Проектирование и эксплуатация котельных установок: Методические указания к выполнению курсового проекта

Федеральное агентство по образованию Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования

Северо-Западный государственный заочный технический университет

Кафедра теплотехники и теплоэнергетики

ПРОЕКТИРОВАНИЕ И ЭКСПЛУАТАЦИЯ КОТЕЛЬНЫХ УСТАНОВОК

Методические указания к выполнению курсового проекта

Факультет энергетический Направление и специальность подготовки дипломированного специалиста: 140100 – теплоэнергетика 140101 – тепловые электрические станции

Санкт-Петербург 2005

Утверждено редакционно-издательским советом университета УДК 621.18.001.2/07 Проектирование и эксплуатация котельных установок: Методические указания к выполнению курсового проекта. - СПб.: Изд-во СЗТУ, 2005. – 40 с. Тематика и содержание курсового проекта соответствуют требованиям государственного образовательного стандарта высшего профессионального образования по направлению подготовки дипломированного специалиста 140100 – «Теплоэнергетика» (специальность 140101 – «Тепловые электрические станции»). Методические указания рассчитаны на совместное использование с нормативным методом гидравлического расчета, предназначены для курсового проектирования студентами специальности «Тепловые электрические станции» (140101), а также могут быть полезны при работе над дипломным проектом. Рассмотрено на заседании кафедры теплотехники и теплоэнергетики 19 октября 2005 г., одобрено методической комиссией энергетического факультета 20 октября 2005 г. Рецензенты: кафедра теплотехники и теплоэнергетики Северо-Западного государственного заочного технического университета (зав. кафедрой З.Ф. Каримов, д-р техн. наук, проф.); Н.Н. Гладышев, канд. техн. наук, доц. кафедры теплосиловых установок и тепловых двигателей СПбГТУРП.

Составитель Е.А. Блинов, канд. техн. наук, проф.

© Северо-Западный государственный заочный технический университет, 2005

ВВЕДЕНИЕ Целью проекта по курсу «Проектирование и эксплуатация котельных установок» является практическое закрепление знаний по проектированию паровых котлов тепловых электрических станций, приобретение навыков выбора оптимальной компоновки контуров циркуляции. Задачей курсового проекта является приобретение навыков по обоснованию конструкций циркуляционных контуров, оценке запасов надежности по застою и опрокидыванию циркуляции (по устойчивости потока), температурного режима труб и выдача рекомендаций для повышения надежности проектируемого котла. Курсовой проект подводит итог изучения теоретической части курса, готовит студента к дипломному проектированию и имеет большое значение в подготовке его как высококвалифицированного инженера-теплоэнергетика. По результатам курсового проектирования проверяются способности студента как будущего инженера, его знания, эрудиция и умение самостоятельно принимать решения. Тип прототипа котла для курсового проектирования студент выбирает в соответствии со своим шифром из методического сборника по курсу «Проектирование и эксплуатация котельных установок» или получает у преподавателя индивидуально. Руководитель проекта выдает студенту бланк задания с исходными данными, чертежи и описание котла. При проектировании рекомендуется использовать заводские копии чертежей, атласы и имеющиеся в литературе описания и примеры компоновок котлов. Гидравлический расчет содержит: — расчеты, в которые входит определение исходных данных, гидравлический расчет контуров естественной циркуляции, построение гидравлических характеристик контуров, проверка предварительно принятых данных, проверка надежности естественной циркуляции (по свободному уровню, по режиму опускной системы, по надежности циркуляции при нестационарных режимах работы котла), проверка температурного режима парообразующих труб контуров; — чертежи и схемы котла и гидравлических контуров. Все расчеты в курсовом проекте необходимо выполнять в единицах СИ (ГОСТ 8.417—81). Поскольку существующие нормативные материалы по расчету, проектированию и эксплуатации паровых котлов пока еще базируются на системе единиц МКГСС и тепловых единицах, основанных на калории, для облегчения пользования этими материалами и ускорения перевода результатов расчетов в единицы СИ в приложении 1 приведена таблица соотношений между единицами. Рекомендуемые учебные пособия приведены в списке литературы. 1. ТЕМАТИКА КУРСОВОГО ПРОЕКТИРОВАНИЯ Для курсового проектирования студентам предлагаются котлы барабан3

ные различной производительности и прямоточные на докритические параметры и СКД, работающие на твердом, жидком и газообразном топливе [1]. Это может быть любой котел, установленный на электростанции, однако предпочтение отдается новейшим типам, выпускаемым российскими котлостроительными заводами или находящимися на стадии разработки. Темой проекта является реконструкция котла по результатам гидравлического расчета или проверка его работоспособности, надежности, экономичности в различных условиях эксплуатации. В зависимости от конкретного задания возникает необходимость в проведении определенных расчетов. Это может быть тепловой поверочный расчет котла после его реконструкции, конструктивный расчет проектируемого на заданную паропроизводительность котла, смешанный поверочно-конструктивный расчет котла, выполняемый с изменением отдельных его элементов и обязательный гидравлический расчеты котла. В случае, когда для выполнения заданной темы курсового проекта следует произвести поверочный или поверочно-конструктивный и аэродинамический расчеты, студенту следует воспользоваться методическими указаниями [2], имеющимися в библиотеке СЗТУ. Наряду с темой курсового проекта, задания на который приведены в методическом сборнике по данной дисциплине [1], студент может выбрать тему самостоятельно, согласовав ее с преподавателем. Обязательным условием для самостоятельного выбора темы является письменный запрос предприятия, на котором работает студент, на выполнение конкретной работы. Целевое направление такого проекта — решение актуальных задач по совершенствованию работы действующих котлов ТЭЦ, КЭС. Темами самостоятельно выбираемых курсовых проектов могут быть проекты реконструкции действующей котельной установки с целью повышения эффективности и надежности ее работы, уменьшения загрязняющих выбросов и т. п. Анализ работы действующего оборудования, принятие конкретных решений по совершенствованию его работы, проведение необходимых расчетов и защита принятых решений способствуют более глубокому развитию навыков самостоятельного творческого мышления студента. Логическим завершением такого проекта является внедрение результатов его разработок в производство. Курсовые проекты, выполненные студентами в порядке личной инициативы или по заказу предприятия, защищаются их авторами как студенческие научноили учебно-исследовательские работы (НИРС или УИРС). 2. РАСЧЕТНАЯ ЧАСТЬ Для выполнения расчета циркуляции необходимо иметь данные теплового расчета котла: паропроизводительность котла D, кг/с; давление пара в барабане рб, МПа; расход топлива Вр, кг/с; радиационное тепловосприятие топки Q тл , кДж/кг; конвективное тепловосприятие котельного пучка (фестона) ф Q кп к ( Q к ), кДж/кг, переданная в топке потолочному пароперегревательному эк-

4

рану Qпот, кВт; тепловосприятие опускных труб Qоп, кВт; плотность воды на линии насыщения р', кг/м3; плотность пара на линии насыщения р"/ кг/м3; энтальпия воды на линии насыщения h', кДж/кг; энтальпия пара на линии насыщения h", кДж/кг; удельная теплота парообразования r, кДж/кг; приращение энтальпии воды при изменении давления на 1 Па dh'/dp, кДж/(кг-Па); приращение температуры пара при изменении давления на 1 Па dt"/dр, °С/Па; энтальпия воды после экономайзера hэк, кДж/кг; испарительная поверхность нагрева ψF, м2, где ψ — коэффициент тепловой эффективности. Данные теплового расчета сводятся в таблицу по форме 1. Форма 1 Сводная таблица данных теплового расчета парового котла Наименование величины Численное значение … Паропроизводительность котла D, кг/с …

