Поверочный тепловой и аэродинамический расчет котла БКЗ-75-39

Площадь поверхности нагрева

H

252

Диаметр труб

d ₁

м

справочник [2]

0,032

d ₂

м

справочник [2]

0,026

Шаг труб

S ₁

м

по чертежу

0,095

S ₂

м

по чертежу

0,068

Относительный поперечный шаг

σ₁

-

S₁/d

0,095/0,032

2,97

Относительный продольный шаг

σ₂

-

S₂/d

0,068/0,032

2,13

Число труб в ряду

z₁

-

из констр. данных

22

Число труб по ходу газов

z₂

-

из констр. данных

19

Общее число труб

z

-

418

Длина трубы

l

м

по чертежу

6

Размеры газохода

a*b

м²

по чертежу

2,1*6

12,6

Живое сечение

F

м²

ab-lz₁*dн

2,1*6-6*22*0,032

8,38

Расход воды через экономайзер

Dэк

кг/с

D+Gпр

20,33+0,05*20,33

21,88

Температура газов на входе

υ'

⁰С

из расчета

667

Температура газов на выходе

υ "

⁰С

по таблице 2

513,89

Энтальпия газов на входе

I'

кДж/кг

по таблице 2

6294,87

Энтальпия газов на выходе

I"

кДж/кг

I'+ΔαIхв-Qбт/φ

6294,87+0,02*184-1472,79/0,99

4812,96

Теплота отданая продуктами сгорания

Qбг

кДж/кг

φ(I'-I"+ΔαIхв)

0,99*(6294,87-4812,96+0,02*184)

1472,79

Теплота отданая продуктами сгорания

Qбг

кДж/кг

(i"- i')* D_э/B_р

(1110,38-860)*21,88/3,54

1472,79

Энтальпия воды после ВЭК

i"

кДж/кг

(i_ппD+i_квD_пр)/D_э-B_р(Q_т+Q_ф+Q_пп) /D_э

(3285*20,83+1087*1,05)/20,83-3,54(9385+687,21 +2711,84)

1110,38

Энтальпия воды на входе  в ВЭК

i'

кДж/кг

принимаем

860

Температура воды после ВЭК

t"

⁰С

250,35

Температура воды на входе в ВЭК

t'

⁰С

по таблице свойств  воды

201,5

Температурный напор

Δt

⁰С

(Δt_б-Δt_м)/ln(Δt_б/Δt_м)

(416,65-312,39)/ln(416,65/312,39)

362,02

Δtб

⁰С

υ "-t'

513,89-201,5

416,65

Δtм

⁰С

υ '-t"

667-250,35

312,39

Средняя скорость газов

w _г

м/с

B _p*V _r*(273+ υ)/(273*F _r)

3,54*6,23*(273+590,45)/(273*8,38)

8,34

Средняя температура газов

υ

^oC

(υ' + +υ ")/2

(667+513,89)/2

590,45

Средняя температура воды

t

^oC

(t' + t")/2

(250,35+201,5)/2

225,93

Температура  поверхности стенки

t _з

^oC

t + Δt

225,93+40

265,93

Коэффициент теплоотдачи излучением

αл

Вт/(м²К)

5,67*10^-8*(aз+1)/2*aT^3*(1-(T^з/T)^4)/(1-Tз/T)

5,67*10^-8*(0,8+1)/2*0,096*863^3*(1-(539/863) ^4)/(1-539/863)

7,12

Эффективная толщина  излучающего слоя

S

м

0,9*d*((4*σ₁σ₂/π)-1)

0,9*0,032*((4*2,97*2,13/3,14)-1)

0,203

доля водяных паров

r_H2O

по таблице

0,1

Коэффициент ослабления трехатомными газами

k_гr_п

1/(МПа*м)

(10000*A_зл/T_пп^0,66)*μ/( 1+1,2μ)

(10000*0,8/863^0,66)* 0,032/(1+1,2*0,032)

