Котел

Тепловой расчет судового вспомогательного котла

1. Номинальная паропроизводительность

2. Рабочее давление, Мпа

3. КПД котла, %

4. Коэффициент избытка воздуха для номинального режима

6. Вид расчета

7. Объем топки, м³

8. Длина топки, м

9. Средняя длина труб испарительного пучка, м

10. Длина труб бокового экрана, м

11. Расстояние между образующими барабанов, м

13. Количество труб в ряду ипарительного пучка

14. Поверхность нагрева испарительного пучка, м²

17. Площадь топочного фронта, м²

Задание объема, парциальных давлений
и энтальпии продуктов сгорания

1. Массовая доля в топливе, % (см. прил.):

1.1. Углерода

1.2. Водорода

1.3. Серы

1.4. Азота

1.5. Кислорода

1.6. Воды

1.7. Золы

2. Влажность воздуха, г/кг

3. Расход пара на распыл, кг/кг

4. Давление в топке, Мпа

5. Доля от номинальной нагрузки котла, %

6. Приведенный углерод топлива,%

-??-

7. Коэффициент избытка воздуха

-??-

7.1. Согласие=1/несоласие=0 с формулой по п.7

-??-

7.2. Фактический коэффициент избытка
воздуха на долевой нагрузке котла

-??-

8. Теоретически необходимый объем воздуха (a = 1), м3/кг

-??-

9. Объем трехатомных газов, м3/кг

-??-

10. Теоретический объем азота, м3/кг

-??-

11. Объем двухатомных газов, м3/кг < /TD>

-??-

12. Теоретический объем водяных паров, м3/кг

-??-

13. Действительный объем водяных паров, м3/кг

-??-

14. Объем дымовых газов, м3/кг

-??-

15. Объемные доли продуктов сгорания:

15.1 Углекислого газа

-??-

15.2 Водяных паров

-??-

15.3 Суммарное для трехатомных газов

-??-

16. Парциальные давления, Мпа:

16.1 Углекислого газа

-??-

16.2 Водяных паров

-??-

16.3 Суммарное для трехатомных газов

-??-

17. Энтальпия дымовых газов, кДж/кг

-??-

Энтальпия дымовых газов в зависимости от температуры уточняется здесь Вид расчета: конструкторский --0, поверочный--1

Предварительный тепловой баланс и определение расхода топлива

1. Доля от номинальной паропроизводительности

2. Потеря теплоты от химического недожега

3. Потеря теплоты в окружающую среду, %

4. Температура холодного воздуха, ^oС

5. Температура подогретого в кожухе воздуха, ^oС

6. Средняя уд. теплоемкость воздуха в интервале
температур до 100^oС, кДж / ( м³ * ^oС )

7. Температура топлива, ^oС

8. Энтальпия пара на распыл топлива, кДж/кг

9. Абсолютное давление в котле, Мпа

10. Энтальпия сухого насыщенного пара, кДж/кг

11. Теплота парообразования, кДж/кг

12. Степень сухости пара, %

13. Температура питательной воды, ^oС

14. Энтальпия питательной воды, кДж/кг

14. Теплота сгорания топлива, кДж/кг

-??-

15. Фактическая паропроизводительность, кг/с

-??-

16. Факт. потеря теплоты в окружающую среду при долевых нагрузках,

-??-

17. Факт. КПД котла, %

-??-

18. Тепловая потеря с уходящими газами, %

-??-

18.1. Тепловая потеря с уходящими газами, кДж/кг

-??-

19. Количество телоты, вносимое воздухом в топку, кДж/кг

19.1 холодным

-??-

19.2 горячим

-??-

20. Теплоемкость топлива, кДж/(кг*ОС)

-??-

21. Физическая теплота топлива, кДж/кг

-??-

22. Энтальпия уходящих газов, кДж/кг

-??-

23. Температура уходящ. газов, С

-??-

24. Коэффициент сохранения теплоты

-??-

25. Теплота, вносимая в топку паром, кДж/кг

-??-

26. Полезное тепловыделение в топке, кДж/кг

-??-

27. Энтальпия влажного насыщенного пара, кДж/кг

-??-

28 Расчетный расход топлива, кг/с

-??-

Определение основных конструктивных элементов котла

1. Тепловое напряжение топочного объема
2. Площадь топочного фонта на эскизе, см²
3. Длина труб конвективного пучка на эскизе, см
4. Длина труб бокового экрана на эскизе, см
5. Расстояие между образующими барабанов на эскизе, см
6. Угловой коэффициент
6.1. Xбэ