Приступая к выполнению курсового проекта, студент должен изучить конструкцию котла, обратив особое внимание на испарительный тракт и внутрибарабанные устройства, подобрать материалы, которые могут быть использованы при выполнении проекта, изучить необходимую литературу и составить план-график выполнения курсового проекта в соответствии с рекомендуемым (см. прил. 2). 2.1. Требования к оформлению пояснительной записки

Пояснительная записка пишется студентом собственноручно, четко и без помарок, разборчивым почерком, чернилами или шариковой ручкой любого цвета (кроме красного и зеленого) на обеих сторонах листа бумаги формата А4, или могут быть отпечатаны с использованием оргтехники. Графические работы в записке (схемы, графики, рисунки и т. п.) выполняются аккуратно, с применением чертежных инструментов. Во всех случаях использования литературных источников в тексте должна быть сделана ссылка на них (порядковый номер источника по приведенному перечню использованной литературы, взятый в квадратные скобки). Если в расчетах использованы численные значения параметров, найденные по графикам или таблицам, то делается ссылка на источник с указанием их номера. В пояснительной записке не должно быть цифр, происхождение которых неизвестно и не может быть установлено. Основные расчеты должны быть сведены в таблицы по формам, приведенным в соответствующих разделах настоящих указаний. Все расчеты реко5

мендуется помещать в приложении к пояснительной записке. Численные значения параметров приводятся в единицах СИ. Титульный лист следует выполнять на плотной бумаге. В приложении 3 приведен образец оформления титульного листа. Цифры и буквы в строчке после названия кафедры в примере КП.140101.21-1234.ПЗ означают: КП — курсовой проект, 140101 — номер специальности, 21-1234 — шифр студента, ПЗ — пояснительная записка. Список использованной литературы оформляется по ГОСТ 7.1—84 «Библиографическое описание документа», как это сделано, например, в настоящем издании. Структура пояснительной записки: - титульный лист; - задание на курсовой проект; - содержание; - текстовая часть пояснительной записки; - выводы по проекту; - приложения (расчетная часть пояснительной записки). Нумерация страниц начинается с титульного листа, проставляются номера, начиная с текстовой части. Таблицы и рисунки в текстовой части записки имеют сквозную нумерацию, в приложении — в соответствии с номерами приложений (табл. П1-1, табл. П1-2 ..., табл. П2-1 и т. д.; рис. П1-1, рис. П1-2 ..., рис. П2-1 и т. д.). Текстовая часть пояснительной записки должна содержать следующие разделы. Введение. Здесь необходимо указать роль котельных установок в структуре энергетики РФ, современные типы котельных установок, заводыизготовители, перспективы развития и направления совершенствования паровых котлов, значение гидравлической схемы и гидродинамических процессов в обеспечении надежности работы энергетической установки, затем обосновать, исходя из вышеизложенного, выбор темы курсового проекта. Описание проектируемого котла. В этом разделе следует кратко описать общую конструкцию котла и подробно все контуры циркуляции и внутрибарабанные устройства, если это котел с естественной или многократно принудительной циркуляцией, и схемы пароводяного тракта, если это прямоточный котел; вычертить схемы циркуляционных контуров, схемы испарения (или схему пароводяного тракта прямоточного котла). Эти схемы составляются и вычерчиваются в строгом соответствии с конструктивными чертежами котла. Основная цель составления схем — получить четкое представление о пространственном расположении элементов пароводяного тракта, о качественном и количественном составе элементов, входящих в каждый контур циркуляции и в каждую ступень испарения, о взаимосвязи контуров циркуляции ступеней испарения.

6

Рис. 1 На рис. 1 приведен пример составления гидравлической схемы парового котла с естественной циркуляцией производительностью 116,7 кг/с (420 т/ч) с двухсветным экраном. Здесь:1— сборные коллекторы подъемных труб боковых экранов; 2 — опускные трубы из циклонов к задним нижним коллекторам боковых экранов (III ступень испарения); 3— водоподводящие трубы к циклонам (III ступень испарения): 4 — барабан котла; 5 — выносные циклоны (III ступень испарения); 6—пароотводящие трубы фронтовой и средней панелей боковых экранов (II ступень испарения); 7 — опускные трубы фронтовой и средней панелей боко7

вых экранов (II ступень испарения); 8—пароотводящие трубы к циклонам (III ступень испарения); 9 — опускные трубы двухсветного экрана (I ступень испарения); 10—перегородка, разделяющая чистый и соленый отсеки барабана (I и II ступени испарения); 11— пароотводящие трубы заднего экрана (I ступень испарения); 12— опускные трубы заднего экрана (I ступень испарения); 13— пароотводящие трубы двухсветного экрана (I ступень испарения); 14 — сборные коллекторы подъемных труб двухсветного экрана; 15 — подъемные (парогенерирующие) трубы двухсветного экрана (I ступень испарения); 16 — сборные коллекторы подъемных труб заднего экрана; 17—подъемные (парогенерирующие) трубы заднего экрана (I ступень испарения); 18 — нижние коллекторы двухсветного экрана; 19—нижние коллекторы боковых экранов; 20—нижние коллекторы заднего экрана; 21—подъемные (парогенерирующие) трубы фронтовой и средней панелей боковых экранов (II ступень испарения); 22— подъемные (парогенерирующие) трубы задней панели боковых экранов (III ступень испарения). Пунктиром в верхней части топки показаны ширмы, частично затеняющие трубы 22 от излучения факела. Ступени испарения и циркуляционные контуры этого котла: I ступень испарения (чистый отсек). В нее входят шесть контуров циркуляции заднего экрана, каждый из которых имеет следующие элементы: барабан котла — три опускные трубы заднего экрана — нижний коллектор заднего экрана — тридцать пять подъемных труб заднего экрана — сборный коллектор — шесть пароотводящих труб, соединенных с барабаном; три контура циркуляции двухсветного экрана, каждый из которых, в свою очередь, имеет элементы: барабан котла — четыре опускные трубы — нижний коллектор двухсветного экрана — подъемные трубы двухсветного экрана (по тридцать две трубы во фронтовом и заднем коллекторах и двадцать девять труб в среднем коллекторе) — сборный коллектор — шесть пароотводящих труб, входящих в барабан. II ступень испарения. В нее входят четыре контура циркуляции — по два с левой и с правой стороны котла. Каждый из контуров имеет следующие элементы: барабан котла — две водоопускные трубы — фронтовой нижний коллектор (или средний) — тридцать одна подъемная труба, составляющие боковую панель (левую или правую, фронтовую или среднюю) — сборный коллектор — три пароотводящие трубы, входящие в барабан. III ступень испарения. В нее входят два контура циркуляции, по одному с левой и правой стороны котла. Каждый из контуров имеет элементы: барабан котла — две водоопускные трубы (по одной к каждому выносному циклону) — два выносных циклона — по одной водоопускной трубе из каждого циклона к нижнему заднему боковому коллектору — нижний задний боковой коллектор (левый или правый) — тридцать одна подъемная труба (задняя боковая панель экрана, левая или правая) — сборный коллектор — четыре пароотводящих трубы, входящие тангенциально в циклоны (по две трубы на один циклон) — две пароперепускные трубы (по одной с каждого циклона), входящие в барабан. Пояснительная записка к расчетам проектируемого котла. Здесь указываются цели и задачи гидравлического расчета. Часть исходных данных, необходимых для гидравлического расчета, известна из задания на 8

