблиця 5.7 - Опір газового тракту парогенератора з урахуванням поправок

Величина	Позна-чення	Одиниця виміру	Розрахункова формула або спосіб визначення	Резуль-тат
Поправка на різницю густин димових газів та сухого повітря		1		1,113
Приведена густина димових газів				1,440
Поправка на запиленість димових газів		1		0
Поправка на тиск в газовому тракті		1	При висоті місцевості над рівнем моря Для Києва	1
Аеродинамічний опір газового тракту з урахуванням поправок		Па		668,43

5.1.9 Самотяга парового котла в межах газового тракту

Таблиця 5.8 - Самотяга парового котла в межах газового тракту

Величина	Позна-чення	Одиниця виміру	Розрахункова формула або спосіб визначення	Результат
Густина димових газів				0,07834
				0,00799
Середня температура в опускній шахті		С0		651
Температура на вході в опускну шахту		°C		1013
Температура на виході в опускній шахті		°C		288
Самотяга опускної шахти		Па		56,84
Висота опускної шахти		м	Ескіз котла	7,5
Середня температура в підйомній шахті		°C		207
Температура на вході в підйомну шахту		°C		288
Температура на виході з підйомної шахти		°C		125
Самотяга підйомної шахти		Па		27,9
Висота підйомної шахти		м	Ескіз котла	7,5
Самотяга парового котла в межах газового тракту		Па		84,74

5.1.10 Вибір димової труби

Таблиця 5.9 - Вибір димової труби

Величина	Позна-чення	Одиниця виміру	Розрахункова формула або спосіб визначення	Результат
Об'ємна витрата димових газів				20,68
Витрата газів на трубу				74,448
Висота димової труби		м	Таблиця ІІІ-13, стор. 93 [9]	30
Внутрішній діаметр труби на виході в оточуюче середовище		м	Приймаємо найменший допустимий діаметр	1,05
Швидкість газів на виході з труби				9,4
Опір тертя труби по наближеній формулі		Па		4,5
Значення самотяги труби		мм.вод.ст		20,34
		Па		199,15

5.1.11 Повний перепад тисків в газовому тракті парового котла

Таблиця 5.10 - Повний перепад тисків в газовому тракті парового котла

Величина	Позна-чення	Оди-ниця виміру	Розрахункова формула або спосіб визначення	Резуль-тат
Перепад повних тисків		Па		578,1
Розрідження на виході з топки		Па	2-56, стор. 39 [9] Приймаємо 2 мм.вод.ст	19,58
Розрахункова продуктивність димососа				79,66
Коефіцієнт запасу у продуктивності		1	стор. 36 [9]	1,07
Розрахунковий повний тиск димососа		Па		607
Коефіцієнт запасу по тиску		1	стор. 36 [9]	1,05
Питома вага газів при 0 0С			Графік 22 стор. 122 [9]	1,12
Абсолютна температура газів у димососа	Т	К	125+273	398
Абсолютна температура газів по заводським характеристикам димососа		К	200+273	473
Перехідний коефіцієнт до номінальних характеристик		1		1,127
Поправка на зміну тиску в залежності від розташування котла над рівнем моря		1	- при висоті місцевості над рівнем моря	1,16
Приведений повний тиск димососа		Па		684,1

5.1.12 Вибір димососа

Таблиця 5.11 - Вибір димососа

Потрібні параметри задовольняє димосос	Марка	Параметри	Короткий опис
	ДН - 17	([9],VII-32, стор.212)	Центробіжний димосос одностороннього всмоктування частота n = 740

5.1.13 Вибір електродвигуна

Таблиця 5.12 - Вибір електродвигуна

Величина	Позначення	Одиниця виміру	Розрахункова формула або спосіб визначення	Результат
Потужність двигуна		кВт	- ККД двигуна	130