2,25

Концентрация золы в  продуктах сгорания

μ_зл

кг/кг

по таблице 1

0,032

Коэфициент поглощения лучей частицами золы

k_зл*μ_зл

1/МПа*м

[(7,8+16r_H2O)/(10pr_пs)^0,5 -1](1-0,37 T_вэк/1000)r_п

((7,8+16*0,1)/(10*0,1*0,235*0,203)^0,5-1)*(1-0,37*863/10^-3)*0,235

2,73

kps

-

(k_гr_п+k_злμ_зл)ps, p=0,1МПа

(2,25+2,73)*0,1*0,203

0,101

Степень черноты потока газов

a

-

1-e^-kps

1-2,73^-0,101

0,096

объёмные доли трехатомных газов

r_п

по таблице 1

0,235

Коэффициент теплоотдачи конвекцией

α_к

Вт/(м²К)

((0,36*Cs*Cz*λ/d)*(w*d/ν)^0,6)*Pr^0,33

0,36*0,97*0,91*0,072/0,032)*( 8,34*0,06/8,8*10^-5)*0,61^0,33

82,64

Cz

z≥10

1

Cs

0,95φ^0,1   φ=1,24

0,95*1,24^0,1

0,97

Критерий Pr

Pr

таблица 6 [1]

0,61

Коэффициент кинематической вязкости

ν

м²/с

таблица 6 [1]

8,8E-05

Коэффициен теплопроводности

λ

Вт/(м*К)

таблица 6 [1]

0,072

Коэффициент теплоотдачи от газов к стенке

α₁

Вт/м²К

α_к+α_л

7,12+82,64

89,76

Ψ

0,64

Коэффициент теплопередачи

k

Вт/(м²К)

Ψα₁

0,64*89,76

57,23

Теплота, переданная поверхности за счет теплопередачи

Qт

кДж/кг

KHΔt/B_р

57,23*252*362,02/3,54

1474,15

Погрешность

-

%

(Qt-Qб)*100/Qt

(1474,15-1472,79)/1474,15

0,09

Площадь поверхности нагрева

H

791

Диаметр труб

d ₁

м

справочник [2]

0,04

d ₂

м

справочник [2]

0,0368

Шаг труб

S ₁

м

по чертежу

0,073

S ₂

м

по чертежу

0,058

Относительный поперечный шаг 

σ₁

-

S₁/d

0,073/0,04

1,83

 Относительный продольный шаг

σ₂

-

S₂/d

0,058/0,04

1,45

 Число труб по  ходу воздуха

z₁

-

из констр. данных

82

 Число труб в  ряду

z₂

-

из констр. данных

32

 Общее число труб

z

-

2624

Длина трубы

l

м

по чертежу

2,5

Размеры газохода

a*b

м²

6*2,8

16,8

 Живое сечение

F_г

м²

πd²z/4

3,14*0,0368^2*2624/4

2,79

Температура газов на входе

υ'

⁰С

по таблице 2

513,89

 Температура газов  на выходе

υ "

⁰С

задаемся

417,07

 Энтальпия газов на входе

I'

кДж/кг

из расчета

4812,96

 Энтальпия газов на выходе

I"

кДж/кг

I'+αIхв-Qбт/φ

4812,96+0,03*184-879,07/0,99

3931,78

Теплота отданая продуктами сгорания

Q_бг

кДж/кг

φ(I'-I"+ΔαIхв)

0,99*(4812,96-39 31,78+0,03*184)

879,07

Теплота отданая продуктами сгорания

Q_бг

кДж/кг

(i"- i')*β_вп

(1801,08-983,34)*1,075

879,069

Энтальпия воздуха после ВЗП

i"

кДж/кг

таблица 2

1801,08

 Энтальпия воздуха на входе в ВЗП

i'

кДж/кг

таблица 2

983,34

 Температура воздуха  после ВЗП

t"

⁰С

справочник [2]

290

Температура воздуха  на входе в ВЗП

t'

⁰С

принимаем

160

Температурный напор

Δt

⁰С

(Δt_б-Δt_м)/ln(Δt_б/Δt_м)

(257,07-223,89)/ln(257,07/223,89)

240,10

Δt_б

⁰С

υ"-t'

513,89-160

257,07

Δt_м

⁰С

υ '-t"