проектирование — это конкретные исходные данные. Недостающие исходные данные находятся расчетным путем. В пояснительной записке следует указать, какие исходные данные — конкретные и расчетные — необходимы для гидравлического расчета котла. Далее поясняется порядок гидравлического расчета котла: определение движущих и полезных напоров, сопротивления опускных труб, построение гидравлических характеристик контуров, проверка принятых исходных данных, а затем особенности расчета контуров солевых отсеков, каким образом проверяется надежность циркуляции. Для полного представления об объеме и последовательности предстоящего расчета рекомендуется привести схему расчета, как это сделано, например, для бокового контура котла (см. рис. 1). Подобные схемы полезно привести также для предстоящих расчетов при проверке застоя и опрокидывания циркуляции, проверке отсутствия кавитации и захвата пара вихревыми воронками, при проверке температурного режима парогенерирующих труб. Завершается этот раздел графическим построением гидродинамических характеристик по результатам расчетов и выводами в целом по проекту. Расчетная часть. Этот раздел является основой для анализа гидродинамики котла. Все расчеты производятся по методике, приведенной ниже, сводятся в таблицы по форумам 2 и 3 и помещаются в приложении, после списка литературы. Форма 2

Расчетный параметр … … Тепловая нагрузка потолочного экрана Qпот, кВт … …

Таблица расчетных исходных данных Расчетная формуЧисловое значела или способ опРасчет ние ределения

qη впот (ψF)пот

227,8×0,6×25,2

9

3444,9

Конкретные исходные данные

Расчетные исходные данные

Расчет расходов воды 10

Расчет местных сопротивлений на экономайзерном участке

Разделение подъемного звена на участки

Распределение тепловой нагрузки на участках

Расчет ωρ

Выбор коэффициента сопротивления отпускных труб

Расчет hэк

Расчет lэк

Расчет высоты hпар n по участкам

Расчет паропроизводительности участков Dn

Расчет среднего массового паросодержания по участкам

Расчет среднего объемного паросодержания по участкам

Задание скоростей воды

Расчет Δроп

Расчет lпар

Расчет паропроизводительности контура Di

10

Расчет средней скорости смеси по участкам

Определение по участкам коэффициента Сn

Определение поправочных коэффициентов на угол наклона

Расчет среднего напорного паросодержания по участкам

Расчет движущего напора по участкам

Расчет движущего напора экрана

Расчет потерь давления в водосодержащей части экрана

Расчет среднего паросодержания в экране x экр 11

Расчет потерь от трения в паросодержащей части экрана Определение коэффициента ψ для пароотводящих труб Расчет полезного напора в пароотводящих трубах

определение коэффициентов ψн и ψк при начальном (х=0) и конечном паросодержаниях

Расчет среднего ψ

Расчет потерь на местные сопротивления

Расчет полезного напора в экране

Расчет потерь от трения в пароотводящих трубах

Расчет потерь на местные сопротивления

Расчет полезного напора подъемного звена

11

Графическое определение расчетного расхода и расчетного полезного напора в экране

41347,1

21098,5

7592,3

Форма 3 Таблица расчета надежности циркуляции и проверки температурного режима * Расчетная Численное значение формула (для принятых скороРасчетный параметр Расчет или способ стей ω0 м/с) определеω02 ω03 ω01 ния … … Сопротивление опускz оп ω 2mоо 8,79 ⋅ (1077,2 )2 ного звена Δроп, Па (2 ⋅ 671,7 ) (2ρ′) … … _____________________ *Численные значения в графе «Расчет» приводить только для ω0 = ω01.

2.2. Методика гидравлического расчета Конкретные исходные данные. К этим данным относятся результаты теплового расчета котла (см. табл. по форме 1) и конструктивные характеристики контуров циркуляции. Их составляют по чертежу котла и для каждого контура определяют значения конструктивных характеристик: - внутренние диаметры труб и коллекторов; - количество труб; - длины и высоты с разделением подъемных труб на участки (в том числе высоты превышения над уровнем воды в барабане); - углы наклона участков подъемных труб от горизонтали; - гибы труб с указанием углов разворота; - конструктивная характеристика паросепарационных устройств. В отдельный участок выделяются элементы подъемной части трубы, если угол наклона их отличается более чем на 20° от угла наклона остальной части труб, или, если тепловые нагрузки отличаются более чем на 30 % от средней на данном участке, или, если диаметр отличается от диаметра остальной части труб (развилки, свилки, подвесной трубы). При этом каждый участок должен иметь высоту не менее 10 % общей высоты контура. В противном случае такие элементы относят к одному из участков и усредняют его характеристики. Участки труб, которые расположены вне зоны обогрева (hдо или hпо), выделяются в случае, если их длина больше 5 % высоты контура (рис. 2). Участки меньшей длины учитываются совместно с прилегающим обогреваемым участком. Начало обогрева труб отсчитывают от места выхода труб из обмуровки. Длину обогрева труб скатов холодной воронки выбирают согласно схеме (рис. 3), где сечение 1 — к определению начала обогрева труб бокового экрана, 2 — 12

то же холодной воронки. Высота подъемных труб, выведенных в водяной объем барабана, определяется как разность отметок уровня воды в барабане и оси сборного коллектора. Для труб, выходящих в паровой объем барабана, высота также принимается только до уровня воды в барабане (см. рис. 2). В пределах каждого участка удельное тепловосприятие считается распределенным равномерно. Участок труб, огибающий верхний выступ или пережим топки, при расчете можно не делить на нижнюю и верхнюю части, а усреднить угол наклона к горизонтали. Если в барабане предусмотрено промывочное устройство, то необходимо иметь данные о доле питательной воды, направляемой на это устройство

z=

D пром D

.

(1)

При отсутствии таких данных z можно принять равным 0,5. При наличии внутрибарабанных или выносных циклонов необходимо иметь данные по допустимым паровым нагрузкам циклонов и их конструктивным характеристикам. Паровая нагрузка внутрибарабанных циклонов диаметром (0,25 ... 0,35) м составляет (5 ... 6) т/ч при давлении 11 МПа и (6,5... 7,5) т/ч при давлении 15,5 МПа. Паровая нагрузка выносных циклонов принимается в 1,5 раза больше. Конструктивные данные контуров циркуляции следует свести в таблицу (например, по форме 4). Сведения о выборе необходимых исходных данных для конкретного типа парового котла приведены в [4, с. 42 ... 44, 50 ... 52, 57, 58]. Имея конкретные исходные данные, следует приступить к выбору и вычислению расчетных исходных данных. К ним относятся прежде всего тепловые нагрузки по контурам циркуляции. Вначале определяется средняя удельная тепловая нагрузка радиационных поверхностей нагрева топки

q=

B p Q лт ∑ ψF

,

(2)

где ВР и Qлт известны из теплового расчета, ΣψF— сумма площадей эффективных поверхностей нагрева, расположенных в топке, м2. Например, для котла (см. рис. 1) ΣψF складывается из поверхностей: фронтовой экран (ψF)фр (пароперегреватель); задний экран (WF)3 (шесть одинаковых панелей); боковые экраны — 2 (WF)6 (два экрана по три панели в каждом); двухсветный экран — 2 (ψF)дв (три одинаковые панели); потолочный экран (ψF)пот (пароперегреватель); выходное окно (ψF) ок (расположены ширмы). Поверхности F известны из конструктивных данных, а коэффициенты тепловой эффективности ψ определяют13

Рис. 2

Рис 3.

