Котельные установки

    При расчёте используются уравнение  теплопередачи и уравнение теплового баланса, а расчёт выполняется для 1м³ газа при нормальных условиях.

    1.Определяются  конструктивные характеристики (по  табл. П1, П2 или чертежам): площади поверхности нагрева, живое сечение для прохода газов, шаг труб и рядов, диаметр труб и др.

2. Предварительно принимаются два значения температуры продуктов 
   сгорания после рассчитываемой поверхности нагрева υ”1  и υ”2.
3. По уравнению теплового баланса определяется количество теплоты, 
   отданное продуктами сгорания воде или пару через конвективную поверхность 
   нагрева — Qk, Q_П (в кипятильном и конвективном пучках).
4. Вычисляется расчётная температура потока продуктов сгорания в конвективном газоходе, средняя температура воды (для водогрейного котла), средний температурный напор и подсчитывается средняя скорость продуктов сгорания.

    5.По номограммам определяется коэффициент теплоотдачи конвекцией 
и излучением, вычисляется коэффициент теплопередачи и тепловосприятие поверхностью нагрева - QТ.

    6.Если полученные из уравнения теплообмена значения тепловосприятия 
Qi отличается от определённого по уравнению баланса QБ (QК,QП) не 
более чем на 2 %, расчёт поверхности нагрева считается законченным. При 
расхождении значений Qк и QБ (QК,QП) больше указанного предела 
(2 %) принимают новое значение конечной температуры и повторяют расчёт 
либо используют графическую интерполяцию.

    7. Графическая интерполяция производится  для определения температуры продуктов сгорания после поверхности нагрева по принятым двум значениям температур υ”1  и υ”2  и полученным двум значениям Q_T и QБ (QК,QП). Для этого строится зависимость Q =f(υ"), показанная на рис. 2. Точка пересечения прямых укажет температуру продуктов сгорания υ”p, которую следовало бы принять при расчёте. Если значение о υ”p отличается от одного из принятых предварительно значений υ”1  и υ”2 не более чем на 50 °С, то для завершения расчёта необходимо по υ”p повторно определить только Q_T, сохранив прежний коэффициент теплопередачи. При большем расхождении заново определяется коэффициент теплопередачи для найденной температуры υ”p.

    Расчёты конвективных поверхностей нагрева  сводятся в табл.5. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

    2.6. Расчет  водяных  экономайзеров

    В промышленных паровых котлах работающих при давлении пара до 2,5 МПа, чаще всего применяются чугунные водяные экономайзеры ВТИ, а при большем давлении - стальные. Общая схема устройства и обвязки чугунного водяного экономайзера показана на рис., a его расчёт рекомендуется проводить в определённой последовательности.

1. По температуре и энтальпии продуктов сгорания, известных из расчета 
   предыдущей поверхности нагрева (кипятильного пучка - газохода), определяются температура и энтальпия  продуктов сгорания на входе в водяной 
   экономайзер.
2. По уравнению теплового баланса количество теплоты, которое должны 
   отдать продукты сгорания топлива, приравнивается к количеству теплоты, воспринятой водой в экономайзере. .   
3. По энтальпии воды после экономайзера и давлению её (давление в водяном экономайзере равно давлению в паровом котле) из [11, табл. 3.1] водяного насыщенного пара определяется температура воды на выходе из экономайзера. Если полученная температура воды окажется на 20 °С ниже температуры насыщения (кипения воды при соответствующем давлении), то чугунный 
   экономайзер будет работать в нормальном режиме. В противном случае воз 
   можно закипание воды в экономайзере, что недопустимо, в этом случае необходимо увеличить температуру уходящих топочных газов (т.е. снизить тепловосприятие экономайзера).

    4.По  конструктивным характеристикам, выбирается чугунная труба определенной длины L, а число труб в ряду выбирается  от 3 – 9 с таким расчетом, чтобы  скорость  продуктов сгорания была в пределах от 6 до 9м/с при нормальной паропроизводительности  котла.

    5.По  действительной скорости продуктов  сгорания в экономайзере определяется  коэффициент теплопередачи.

    6.По  полученной поверхности нагрева  экономайзера определяется общее  число труб, число рядов и устанавливается  его конструктивная характеристика.

    Расчет чугунного водяного экономайзера сводится в табл.6. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

    2.7.Расчет  невязки теплового  баланса 

    Тепловой  расчет парового котельного агрегата заканчивается определением относительной  величины невязки теплового баланса. При правильно выполненном расчете величина невязки не должна превышать 0,5% (по абсолютной величине) от располагаемой теплоты, т.е. ∆°<±0,5%.Расчет невязки теплового баланса сводится в табл.7.  
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

    Литература 

1. Роддатис  К.Ф., Полтарецкий А.Н. Справочник по котельным   установкам малой производительности, 1989 г;
2. Фокин В.М., Тепловой расчет теплогенератора: учебное пособие – Волгоград: ВолгГАСА,2000г;
3. Фокин В.М., Эксплуатация теплогенерирующих установок: учебное пособие – Волгоград: ВолгГАСА,1999г;
4. Фокин В.М., Котельные агрегаты: учебное пособие - Волгоград: ВолгГАСА,1997г.

5.Фокин В. М., Тепловые схемы котельных: учебное пособие – Волгоград: ВолгГАСА, 1998г. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

  Схема обвязки чугунного  экономайзера:

    1 –  верхний барабан котла;2 – обмуровка экономайзера;3 – обдувочный аппарат;4 – ребристые чугунные трубы;5 – обратный клапан;6 – обводная линия (байпас);7 – вентиль;8 – термометр;9 – манометр;10 – предохранительный клапан;11 – воздухосборник (вантуз);12 – сгонная линия;13 – питательная линия.