7.1 Расчетное значение теплового напряж. топ. объема (tсли Vт задано из документации на существующ. котел)	`-??-`
7.1 Расчетное значение теплового напряж. топ. объема	`-??-`
7.2 Объем топки, м³	`-??-`
7.3. Выбор: констр./повер. расч.	`-??-`
8. Длина топки, м	`-??-`
8.1.Выбор: констр./повер. расч.	`-??-`
9. Площадь топочного фронта, м²	`-??-`
10. Квадратичный масштаб, м²	`-??-`
11. Линейный масштаб, м/см	`-??-`
12. Длина труб первого ряда конвективного пучка, м	`-??-`
13. Длина труб бокового экрана, м	`-??-`
14. Расстояние между образующимиими барабанов, м	`-??-`
15 Величина лучевоспринимающей поверхности, м²	`-??-`
16 Общая поверхность труб экрана, м2	`-??-`
17. Коэффициент высоты топки	`-??-`
18. Коэффициент ширины топки	`-??-`

Расчет теплообмена в топке

1. Условный коэффициент загрязнения

2. Температура газов на выходе из топки (принятая), ^oС

3. Параметр характера распределения температуры

4. Площадь стен, ограничивающих топку,м2
(tсли Vт задано из документации на существующ. котел)

-??-

5. Эффективная толщина излучающего слоя пламени, м

-??-

6. Степень экранирования топки

-??-

7. Коэффициент тепловой эффективности топки

-??-

8. Теоретическая энтальпия, кДж/кг

-??-

9. Теоретическая температура горения, ОС

-??-

10. Энтальпия газов на выходе из топки по заданной температуре, кДж/кг

-??-

11. Коэффициент заполнения топки светящимся факелом

-??-

12. Коэффициент ослабления лучей сажистыми частицами

-??-

13. Коэффициент ослабления лучей трехатомными газами

-??-

14. Сила поглощения топочной средой

-??-

15 Степень черноты светящейся части факела

-??-

16 Степень черноты трехатомных газов

-??-

17. Степень черноты факела

-??-

18. Cтепень черноты топки

-??-

19. Средняя массовая теплоемкость продуктов сгорания, кДж / ( кг * ^oС )

-??-

20. Критерий Больцмана

-??-

21. *Расчетная температура газов на выходе из топки, ^oС

-??-

22. *Разность температур, ОС (устанавливается при подборе параметра t'ЗТ)

-??-

23. Расчетная энтальпия газов на выходе из топки, кДж/кг

-??-

24. Теплота, переданная в топке излучением, кВт

-??-

*Разность температур DtЗТ не должна превышать 20^oС.

Расчет теплообмена в пучке кипятильных труб

1. Наружный диаметр труб, м

2. Количество рядов труб

3. Поперечный шаг труб, м

4. Продольный шаг труб, м

5. Коэффициент омывания

6. Коэффициент загрязнения ( м² * ^oС ) / кВт

7. Степень черноты наружной стенки

8. Температура газов на выходе из пучка труб, ^oС

9. Температура насыщеня, ^oС

12. Количество труб в ряду

-??-

12.1 Для поверочного расчета

-??-

13. Площадь поверхности нагрева труб, м2

-??-

13.1. Для поверочного расчета

-??-

14. Относительный шаг труб:

14.1. Поперечный

-??-

14.2. Продольный

-??-

15. Площадь живого сечения газохода, м2

-??-

16. Эффектив. толщина излучающего слоя газов. объема,м

-??-

17. Энтальпия газов на выходе из пучка труб,кДж/кг

-??-

18. Средняя температура газового потока, ОС

-??-

19. Средняя расчетная скорость газов, м/с

-??-

20. Теплота, отдан. газами, кВт

-??-

21 Температура стенки

-??-

22 Поправочный коэффициент на количество рядов труб

-??-

23. Поправочный коэффициент на относительные шаги

-??-

23.1. Второй поправочный коэффициент на относительные шаги

-??-

24. Коэффициент кинематической вязкости газов, м2/с

-??-

25. Коэффициент теплопроводности газов, кВт/(м2*ОС)

-??-

26. Критерий Рейнольдса

-??-

27. Критерий Прандтля средний в интервале 400-1000 ОС

-??-

28. Критерий Прандтля

-??-

29. Коэффициент теплоотдачи конвекцией при поперечном омывании, кВт/(м2*ОС)