14

ся по выражению ψ = хς ,

(3)

где х — угловой коэффициент экранов, определяется по [5, номограмма 1]; для ошипованных и плавниковых экранов х=1; для первого ряда труб котельного пучка, фестона и ширм, расположенных в выходном окне топки, х=1; ζ — коэффициент, учитывающий снижение тепловосприятия вследствие загрязнения или закрытия изоляцией поверхностей, принимается из таблицы в приложении 4. С учетом неравномерности обогрева топочные экранные поверхности воспринимают теплоту: - для фронтовой стены Q фр = qη фр ∑ (ψF)фр ;

(4)

- для задней стены (с учетом выходного окна топки) Q з = qη з ∑ (ψF)з ;

(5)

Q б = qη б ∑ (ψF)б ;

(6)

-для боковой стены

-для потолка Q пот = qη пот ∑ (ψF)пот ;

(7)

где ηфр ηб ηз — коэффициенты, учитывающие неравномерность удельной тепловой нагрузки по стенам топки, ηв пот — коэффициент, учитывающий неравномерность удельной тепловой нагрузки по высоте топки.* Выбор коэффициентов неравномерности тепловосприятия определяется расположением и характеристикой горелочных устройств: - при фронтальном расположении турбулентных горелок для задней стенки ηз = 1,1; _____________________ *Для топок с двухсветным экраном расчеты производятся аналогично рассмотренному для каждой полутопки. 15

16

Угол наклона к горизонтали, град Высота опускных труб контуров, м

Отводящих труб

полная длина

выше уровня

отводящих труб

после обогрева

n-го участка

…

2-го участка

1-го участка

до обогрева

элемента

одной трубы

Число труб, шт.

Диаметр, толщина стенки трубы, мм

Элементы

Контуры циркуляции

Площадь, м2

n-го участка

…

Высота труб, м

2-го участка

1-го участка

Полная высота

Выше уровня

Отводящих труб

После обогрева

n-го участка

…

2-го участка

1-го участка

16

До обогрева

Форма 4

Конструктивные данные к гидравлическому расчету барабанного парового котла

Длина труб, м

- при фронтальном расположении амбразур шахтных мельниц ηз=1,2, остальные коэффициенты (ηфр, ηб) принимаются одинаковыми и рассчитываются по выражению (8); - при встречном и угловом расположении горелок принимаются ηфр ηб ηз равными. Сумма всех тепловых нагрузок топки

[

]

q η фр ∑ (ψF)фр + η з ∑ (ψF)з + 2η б ∑ (ψF)б − η впот (ψF)пот = B р Q тл

(8)

При наличии нескольких панелей на стене (например, подъемных труб, входящих в самостоятельные контуры циркуляции) они располагаются на разных расстояниях от ядра факела, и поэтому имеют неодинаковую тепловую нагрузку. Это учитывается коэффициентом неравномерности тепловой нагрузки по ширине ηш, который выбирается из [4, с. 79]. Поверхности, расположенные на различной высоте в топочной камере, воспринимают теплоту с неодинаковой интенсивностью. При отсутствии позонных расчетов топочной камеры определение тепловой нагрузки для отдельных участков, на которые разбиваются подъемные трубы каждого контура циркуляции, производится по формуле Q n = qη i η шi η вn ∑ (ψF)n ,

(9)

где ηi - или ηфр, или ηб, или ηз ηв n — коэффициент неравномерности тепловых нагрузок по высоте топки (см., например, (7)), Σ(ψF)n — эффективная тепловоспринимающая поверхность на данной высоте, м2. Коэффициент ηв выбирается по номограмме (рис. 4): а) — для газомазутных котлов; б) — для пылеугольных котлов с твердым шлакоудалением; в) — для пылеугольных котлов с жидким шлакоудалением; г) — для камер охлаждения двухкамерных топок; _____ — АШ, тощие и каменные угли, сушенка бурого угля; - - - - - - - — бурые угли, фрезторф, Н — средняя высота расположения участка от нижней части топки, м; Нт — полная высота топки от начала тепловоспринимающей поверхности до середины выходного окна, м. Тепловосприятие каждого участка, на которые разбиты подъемные трубы расчетного контура циркуляции, определяются по выражениям Q1 = qη i η шi η в1 ∑ (ψF)1 ; Q 2 = qη i η шi η в 2 ∑ (ψF)2 ; 17

(10)

Рис. 4 Q 3 = qη i η шi η в3 ∑ (ψF)3 и т. д. При этом n

∑ Qn 1

= Q конi .

Здесь ηi — коэффициент неравномерности удельной тепловой нагрузки расчетного контура (панели); ηшi — коэффициент неравномерности тепловой нагрузки по ширине топки расчетного контура; Qконi — тепловосприятие расчетного контура, кВт Q конi = qη i η шi ∑ (ψF)конi .

(11)

В некоторых конструкциях паровых котлов часть панелей бокового экрана затемнена ширмами и в состав лучевоспринимающей поверхности при расчете топки не включается. В реальных условиях эта поверхность воспринимает 18

теплоту как радиацией, так и конвекцией, что необходимо учитывать при распределении тепловых нагрузок по контурам циркуляции. За счет излучения затененная часть экрана воспринимает теплоту

Q лзат =

Q лш , (n ш + 1)

(12)

где Qл ш — количество лучистой теплоты, воспринятой ширмами (по данным теплового расчета), кВт; nш — число ширм. За счет конвекции затененная часть экрана воспринимает теплоту

Q кзат = kFзат Δt ,

(13)

где k — коэффициент теплопередачи в ширмах (по данным теплового расчета), Вт/(м2·К); Δt — средний температурный напор, °С; Fзат — затененная поверхность экрана, м2;

Fзат =

πd н ln , 2

(14)

где dн — наружный диаметр экранных труб, м; l—средняя длина затененного участка труб, м; n — число труб. Суммарное количество теплоты, воспринимаемой затененной поверхностью экрана,

Q зат =

Q лзат . 2 + Q кзат

(15)

После проведения расчетов по распределению тепловых нагрузок по контурам (элементам) и участкам необходимо убедиться, что

∑ Qp

= B p ⋅ Q тл ,

(16)

где Σ Qp — сумма тепловосприятий всех участков всех контуров (элементов), находящихся в топке, включая и тепловосприятие потока и выходного окна, кВт. Рекомендации по определению тепловосприятий элементов и труб приведены в [4]. 19

К расчетным исходным данным относятся также значения паропроизводительности участков контуров и элементов. Количество пара, образующегося в каждом участке расчетного контура,

Dn =

(Q n

− Q эк ) , r

(17)

где Qn — тепловосприятие каждого участка расчетного контура, кВт; Qэк — количество теплоты, затрачиваемой на нагрев воды в участке до кипения, кВт; r — скрытая теплота парообразования, кДж/кг. Затраты теплоты Qэк имеют место только до точки закипания. Для следующих участков Qэк = 0. Средний расход пара на каждом участке

D=

(D1 + D 2 ) 2

,

(18)

где D1 и D2 - расходы пара в начале и в конце участка, кг/с. Сумма паропроизводительности всех тепловоспринимающих участков контура дает паропроизводительность контура, а сумма паропроизводительности всех контуров — паропроизводительность котла:

∑ D конi = D . Эту проверку следует производить во всех случаях расчета циркуляции. Приведенная скорость пара, приведенная скорость воды, скорость смеси, расходные массовые и объемные паросодержания подсчитываются по среднему расходу пара на участке (18). Имея конкретные и расчетные исходные данные, в том числе схемы контуров с разбивкой на участки (см. рис. 2), приступают к расчету циркуляции. Рассчитывать следует не все контуры, а только те из них, которые отличаются конструктивными особенностями и тепловым состоянием, влияющим на их гидравлические расчеты. Остальные контуры подобны расчетным, и их гидродинамические характеристики принимаются одинаковыми с характеристиками рассчитанных контуров. Порядок расчета простого циркуляционного контура. Для расчета задаются тремя значениями скорости циркуляции ω0, охватывающими возможный диапазон действительной скорости [4, табл. 4-1]. Для каждой из выбранных скоростей производится расчет циркуляции в полном объеме. Расчет начинают с определения гидравлического сопротивления опуск20

ных труб [4, формулы (4-36) … (4-38) ], для чего предварительно рассчитывают расход воды в контуре G = ω 0 Fкон ρ′ ,

(19)

где Fкон - сечение контура для прохода воды, м2. Массовую скорость в опускных и пароотводящих трубах рассчитывают по формулам

ω моп =

G кон , Fкон

(20)

ω мпо =

G кон , Fпо

(21)

а коэффициенты сопротивлений опускного звена – по [4, (2-35)…(2-57)]. Гидравлические сопротивления подъемных обогреваемых труб рассчитываются отдельно для экономайзерного и испарительных участков, а также участков, расположенных выше обогрева [4, 4-32]. С учетом найденных местных сопротивлений экономайзерного участка рассчитывается его высота [4, 4-18], длина [4, 4-25], длина и высота водосодержащей части экрана, длина паросодержащей части экрана, высота паросодержащих участков [4, 4-25]. После чего определяется паропроизводительность контура D кон = D1 + D 2 + ... + D n .

(22)

Затем следует определить среднее массовое паросодержание по участкам xn [4, 2-06] или по выражениям:

х1 =

х2 =

х3 =

0,5D1 ; G кон

(D1 + 0,5D 2 ) G кон

(23)

;

(D1 + D 2 + 0,5D 3 ) G кон 21

и т. д. и среднее объемное паросодержание βn по [4, 2-08]. Среднюю скорость смеси по участкам можно вычислить по формуле ⎡ ⎛ ρ ′ ⎞⎤ ω смn = ω 0 ⎢1 + х n ⎜⎜ ⎟⎟⎥ , ′ ′ ρ − 1 ⎝ ⎠⎦ ⎣

(24)

а среднее напорное паросодержание по участкам ϕ n = C n K αn β n ,

(25)

где Сn — коэффициент пропорциональности, определяемый по [4, номограмма 6]; Кαn — поправочной коэффициент на угол наклона подъемных труб к горизонтали, определяемый по [4, номограмма 9]. Далее определяется движущий напор циркуляции Sn по участкам контура [4, 4-31] и движущий напор циркуляции подъемного элемента (экрана) n

S дв экр = ∑ S n . 1

В это выражение не входит движущий напор циркуляции в пароотводящих (подвесных) трубах. Затем следует определить потери давления на водосодержащей части подъемного контура Δр вс экр [4, 2-14 ... 2-21], среднее паросодержание в экране

х =

( х 1l1 + х 2 l 2 + ... + x n l n ) (l1 + l 2 + ... + l n )

(26)

.тр и потери от трения в паросодержащей части экрана Δр пс экр [4, 2-22]. Необходи.тр мый для расчета Δр пс экр коэффициент ψ [4. (2-23)] определяется по [4, номограмма 5, а]. .м Потери на местные сопротивления паросодержащей части экрана Δр пс экр определяется по формуле [4, (2-24)]. Полезный напор в экране

вс пс.тр пс.м S экр = S дв экр − Δp экр − Δp экр − Δp экр .

22

(27)

Если подъемное звено циркуляционного контура состоит из экрана и пароотводящих (подвесных) труб, то для последних также рассчитывается полезный напор дв тр S по = S по − Δp по − Δp мпо ,

(28)

дв где S по определялся ранее (пароотводящие трубы выделяются в отдельный тр участок, чаще всего это последний участок подъемного контура); Δр по опреде-

ляется по [4, 2-21]; Δр мпо - по [4, (2-24) ]. В этом случае полезный напор подъемного звена расчетного циркуляционного контура S зв =S экр +S по .

(29)

По результатам проведенных расчетов строятся циркуляционные характеристики экрана, пароотводящих (подвесных) труб и подъемного звена в целом в координатах S — Gкон; на этом же графике строится характеристика сопротивлений опускного звена в координатах Δр—Gкон (рис. 5). Точка пересечения Sзв и Δроп дает расчетный расход в контуре Gрасч, которому соответствует расчетный полезный напор в экране S расч экр .

Рис. 5 23

Особенности расчета циркуляционного контура с выносными циклонами. При наличии контуров с выносными циклонами необходимо по чертежам определить размеры питательных и отводящих труб циклонов, вид местных сопротивлений; конструктивные данные вводов пароводяной смеси в циклоны; сечение пароотводящих труб экранов в месте присоединения их к циклонам, выходные сечения улиток циклонов и их характеристика (внешние они или внутренние, нормальные или укороченные), высота места ввода отводящих труб в циклон над осью барабана; место присоединения опускных труб (в днище или сбоку циклона), наличие успокоительной перегородки. При расчете контура с выносными циклонами (см. рис. 2) скорости циркуляции принимаются в 1,5 раза меньше, чем указано в [4, табл. 4-1], кратность циркуляции К в 1,5 раза больше, чем указано в [4, табл. 4-2]. Расход воды в таком контуре

G конц = D конц + D пр ,

(30)

где Dпр — численное значение продувки, кг/с. Сопротивление выносных циклонов определяется по формуле ⎡ ⎛ ρ ′ ⎞⎤ Δр ц = ζ ц 0,5ω 02 ρ ′⎢1 + х экр ⎜⎜ ⎟⎟⎥ + h ву ц 1 − ϕ ⋅ (ρ ′ − ρ ′′)g , ⎝ ρ ′′ − 1 ⎠⎦ ⎣

(

)

(31)

где ϕ — напорное паросодержание (см. формулу (25)) на выходе из подъемных труб, определяемое по приведенной скорости пара в конце труб, Dк , (Fρ′′)

ω′0′ =

(32)

где F — сечение подъемных труб, м2; Dк — определяется по [4. 4-27]; ζц — коэффициент сопротивления входа в выносной циклон,

ς ц = ς вых

⎛F + ς ул ⎜ вых ⎜ Fул ⎝

2

⎞ ⎟ , ⎟ ⎠

(33)

где Fвых, Fул — сечения подводящих труб в циклон и выходной щели улитки, м2; для улиток нормального типа сечение выходной щели составляет 0,45-0,02 = 0,009 м2; ζвых — коэффициент сопротивления выхода из подводящих труб, при24

нимается ζвых=1,1; ζул — коэффициент сопротивления выхода из улитки, принимается равным: - при тангенциальном вводе без внутренней направляющей или с направляющей длиной не более 1/3 периметра ………………………………….................1,1; - при длине направляющей от 1/3 до 3/4 периметра …………………………...1,4; - для внешних улиток ……………………………………………………………2,0; h ву ц высота подъема пароводяной смеси над уровнем воды в циклоне, м h ву ц = h ул + Δh ц ,

(34)

где hул — расстояние от среднего уровня воды в барабане до оси высшей точки пароотводящих труб, м; Δhц — разность уровней в барабане котла и циклоне [4, 4-58]. Потеря давления при подъеме пароводяной смеси выше уровня в циклоне

(

)

ву Δр ву ц = h ц 1 − ϕ ⋅ (ρ ′ − ρ ′′)g .