417,07-290

223,89

Средняя скорость газов

w_г

м/с

B _p*V _r*(273+ υ)/(273*F _r)

3,54*6,35*(273+465,48)/(273)

21,82

Средняя температура газов

υ

^oC

(υ' + +υ")/2

(513,89+417,07)/2

465,48

Средняя температура воздуха

t

^oC

(t' + t")/2

(290+160)/2

225

Температура  поверхности стенки

t _з

^oC

(t+υ)/2

(225+465,48)/2

345,24

Коэффициент теплоотдачи от газов к стенке

α₁

Вт/(м²К)

(0,023*λ/d)(wd/v)^0,8*Pr^0,4 

(0,023*0,062/0,0368)*( 21,82*0,0368/6,8*10^-5)^0,8*0,62^0,4

57,92

Критерий Pr

Pr

таблица 6 [1]

0,62

Коэффициент кинематической вязкости

ν

м²/с

таблица 6 [1]

6,8E-05

Коэффициен теплопроводности

λ

Вт/(м*К)

таблица 6 [1]

0,062

β_вп

α_т -Δα_т-Δα_пл+Δα_вп/2

1,2-0,1-0,04+0,015

1,075

 Живое сечение

Fв

ab-lz₁*d_н

6*2,8-2,5*82*0,04

8,6

Скорость воздуха

w в

м/с

VB_р*(υ+273)/(273F_в)

4,63*3,54*(465,48+273)/(273*8,6)

3,74

Cz

z≥10

1

Cs

0,95φ^0,1   φ=1,16

0,95*1,16^0,1  

0,96

Критерий Pr

Pr

таблица 6 [1]

0,69

Коэффициент кинематической вязкости

ν

м²/с

таблица 6 [1]

3,9E-05

Коэффициен теплопроводности

λ

Вт/(м*К)

таблица 6 [1]

0,037

Коэффициент теплоотдачи от воздуха к стенке

α₂

Вт/(м²К)

((0,36*Cs*Cz*λ/d)*(w*d/ν)^0,6)*Pr^0,33

0,36*0,96*1*0,037/0,04)*(3,74*0,04/3,9*10^-5)*0,69^0,33

39,84

Ψ

0,69

Коэффициент теплопередачи

k

Вт/(м²К)

α₁Ψ/(1+ α₁/α₂) 

57,92*0,69/(1+57,92/39,84)

16,36

Теплота, переданная поверхности за счет теплопередачи

Qт

кДж/кг

KHΔt/B_р

16,36*791*240,10/3,54

877,31

Погрешность

-

%

(Qt-Qб)*100/Qt

(877,31-)*100/877,31

-0,2

Площадь поверхности нагрева

H

705

Диаметр труб

d ₁

м

из констр. данных

0,032

d ₂

м

из констр. данных

0,026

Шаг труб

S ₁

м

по чертежу

0,088

S ₂

м

по чертежу

0,05

Относительный поперечный шаг

σ₁

-

S₁/d

2,75

 Относительный продольный шаг

σ₂

-

S₂/d

1,56

 Число труб в  ряду

z₁

-

18

 Число труб по  ходу газов

z₂

-

65

 Общее число труб

z

-

1170

Длина трубы

l

м

6

Размеры газохода

a*b

м²

10,2

 Живое сечение

F

м²

ab-lz₁*dн

10,2-6*18*0,032

6,74

Температура газов на входе

υ'

⁰С

из расчета

417,07

 Температура газов на выходе

υ "

⁰С

228,19

 Энтальпия газов  на входе

I'

кДж/кг

из расчета

3931,78

 Энтальпия газов  на выходе

I"

кДж/кг

I'+αIхв-Qбт/φ

3931,78+0,02*184-1789,93/0,99

2129,97

Теплота отданая продуктами сгорания

Q_бг

кДж/кг

φ(I'-I"+ΔαIхв)

0,99*( 3931,78-2129,97+0,02*184)

1789,93

Теплота отданая продуктами сгорания

Q_бг

кДж/кг

(i"-i')*Dэ/Bр

(860-570,19)*21,88/3,54

1789,93

Энтальпия воды после ВЭК

i"