-??-

30. Коэффициент ослабления лучей трехатомными газами, 1/(м*Мпа)

-??-

31. Суммарная сила поглощения лучей газовым потоком

-??-

32. Степень черноты газового потока

-??-

33. Коэффициент теплоотдачи продуктов сгорания излучением, кВт/(м2*ОС)

-??-

34. Коэффициент теплоотдачи от газов к стенке, кВт/(м2*ОС)

-??-

35. Коэффициент теплопередачи, кВт/(м2*ОС)

-??-

36. Разность температур теплообменивающихся сред,ОС:

36.1 Большая:

-??-

36.2 Меньшая

-??-

37. Температурный напор

-??-

38. Теплота , воспринятая поверхностью нагрева, кВт

-??-

39. *Разность теплоты по двум уравнениям, кВт

-??-

40. Относительная разность

-??-

41. Расчетная температура, ОС

-??-

42. Расчетная теплота, кВт

-??-

43. Расчетная энтальпия газов за конвективным пучком, кДж/кг

-??-

44. Разность температур

-??-

*Подбор параметров испарительного пучка производится по DQ всегда и Dt' при отсутстввии экономайзера. Температуру t1 принимать в пределах 360…400ОС при отсутствии и 400…500ОС при наличии экономайзера. Если расчетная t1 не вписывается в эти пределы, изменить Z2 (t1 и Z2 на листе "Пучок Д"). Большей t1 соотвествует меньшее Z2. Если экономайзер отсутствует, выделить Dt' и подобрать ее минимальное значение, изменяя в задании КПД или коэффициент избытка воздуха. При поверочном расчете подбор проводить только по DQ.
* В.М.Геец Тепловой расчет судового вспомогательного водотрубного котла в Exell

РАСЧЕТ ИТОГОВОГО БАЛАНСА КОТЛА
ПО ПАРОПРОИЗВОДИТЕЛЬНОСТИ И КПД

1. *Оценка правильности расчета теплоты по поверхностям нагрева:

1.1. В топке:

-??-

1.2. В испарительном пучке

-??-

2. Количество теплоты, переданной поверхности нагрева, квт

-??-

3. Полная паропроизводительность котла, кг/с

-??-

4. КПД котла, %

-??-

5. ***Невязка баланса по паропроизводительности, %

-??-

6. ***Невязка баланса по КПД, %

-??-

*Если параметры выходят за допустимые пределы, необходимо вернуться в соответствующие расчетные таблицы и произвести оптимизацию параметров.
В допустимых пределах можно изменять коэффициенты загрязнения и площадь топочного фронта на эскизе, а в отдельных случаях и заданные DК, hК и a. Наилучший результат подбора параметра Dh=0 и DDk=0.

Список литературы:
1. Енин В. И. Судовые паровые котлы. - М: Транспорт, 1984. - 248 с.
2. Тепловой расчет котельных агрегатов (нормативный метод)/ Под редакцией Н. В. Кузнецова и др. - М: . Энергия, 1973. - 295 с.
3. Ривкин С. Л., Александров А. А. Термодинамические свойства воды и водяного пара. Справочник. -М: Энергоатомиздат, 1984.
4. Дементьев К. С. Проектирование судовых парогенераторов. - Л: Судостроение. - 1984. - 336 с.
5. Хряпченков А. С. Судовые вспомогательные и утилизационные котлы. - Л.: Судостроение, 1988. - 296 с.
6. Енин В.И., Денисенко Н.И., Костылев И.И. Судовые котельные установки. - М: Транспорт, 1993, - 216 с.

*7. В.М.Геец Тепловой расчет судового вспомогательного водотрубного котла в Exell

8. Тепловой расчёт котла БКЗ-500-140 (из Интернета)

9. При первом же испытании паровоз взорвался, так как при расчете котла были допущены ошибки (из истории паровозостроения)

10. Могут ли котлы быть "слишком" эффективны?

ПРИЛОЖЕНИЕ

I. Элементарный состав топлива (смотри табл.).

II. Определение количество теплоты, выделяемой котлом в зависимости от его нагрузки (заходи в скрипт).

III. Контрольно-обучающее тестирование (как пример**).

Тест-карта 1.
Тест-карта 2.
Тест-карта 3.
Тест-карта 4.

Тест-зачет

Журнал-ведомость

___________________________________________

** Тестирование соответствуюшее теме, как и полный расчет котла с экономайзером, см. в скрипте на странице зарегистрированных пользователей.