(35)

Сопротивление пароотводящих труб рассчитывается по паропроизводительности ступени испарения Dконц, сопротивление водоподводящих труб — по паропроизводительности ступени испарения и расходу продувочной воды (Dконц + Dпр). Скорость воды в водоподводящих трубах

ω вц =

(D конц + D цр ) (Fв ρ′)

,

(36)

скорость пара в пароотводящих трубах

′ = ω′поц

D конц , (Fпо ρ′′)

(37)

где Fв И Fпо — полное сечение всех водоподводящих и пароотводящих труб, м2. Проверка предварительно принятых данных. Кратность циркуляции в котле

К=

25

G оп , D

(38)

где Gоп — расход воды в опускных трубах, кг/с; D — паропроизводительность контуров, включенных в отсек барабана, в который поступает питательная вода, кг/с. Расход воды в опускных трубах определяется по сумме расходов во всех контурах, питающихся из этого отсека. По полученному значению кратности циркуляции определяется недогрев до кипения воды в барабане по [4, 4-19]. Расхождение принятого и полученного по расчету значений недогрева не должно превышать 50 % расчетного значения Δhб При больших расхождениях необходимо повторить расчет, задаваясь К, близким к расчетному значению. Проверка расчетного количества опускных труб производится по отсутствию в них кипения в соответствии с [4, 3-95]. Проверка принятого расхода воды производится по [4,4-52]. Определение надежности естественной циркуляции. Полученные при расчетах циркуляции средние расчетные значения полезных напоров и расходов воды не определяют надежности работы парового котла, но позволяют проверить надежность работы по определенным критериям: - отсутствию застоя и опрокидывания циркуляции и появлению свободного уровня; - отсутствию нарушения нормальной работы опускных звеньев каждого контура; - обеспечению надежной циркуляции при нестационарных режимах работы котла; - допустимым температурным режимам обогреваемых участков контуров. Проверка застоя и опрокидывания циркуляции.

Вначале определяются средние приведенные скорости пара по обогреваемым участкам: ω 0 ″1 = ω0 ″ 2 = . . . ω0 n ″ =

0,5D1 ; Fэкр ρ ′′

(

(39)

)

(D1 + 0,5D 2 )

(Fэкр ρ′′)

;

(D1 + D 2 + ... + 0,5D n ) ,

(Fэкрρ′′)

затем средняя приведенная скорость пара в экране

26

(

)

h 1 ω 0 ″1 + h 2 ω 0 ″ 2 + ... + h n ω 0 ″ n ″ ω0 = , h экр − h до

(

)

(40)

и средняя приведенная скорость пара в наименее обогреваемой трубе ω 0 ″ тр = η т η к ω 0 ″ ,

(41)

где ηт — коэффициент неравномерности тепловосприятия разверенной трубы, определяется по [4, прил. 1]; ηк — коэффициент конструктивной нетождественности, определяется по [4, 3-12]. Далее определяется среднее напорное паросодержание застоя по [4, номограмма 12 с учетом 3-21, 3-23], вычисляется полезный напор застоя S з = h экр ϕ з g(ρ ′ − ρ ′′) , и отношение

Sз S расч экр

(42)

, где S расч экр найдено ранее.

Отсутствие застоя циркуляции отвечает условию Sз S расч экр > 1,1

.

(43)

Определяется средняя приведенная скорость на участке до обогрева при обратном движении среды ω0 до ″ =

Q кон , rFэкр ρ′′

(

(44)

)

и средняя приведенная скорость в подъемном звене при обратном движении среды

[

(

)

]

h до ω 0 ″ до + h экр − h до ω 0 ″ ″ ω 0 обр = . h экр

(45)

Затем определяется средняя приведенная скорость пара в слабообогре27

ваемой трубе ω0 тр ″ = η т ηк ω0″ − Δω0″ ,

(46)

где Δω 0 ″ — поправка на аккумуляцию теплоты на каждый метр трубы с опускным движением среды, определяется по [4, рис. 3-1]. Далее определяется полезный напор опрокидывания уд S опр = S опр h экр ,

(47)

уд где S опр — [4, номогр. 14]—удельный напор опрокидывания в слабообогреваемой трубе, Па/м, определяемый по средней приведенной скорости пара [см. формулу (46)], и по удельному коэффициенту сопротивления экрана zэкр/hэкр; zэкр определяется для опускного движения в подъемной трубе обычным порядком как сумма сопротивлений

z экр = ς вх + nς м + λ 0 l вс + λ 0 l пс + ς вых . Затем следует сравнить значения вычисленного по формуле (47) Sопр и найденного S расч экр . Опрокидывания не произойдет при условии

S опр S расч экр

> 1,1 .

(48)

Проверка появления свободного уровня.

Для предотвращения свободного уровня в трубах, присоединенных к барабану выше уровня воды (зеркала испарения), необходимо обеспечить условие

(S з − Δp ву ) S 'расч экр

> 1,1 ,

(49)

где Δрву — потеря напора в подъемных трубах на подъем пароводяной смеси выше уровня воды в барабане, Па 28

Δр ву = h ву g(1 − ϕ з ) ⋅ (ρ ′ − ρ ′′) ,

(50)

где φз — паросодержание застоя, определяемое по [4, номограмма 13] для конечной приведенной скорости пара в трубе. Проверка отсутствия кавитации (закипания воды, на входе в опускные трубы).

Появление в отдельных трубах пара нежелательно, так как при этом возрастает сопротивление опускных труб, а наличие пара в нижнем раздающем коллекторе вызывает неравномерность распределения потоков по подъемным трубам, что увеличивает вероятность возникновения застоя и опрокидывания циркуляции. Бескавитационный режим входа воды в опускные трубы определяется выражением

Δр вх + Δр гор ≤ h ур gρ′ +

Δh б . ⎛ dh ′ ⎞ ⎟⎟ ⎜⎜ ⎝ dp ⎠

(51)

Скорость входа воды в опускные трубы при этом условии ограничена

ωоп ≤

⎧ ⎫ ⎪ ⎪ ⎪ h ур + Δh ур ⎪ 2g ⎨ ⎬ ⎪ ⎡⎛⎜ dh ′ ⎞⎟gρ′⎤ ⎪ ⎪ ⎢⎣⎜⎝ dp ⎟⎠ ⎥⎦ ⎪ ⎩ ⎭

(1 + ς вых + λ 0lгор + ∑ ς гор ) ,

(52)

где hур, — уровень воды в барабане над местом вывода опускной трубы из барабана, м; dh'/dp — приращение энтальпии воды на линии насыщения на единицу изменения давлений кДж/(кг·Па), можно принять dh ′ Δh ′ , = dр Δр

(53)

где Δh´ — приращение энтальпии воды на линии насыщения при изменении 29

давления от рб до рб + Δр, a Δp = hyp·104, Па; lгор — длина участка опускной трубы, горизонтально выходящего из барабана, м; Σζгор — сумма местных сопротивлений этого участка. По выражению (52) определяется максимально допустимая скорость входа воды в опускную трубу. Действительная скорость входа определится из выражения

ω опд =

G кон , Fоп ρ′

(54)

где Fоп — сечение опускных труб, м2. Кавитации на входе в опускные трубы не будет, если ω опд ≤ ω оп .