5.2 Розрахунок повітряної сторони

5.2.1 Опір повітряного тракту

Таблиця 5.14 - Опір повітряного тракту

Величина	Позна-чення	Оди-ниця ви-міру	Розрахункова формула або спосіб визначення	Результат
1	2	3	4	5
Кількість холодного повітря, що засмоктується вентилятором				11,879
Середня температура повітря у повітропідігрівнику				150
Коефіцієнт кінематичної в'язкості холодного повітря			, Таблиця VI, стор. 141 [1]
Коефіцієнт кінематичної в'язкості повітря у повітропідігрівнику			, Таблиця VI, стор. 141 [1]
Коефіцієнт кінематичної в'язкості гарячого повітря			, Таблиця VI, стор. 141 [1]
Витрата гарячого повітря				20,059
Перша ділянка повітряного тракту
Швидкість повітря	W		Приймаємо	6
Діаметр перерізу тракту	D			1,588
Число Рейнольдса	Re	1		574895
Коефіцієнт опору тертя		1		0,011476
Динамічний тиск		Па	, Рис. VII-2, стор.186 [9]	20,56
Довжина першої ділянки	L		Рисунок 5.2	7
Опір тертя першої ділянки		Па		1,04
Сума коефіцієнтів місцевих опорів першої ділянки		1		0,5
Місцевий опір першої ділянки		Па		10,28
Третя ділянка повітряного тракту
Швидкість повітря	W		Приймаємо	6
Сторона квадрату тракту	А			1,407
Діаметр перерізу тракту	D			1,407
Число Рейнольдса	Re	1		509488
Коефіцієнт опору тертя		1		0,011828
Динамічний тиск		Па	, Рис. VII-2, стор.186 [9]	20,56
Довжина третьої ділянки	L		Рисунок 5.2	3
Опір тертя третьої ділянки		Па		0,518
Сума коефіцієнтів місцевих опорів третьої ділянки		1		0,5
Місцевий опір третьої ділянки		Па		10,28
Четверта ділянка повітряного тракту (повітропідігрівник)
Швидкість повітря	W		З теплового розрахунку	6,01
Діаметр труб	d			33
Поперечний крок				43
Повздовжній крок				33
Відносний поперечний крок труб		1		1,3(03)
Кількість труб по ходу повітря				45
Діагональний крок				39,386
Параметр пучка		1		1,566
Коефіцієнт форми шахового пучка		1		4,241
Число Рейнольдса	Re	1		6749,4
Коефіцієнт опору, віднесений до одного ряду пучка		1		0,392
Коефіцієнт опору пучка		1		18,043
Динамічний тиск		Па	, Рис. VII-2, стор.186 [9]	14,19
Опір повітропідігрівника		Па		256,1
Коефіцієнти, що враховують характеристики поворотів в ходах по повітрю		1	cтор.18 [9]	1,4
		1	Графік 16, стор. 200 [9]	2,6
		1	Графік 17, стор. 200 [9]	1
Коефіцієнт опору для повороту:		1		3,64
Втрати тиску на поворотах у повітропідігрівнику		Па		219,48
П'ята ділянка повітряного тракту
Швидкість повітря	W		Приймаємо	12
Сторона квадрату тракту	А			1,293
Діаметр перерізу тракту	D			1,293
Число Рейнольдса	Re	1		346158
Коефіцієнт опору тертя		1		0,013028
Динамічний тиск		Па	, Рис. VII-2, стор.186 [9]	46,5
Довжина п'ятої ділянки	L		Рисунок 5.2	5,6
Опір тертя п'ятої ділянки		Па		2,624
Сума коефіцієнтів місцевих опорів п'ятої ділянки		1		2,9
Місцевий опір п'ятої ділянки		Па		134,84
Шоста ділянка повітряного тракту
Швидкість повітря	W		Приймаємо	12
Сторона квадрату тракту	A			1,293
Діаметр перерізу тракту	D			1,293
Число Рейнольдса	Re	1		346158
Коефіцієнт опору тертя		1		0,013028
Динамічний тиск		Па	, Рис. VII-2, стор.186 [9]	46,5
Довжина шостої ділянки	L		Рисунок 5.2	1,5
Опір тертя шостої ділянки		Па		1,406
Сума коефіцієнтів місцевих опорів шостої ділянки		1		1,3
Місцевий опір шостої ділянки		Па		241,79
Сьома ділянка повітряного тракту (пальник)
Швидкість повітря	W		З теплового розрахунку парового котла, Таблиця 2.8	30
Динамічний тиск		Па	, Рис. VII-2, стор.186 [9]	283,87
Коефіцієнт опору пальника		1	Табл. VII-6 стор.181 [9]	3
Опір пальника		Па		851,61

5.2.2 Сумарний опір повітряного тракту

Таблиця 5.15 - Сумарний опір повітряного тракту

Величина	Позна-чення	Одиниця виміру	Розрахункова формула або спосіб визначення	Резуль-тат
Сумарний опір		Па		1730

5.2.3 Повний тиск повітряного тракту

Таблиця 5.16 - Повний тиск повітряного тракту

Величина	Позна-чення	Одини-ця виміру	Розрахункова формула або спосіб визначення	Резуль-тат
Сумарний опір повітряного тракту				4284,9
Коефіцієнт запасу по продуктивності		1	, cтор. 36 [9]	1,06
Коефіцієнт запасу по тиску		1	cтор.36 [9]	1,12
Об'єм повітря теоретично необхідного для горіння		1	Тепловий розрахунок	9,440746
Розрахункова витрата палива			Тепловий розрахунок	1,09
Необхідна розрахункова продуктивність вентилятора				36,025
Розрахунковий повний тиск вентилятору				1937,6
Приведений тиск для димососа				1937,6

5.2.4 Вибір вентилятора

Потрібні параметри задовільняє вентилятор ВГДН-12,5.