кДж/кг

таблица свойств воды

860

 Энтальпия воды  на входе в ВЭК

i'

кДж/кг

таблица свойств воды

570,19

 Температура воды после ВЭК

t"

⁰С

принята ранее

201,5

Температура воды на входе в ВЭК

t'

⁰С

задано

135

Температурный напор

Δt

⁰С

(Δt_б-Δt_м)/ln(Δt_б/Δt_м)

(215,57-93,19)/ln(215,57/93,19)

145,92

Δt_б

⁰С

υ "-t'

228,19-135

215,57

Δt_м

⁰С

υ '-t"

417,07-201,5

93,19

Средняя скорость газов

w _г

м/с

B _p*V _r*(273+ υ)/(273*F _r)

3,54*6,47*(273+322,63)/(273*6,74)

7,41

Средняя температура газов

υ

^oC

(υ' + υ ")/2

(417,07+228,19)/2

322,63

Средняя температура воды

t

^oC

(t' + t")/2

(201,5+135)/2

168,25

Температура  поверхности стенки

t _з

^oC

t + Δt

168,25+40

208,25

Коэффициент теплоотдачи от газов к стенке

α₁

Вт/(м²К)

((0,36*Cs*Cz*λ/d)*(w*d/ν)^0,6)*Pr^0,33

((0,36*1*1*0,0496/0,032)*(7,41*0,032/4,7*10^-5)^0,6)*0,64^0,33

80,03

C_z

1

C_s

1

Критерий Pr

Pr

таблица 6 [1]

0,64

Коэффициент кинематической вязкости

ν

м²/с

таблица 6 [1]

4,7E-05

Коэффициен теплопроводности

λ

Вт/(мК)

таблица 6 [1]

0,0496

Ψ

0,757

Коэффициент теплопередачи

k

Вт/(м²К)

Ψα₁

0,757*80,03

60,55

Теплота, переданная поверхности за счет теплопередачи

Qт

кДж/кг

KHΔt/B_р

1759,74

Погрешность

-

%

(Qt-Qб)*100/Qt

(1759,74-)*100 /1759,74

-1,72

Площадь поверхности нагрева

H

м²

2157

Диаметр труб

d ₁

м

справочник [2]

0,04

d ₂

м

м

0,0368

Шаг труб

S ₁

м

по чертежу

0,068

S ₂

м

по чертежу

0,058

Относительный поперечный шаг

σ₁

-

S₁/d

0,068/0,04

1,7

Относительный продольный шаг

σ₂

-

S₂/d

0,058/0,04

1,45

Число труб по ходу воздуха

z₁

-

из констр. данных

86

Число труб в ряду

z₂

-

из констр. данных

32

Общее число труб

z

-

2752

Длина трубы

l

м

по чертежу

6,5

Размеры газохода

a*b

м²

1,7*6

10,2

Живое сечение

F_г

м²

πd²z/4

3,14*0,0368^2*2752/4

2,93

Температура газов на входе

υ'

⁰С

из расчета

228,19

Температура газов на выходе

υ"

⁰С

справочник [2]

131

Энтальпия газов на входе

I'

кДж/кг

из расчета

2172,34

Энтальпия газов на выходе

I"

кДж/кг

по таблице 2

1232,78

Теплота отданая продуктами сгорания

Q_бг

кДж/кг

φ(I'-I"+ΔαIхв)

0,99*(2172,34-1232,78+0,03*184)

936,94

Энтальпия воздуха после ВЗП

i"

кДж/кг

из расчета

983,34

Энтальпия воздуха на входе в ВЗП

i'

кДж/кг

по таблице 2

184,13

Температура воздуха после ВЗП

t"

⁰С

из расчета

160

Температура воздуха  на входе в ВЗП

t'

⁰С

принимаем

30

τ1

⁰С

t"-t'

160-30

130

τ₂

⁰С

υ '- υ "

228,19- 131

97,19

P

τ ₂/(υ'-t')

97,19/(228,19-30)

0,49

R

τ ₁/ /τ ₂

130/97,19

1,34

Ψ

по номограмме

0,98

Температурный напор при противотоке

Δ t_пр

⁰С

(Δ t_б- Δ t_м)/ln(Δ t_б/Δt_м)