(55)

Для обогреваемых опускных труб проверяется условие предотвращения закипания в них в соответствии с [4, 3-95]. Проверка на отсутствие захвата пара вихревыми воронками.

Минимальная высота столба воды над входным сечением опускных труб, при которой над ними не появляются вихревые воронки, определяется по [4, рис. 3-11]. Проверка температурного режима парообразующих труб контура.

В заключении гидравлического расчета следует проверить, не превышает ли температура металла наружной поверхности парообразующих труб предельно допустимую температуру в нормальном режиме работы и в режимах ухудшенного теплообмена. Наибольшее местное значение температуры наружной стенки вычисляется с учетом неравномерности тепловосприятия по периметру топки и периметру сечения трубы, растечки теплоты по стенке, гидравлической и конструктивной нетождественности труб. Для указанных условий температура наружной стенки трубы определяется из выражения ⎧ 1 ⎡ 2δ ст ⎤ ⎫ +⎢ t нст = t + δt т + μβq max ⎨ ⎥⎬ . ( ) α + β λ 1 ст ⎦ ⎭ ⎩ 2 ⎣

(56)

Расчет t нст начинается с определения средней температуры рабочей среды 30

t (для парообразующих труб — это температура насыщения при заданном давлении в контуре); далее определяется конструктивный коэффициент трубы: d β = н , где dн и dв — наружный и внутренний диаметры трубы; толщина стенdв ки трубы δст; затем определяется по [4, 3-08] превышение температуры среды в разверенной трубе над средней в участке δtт. Тепловую нагрузку в точке максимального тепловыделения можно вычислить по формуле

q max =

max η вmax η ш q л Q уч

Fуч

,

(57)

где

qл =

B p (Q л − Q лш )

(F

т

− Fшт

)

,

(58)

Qл — лучистое тепловосприятие топочных экранов, кДж/кг; Qлш — тепловосприятие ширм за счет излучения из топки, кДж/кг; Fт — полная поверхность стен топки, м2; Fшт — поверхность плоскости ширм, ограничивающих топочную камеру. м2; ηв и ηш определяются по [4, прил. 1], там же изложена методика определения qmax; коэффициент теплопроводности λсг, кВт/(м·К), определяется по [4, рис. 3-4] по предварительно принятому значению t ст = t + (40...60)o C ; коэффициент растечки (перетока) теплоты по сечению трубы μ определяется по [4, номограммы 15 и 16] в зависимости от критерия Био

Bi =

dнα2 , 2βλ ст

(59)

а внутренний коэффициент теплоотдачи α2 следует определить по [4, 3-56...367]. Температура наружной поверхности труб, найденная по формуле (55), не должна достигать температуры окалинообразования или температуры изменения структуры металла. Предельно допустимые температуры парообразующих труб приведены в [4, табл. 3-1]. При расчете температурного режима обогреваемых труб определяется 31

возможность появления в них режима ухудшенного теплообмена. Условия и области ухудшенного теплообмена определяются критическим паросодержанием хкр (при кризисе I рода) и граничным паросодержанием хгр (при кризисе II рода). Предельные паросодержания, при которых наступают кризисы теплообмена в парообразующих вертикальных трубах при равномерном их обогреве по периметру сечения, определяются по формулам, приведенным в [4, 3-59 ... 3-67, номограммы 19... 24]. Полученные в результате расчета предельные паросодержания сравниваются с найденными при расчете циркуляции паросодержаниями в соответствующих сечениях. Если предельное паросодержание больше расчетного, то ухудшение теплообмена в расчетном режиме не произойдет. Следует помнить, что расчет на обеспечение нормального температурного режима выполняется только для котлов с давлением выше 11 МПа или при весьма больших тепловых потоках ( qmax ≥ 400 кВт/м2). При давлениях и тепловых потоках меньше указанных нормальный температурный режим даже самой разверенной трубы обеспечивается, если кратность циркуляции К>4. 3. ГРАФИЧЕСКАЯ ЧАСТЬ

Графическая часть проекта состоит из схем, рисунков, графиков и чертежей. Требования к объему и качественному составу графической части при выполнении теплового и аэродинамического расчета приведены в [2]. При выполнении в проекте гидравлических расчетов требуется выполнить чертежи на двух листах формата А4. На одном листе выполняются необходимые разрезы котла, на другом — гидравлическая схема котла и расчетные схемы контуров циркуляции. Количество разрезов котла определяет руководитель проекта при выдаче задания в зависимости от сложности конструкции. Необходимые графики, схемы и рисунки, поясняющие текстовую и расчетную части пояснительной записки, помещаются в записке. Следует обратить серьезное внимание на внешний вид графической части. Небрежное оформление ее свидетельствует о недостаточной технической культуре исполнителя, о незнании элементарных правил выполнения проектных работ. Перед выполнением графической части проекта следует изучить единую систему технической документации (ЕСКД), устанавливающую форму, размеры, порядок заполнения графы для основной надписи и дополнительных граф к ней на чертежах и схемах всех видов студенческих работ, курсовых и дипломных проектов [8, 9] (см. прил. 5). 4. БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК.

1. Проектирование и эксплуатация котельных установок: Метод. указ. к их выполнению / Сост.: Е. А. Блинов.—СПб.: СЗТУ, 2005. 2. Котельные установки и парогенераторы: Метод. указ. / Сост.: Е. А. 32

Блинов.—СПб.: СЗТУ, 2004. 3. Тепловые схемы котлов / А. А. Паршин, В. В. Митор, А. Н. Безгрешнов и др. — М.: Машиностроение, 1987. — 224 с. 4. Гидравлический расчет котельных агрегатов: Нормативный метод. — М.: Энергия, 1978.— 256 с. 5. Тепловой расчет котельных агрегатов: Нормативный метод. —M.: Энергия, 1973.— 296 с. 6. Лебедев И. К. Гидродинамика паровых котлов. — М.: Энергоатомиздат, 1987. — 240 с. 7. Кутепов А. М., Стерман Л. С, Стюшин Н. Г. Гидродинамика и теплообмен при парообразовании. — М.: Высш. школа, 1986.—448 с. 8. ЕСКД. Основные положения. — М.: Изд-во стандартов, 1983.—352 с. 9. ЕСКД. Общие правила выполнения чертежей. — М.: изд-во стандартов, 1984. —239 с.

33

ПРИЛОЖЕНИЯ

Приложение 1 Таблица соотношений между единицами

Величина

МКГСС, МКСГ Масса 1 кгс·с /м Сила 1 кгс Плотность 1 кгс·с2/м4 Удельный вес 1 кгс/м3 Давление 1 атм (тех) = 1 кгс/см2 = = 104 кгс/м2 = 735,6 мм рт. ст. 1 атм (физ) = 1,033 кгс/см2 = = 760 мм рт. ст. 1 мм рт. ст. 1 кгс/м2 1 бар Удельная энтальпия 1 ккал/кг Удельная энтропия 1 ккал/(кг·К) Удельная теплоемкость 1 ккал/(кг·оС) Коэффициенты теплоот- 1 ккал/(ч·м2·оС) дачи, теплопередачи Коэффициент теплопро- 1 ккал/(ч·м·оС) водности Работа, энергия 1 кгс·м Количество теплоты 1 ккал Мощность 1 кгс·м/с Тепловой поток 1 ккал/ч 2

34

СИ 9,81 кг 9,81 Н 9,81 кг/м3 9,81 Н/м3 98,1 кПа 1,01·105 Па 133,322 Па 9,81 Па 100 кПа 4,187 кДж/кг 4,19 кДж/(кг·К) 4,187 кДж/(кг·К) 1,163 Вт/(м2·К) 1,163 Вт/(м·К) 9,81 Дж 4,187 кДж 9,81 Вт 1,163 Вт