Таблиця 5.17 - Вибір вентилятора

Марка	Параметри	Короткий опис
ВГДН-12,5	Рис. VII-37, стор.216 [9]	Центробіжний вентилятор одностороннього всмоктування, частота .

5.2.5 Вибір електродвигуна

Таблиця 5.18 - Вибір електродвигуна

Величина	Позначення	Одиниця виміру	Розрахункова формула або спосіб визначення	Результат
Потужність двигуна		кВт		87,25

Висновок

В дипломному проекті проведені розрахунки котлоагрегату на базі серійного котла Е-50-4-440Г. По заданим вихідним даним були проведені тепловий, гідравлічний, аеродинамічний розрахуноки та розрахунок на міцність.

В тепловому розрахунку визначені:

- робоча витрата палива ;

- економічність котла .

При розрахунку топки були дотримані основні вимоги:

- допустиме теплове навантаження топки по умовам горіння ;

- температура продуктів згоряння на виході із топки задовольняє умові та її значення розходиться з попередньо заданою величиною у межах 30.

Для заданої температури перегрітої пари виконаний розрахунок пароперегрівача. Пароперегрівач встановлений у конвективній шахті за фестоном і призначений для підвищення температури пари, виконаний із паралельно включених по парі вигнутих в одній площині труб (змійовиків). Розташування труб - шахове. Число рядів труб поперек ходу газів 28.

Водяний економайзер та повітряпідігрівник та встановлені у вертикальних конвективних шахтах і призначені для зниження температури газів, що відходять, тобто для підвищення ефективності використання виділеної в топці теплоти. Гаряче повітря, яке подається в топку, покращує процес займання та горіння палива, підвищує температуру продуктів згорання, що сприяє зниженню втрат від хімічного та механічного недопалу.

Була визначена розрахункова нев'язка теплового балансу, яка складає 0,04%. Це говорить про те, що розподіл теплових навантажень по поверхням нагріву виконано вірно.

В ході аеродинамічного розрахунку були визначені значення опорів газового та повітряного трактів, що дало змогу вибрати димовий насос та вентилятор, котрі задовільняють вимогам транспортування димових газів та повітря. Газовий тракт обслуговується димовим насосом ДН-17 при необхідній потужності двигуна. Для перекачки повітря використовується вентилятор одностороннього всмоктування ВГДН-12,5 з електродвигуном.

Розрахунок на міцність надав можливість визначитися з товщиною стінки барабана та його днищ (відповідно 43 та 45 мм), вихідно камери пароперегрівача (12 мм) та впевнитися в тому, що труби пароперегрівача витримають навантаження при роботі.

Список літератури

1. Тепловой расчет котлов (нормативный метод). ВТИ и ЦКТИ - НПО ЦКТИ, СПб, 1998р. - 256с.

2. Компоновка и тепловой расчёт парового котла: Учеб. пособие для вузов/ Ю.М. Липов, Ю.Ф. Самойлов, Т.В. Виленский. - М.: Энергоатомиздат, 1988. - 208 с.

3. Тепловой расчёт промышленных парогенераторов: Учеб. пособие для втузов/ Под ред. В.И. Частухина. - Киев: Вища школа. Головное изд-во, 1980. - 184 с.

4. Методические указания к курсовому проекту парогенератора для студентов специальностей 0305, 0308, 0520 (расчёт топки)/ Подобед О.П. - Киев: КПИ, 1990. - 38 с.

5. Конструктирование и тепловой расчёт фестона и пароперегревателя паровых котлов. Методические указания к курсовой работе №2 по курсу «Паровые котлы» для студентов специальности 0520 «Парогенераторостроение»/ Сост. Ю.Г. Дашкиев. - Киев: КПИ, 1985. - 36 с.

6. Лебедев И.К. Гидродинамика паровых котлов: Учеб. пособие для вузов. - М.: Энергоатомиздат, 1987 - 240 с.

7. Методические указания к курсовому проекту парогенератора для студентов специальностей 0520, 0308, 0305, расчёт конвективных поверхностей/Подобед О.П. - Киев: КПИ, 1981.

8. Троянский Е.А. Металлы котлостроения и расчёт прочности деталей паровых котлов. М.-Л. Издательство «Энергия», 1964 - 192 с.

9. Аэродинамический расчёт котельных установок (Нормативный метод). Под. ред. С.И. Мочана. Изд. 3-е. Л., «Энергия», 1977.