(101-68,19)/ ln(101/68,19)

83,52

Δt_б

⁰С

υ"-t'

131-30

101

Δt_м

⁰С

υ '-t"

228,19-160

68,19

Температурный напор

Δt

Δt_прΨ

83,52*0,98

81,8506

Средняя скорость газов

w _г

м/с

B _p*V _r*(273+J)/(273*F _r)

3,54*6,59*(273+)

13,22

Средняя температура газов

υ

^oC

(υ'+υ ")/2

(131+228,19)/2

179,59

Средняя температура воздуха

t

^oC

(t' + t")/2

(30+160)/2

95

Температура  поверхности стенки

t _з

^oC

(t+ υ)/2

(95+179,59)/2

137,3

Коэффициент теплоотдачи от газов к стенке

α₁

Вт/(м²К)

(0,023*λ/d)(wd/v)^0,8*Pr^0,4

(0,023*0,038/0,0368)(13,22+0,0368)^0,8*0,67^0,4

47,76

Критерий Pr

Pr

таблица 6 [1]

0,67

Коэффициент кинематической вязкости

ν

м²/с

таблица 6 [1]

2,9E-05

Коэффициен теплопроводности

λ

Вт/(м*К)

таблица 6 [1]

0,038

β_вп

αт -Δαт-Δαпл+Δαвп

1,2-0,1-0,04+0,03

1,09

Живое сечение

Fв

al'-l'z₁*dн

6*((2,48+2,28+1,76)/3)-((2,48+2,28+1,76)/3)*0,04*86

5,56

Скорость воздуха

w в

м/с

VB_р*(υ+273)/(273F_в)

4,63*3,54*(179,59+273)/(273*5,56)

4,33

Cz

1

Cs

0,95φ^0,1   φ=1,16

0,95*1,03^0,1

0,95

Критерий Pr

Pr

таблица 6 [1]

0,69

Коэффициент кинематической вязкости

ν

м²/с

таблица 6 [1]

2,3E-05

Коэффициен теплопроводности

λ

Вт/(м*К)

таблица 6 [1]

0,031

Коэффициент теплоотдачи от воздуха к стенке

α₂

Вт/(м²К)

((0,36*Cs*Cz*λ/d)*(w*d/ν)^0,6)*Pr^0,33

((0,36*0,95*1*0,031/0,04)(4,33*0,04/2,3*10^-5)^0,6)*Pr^0,33

43,96

Ψ

0,82

Коэффициент теплопередачи

k

Вт/(м²К)

α₁Ψ/(1+ α₁/α₂)

47,76*0,82/(1+47,76/43,96)

18,78

Теплота, переданная поверхности за счет теплопередачи

Qт

кДж/кг

KHΔt/B_р

18,78*2157*83,52/3,54

935,84

Погрешность

-

%

(Qt-Qб)*100/Qt

(935,84-936,94) *100/935,84

-0,11

V(H20),

м³/кг

V(СO2) ,м³/кг

V(SO2) ,м³/кг

V(N2) ,м³/кг

V(О2) ,м³/кг

V(г) ,м³/кг

ρ', кг/ м³

ρ, кг/ м³

α=1,2

0,6169

0,8229

0,0202

4,392

0,1943

6,0463

1,3128

0,287

α=1,2075

0,6174

0,8229

0,0202

4,4194

0,2015

6,081523

1,3126

0,317

α=1,2225

0,6185

0,8229

0,0202

4,474

0,2161

6,152019

1,3122

0,362

α=1,24

0,6199

0,8229

0,0202

4,5381

0,2331

6,234264

1,3118

0,415

α=1,265

0,6217

0,8229

0,0202

4,6295

0,2574

6,351758

1,3112

0,485

α=1,29

0,6236

0,8229

0,0202

4,7208

0,2817

6,469251

1,3106

0,600

α=1,315

0,6254

0,8229

0,02023

4,8122

0,3060

6,586745

1,3101

0,790

α=1,364

0,6291

0,8229

0,0202

4,9912

0,3536

6,817032

1,3091

0,890