Приложение 2 Примерный график работы над проектом

№ п/п 1 2 3 4 5 35

6 7 8

9 10 11

Количество часов в неделю

Перечень работ Анализ задания, изучение конструкции котла Разрезы котла (лист 1) Компоновка и описание гидравлической схемы котла, компоновка расчетных схем циркуляции Составление таблиц с конкретными исходными данными Определение расчетных исходных данных: - тепловые нагрузки по участкам - паропроизводительность по участкам Расчет циркуляции в контурах Проверка предварительно принятых данных Определение надежности естественной циркуляции: - проверка застоя, опрокидывания и появление свободного уровня - проверка отсутствия кавитации и захвата пара вихревыми воронками Проверка температурного режима парообразующих труб Лист 2 графических работ Оформление пояснительной записки Всего часов в неделю

1 2 2

2 2

3 2 2

4

5

6

7

8

9

Всего часов 10 11 12 2 6 4

2 2

2

4 3 1 4

3 1 6 2

2 2

3

3

1

1 2

2 2 4 35

2

4

4

2

4

4

4

4

4

2 2

4 4

42

Приложеие 3 ОБРАЗЕЦ ТИТУЛЬНОГО ЛИСТА ПОЯСНИТЕЛЬНОЙ ЗАПИСКИ Федеральное агентство по образованию Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования

Северо-Западный государственный заочный технический университет

Кафедра теплотехники и теплоэнергетики

КУРСОВОЙ ПРОЕКТ по дисциплине ПРОЕКТИРОВАНИЕ И ЭКСПЛУАТАЦИЯ КОТЕЛЬНЫХ УСТАНОВОК

Тема: ГИДРАВЛИЧЕСКИЙ РАСЧЕТ ПАРОВОГО КОТЛА ТИПА Е 420-140 ГМ В СВЯЗИ С ЕГО РЕКОНСТРУКЦИЕЙ

Студент Руководитель проекта Курсовой проект защищен с оценкой Члены комиссии

Санкт-Петербург 2005 36

И.И. Иванов П.П. Петров П.П. Петров С.С. Сидоров

Приложение 4 Таблица для выбора коэффициентов загрязнения Тип экрана Открытые гладкотрубные и плавниковые настенные

Ошипованные экраны, покрытые огнеупорной массой, в топках с твердым шлакоудалением Экраны, закрытые шамотным кирпичом

Род топлива Коэффициент ζ Газообразное топливо 0,65 Мазут 0,55 АШ и ПА при Гун ≥ 12 %, 0,45 тощий уголь при Гун ≥ 8%, каменные и бурые угли, фрезерный торф Экибастузский уголь при 0,35 при qF ≤ 349 МВт/м2, R90 ≤ 15% 0,40 при qF ≤ 580 МВт/м2 Бурые угли с Wп > 14 0,55 при газовой сушке и прямом вдувании Сланцы северо-западных 0,25 мсторождений Все топлива при слоевом 0,60 сжигании Все топлива 0,20

Все топлива

37

0,10

Приложение 5 Порядок заполнения основных граф штампа

В графах, номера которых указаны в скобках, следует приводить записи. В графе (1) – наименование установки, схемы и т.д.; например: КОТЕЛ ПАРОВОЙ ТИПА ТГМ – 84/Б ПРОДОЛЬНЫЙ РАЗРЕЗ В графе (2) — обозначение документа в соответствии с ГОСТ 2.201—80 в нашем случае например: КП.140101.21-1234.АБВГ, где буквы КП означают курсовой проект; 140101 — номер специальности; 211334 – шифр студента; АБВГ – шифр изделия, состоящий из четырех цифр: А – цифра шифра установки, Б – цифра шифра основной составляющей части установки, В – цифра шифра функциональной группы, Г – цифра шифра более мелких элементов*. Если в задачи проекта не входит рассмотрение каких-либо элементов, то в шифре изделия АБВГ в соответствующих позициях (Б, В, или Г) следует проставлять нули. Например, обозначение документа КП.140101.21-1234.2110 расшифровывается: курсовой проект; студент специальности 140101; шифр студента 21-1234; цифры 211 обозначают паровой котел котельного цеха ТЭЦ. Рассмотрение более мелких элементов – топки, экономайзера и др. (см. расшифровку позиции Г), в задачи данного документа не входит. Если в графической части приведена схема, то цифровые обозначения шифра изделия АБВГ дополняются буквенным обозначением вида схемы согласно ГОСТ 2.701-84.** Например, обозначение документа КП.140101.21-1234.1000С1 38

расшифровывается: курсовой проект, студент специальности 140101; шифр студента 12-1234; структурная комбинированная схема котельного цеха ТЭЦ. В графе (4) – литера данного документа, в нашем случае – У (учебный); В графе (9) – наименование учебного заведения: СЗТУ. В графах (10)…(14) фамилии и инициалы соответственно студента, руководителя проекта, члена комиссии (рецензента), нормоконтроль (руководителя проекта) зав. кафедрой. _____________________ *Расшифровка позиции А: 1 – КЭС; 2 – ТЭЦ; 3 – котельная; 4 – цех (участок) завода (комбината); 5 –

АЭС. *Расшифровка позиции Б: 1 – котельный цех; 2 – турбинный цех; 3 – вспомогательное оборудование; 4 – химводоподготовка; 5 – топливоподготовка; 6 – пиковая котельная; 7 – энерготехнологическая водоподготовка. *Расшифровка позиции В: 1 – паровой котел; 2 – водогрейный котел; 3 – утилизационный парогенератор; 4 – парогенератор АЭС; 5 – турбина; 6 – промышленная печь; 7 - тепломассообменная установка. *Расшифровка позиции Г: 1 – топка; 2 – пароперегреватель; 3 – экономайзр; 4 - воздухоподогреватель; 5 – контактный теплообменный аппарат; 6 – теплообменный аппарат. **Виды схем обозначаются буквами: Э – электрические; Г – гидравлические; П – пневматические; Х – газовые (кроме пневматических); Р – энергетические; Е – деления; С - комбинированные. ** Типы схем обозначаются цифрами: 1 – структурные; 2 – функциональные; 3 – принципиальные (полные); 4 – соединений (монтажные); 5 – подключения; 6 – общие; 7 – расположения, 0 – объединенные.

39

СОДЕРЖАНИЕ Введение………………………………………………………...………... 1. Тематика курсового проектирования ……………………………… 2. Расчетная часть …………….………………………………………… 2.1. Требования к пояснительной записке …………………………...... 2.2. Методика гидравлического расчета ……....................................... 3. Графическая часть ………………………………………………….. 4. Библиографический список …………………………………...…….. Приложения ……………………………………………………………....

3 4 4 5 12 32 32 34

Редактор Н.В. Мариничева Сводный темплан 2005 г. Лицензия ЛР № 020308 от 14.02.1997 г. Санитарно-эпидемиологическое заключение № 78.01.07.953.П.0056541.11.03 от 21.11.2003 г.

Подписано в печать Б.кн.-журн.

Формат 60×84 1/16

П.л.

Б.л

Тираж

Изд-во СЗТУ Заказ

Северо-Западный государственный заочный технический университет Издательство СЗТУ, член Издательско-полиграфической ассоциации университетов России 191186, Санкт-Петербург, ул. Миллионная, 5 40