Загрузка...Котел-утилизатор водогрейный КУВ – 13,0/150
Котел-утилизатор водогрейный КУВ — 13,0/150
1. Общие положения
Аэродинамический расчет газового тракта котельной установки (КУ) выполнен в соответствии с документами: Технические условия. Котел-утилизатор водогрейный КУВ — 13,0/150 РТС «Пенягино» (Курьяново), теплогидравлический расчет Р-90931/А РР, техническое описание и инструкция по эксплуатации и чертежами общего вида. Рассчитываемый газовый тракт принят в границах поставки завода.
Расчет выполнен для двух режимов:
— Режим работы при температуре наружного воздуха tн = -30°С и при номинальной нагрузке ГТУ;
Режим работы при температуре наружного воздуха tн = +30°С и при номинальной нагрузке ГТУ.
Основным расчетным режимом является режим работы котла-утилизатора на продуктах сгорания природного газа при температуре наружного воздуха -30°С и при номинальной нагрузке ГТУ.
При расчете принято:
— барометрическое давление 740 мм рт. ст.,
— влагосодержание газового топлива за отсутствием данных не учтено.
В расчете учтено:
различное влагосодержание воздуха при разных температурах наружного воздуха;
пропуск 5% газов шибером байпасного газохода.
Расчет выполнен по нормативному методу «Аэродинамического расчета котельных агрегатов», Изд. 1977 г.
2. Расчетная схема газового тракта
газовый теплогидравлический котел утилизатор
основной расчетный режим: нагрузка 100% ГТУ и tн =-30 °С
3. исходные данные для расчета
.1 Данные из теплогидравлического расчета котла-утилизатора [7.2; 7.3]
Таблица 3.1.1
ПараметрыРежим работы ГТУНагрузка 100%Температура наружного воздуха tн, °С-30+30температура газов на выходе из ГТУ J»гту, °С362508Расход газов после ГТУ G»гту, кг/с53,746,6Коэффициент избытка воздуха a6,546,54Температура уходящих газов J»ку, °С133144Аэродинамическое сопротивление поверхности котла — утилизатора Dhк, Па12701155
.2 Состав сухого природного газа и его характеристики [7.2]
Таблица3.2.1 в%
Метан СН498,599Этан С2Н60,318Пропан С3Н80,078Бутан С4Н100,051Пентан С5Н120,005Азот N20,918Углекислый газ СО20,031Низшая теплота сгорания Qri, кДж/нм335483Плотность сухого газа rг.т., кг/нм30,7233
3.3 Расчет объемов воздуха, продуктов сгорания и приведенной плотности газов
Таблица 3.3.1
НаименованиеРасчетОсновной расчетный режим: tн =-30°С, влагосодержание воздуха d=0,32г/кг [7.6]Теоретический объем воздуха Vo, м3/м30,0476 [0,5CO+0,5H2+1,5H2S+S(m+n/4) CmHn-O2]= =0,0476 [(1+4/4).98,599+(2+6/4).0,318+(3+8/4).0,078+(4+10/4).0,051+(5+12/4).0,005]=9,48Теоретический объем азота VoN2, м3/м30,79Vo+N2/100=0,79.9,48+0,918/100=7,5Объем трехатомных газов VRO2, м3/м30,01 [CO2+CO+H2S+SmCmHn]=0,01 [0,031+(1.98,599+2.0,318+3.0,078+4.0,051+5.0,005)]=1Теоретический объем водяных паров VoН2О, м3/м30,01 [H2S+H2+Sn/2CmHn+0,124dг.т.]+0,00161.d.Vo= 0,01 [4/2.98,599+6/2.0,318+8/2.0,078+10/2.0,051+12/2.0,005]+ 0,00161.0,32.9,48=1,99Oбъем водяных паров VН2О, м3/м3VoН2О+0,00161.d.(a-1)=1,99+0,00161.0,32 (6,54-1).9,48=2,02объем дымовых газов Vг, м3/м3VRO2+ VoN2+ VН2О+(a-1). Vo=1+7,5+2,02+(6,54-1).9,48=63,04Масса дымовых газов G, кг/м3rг.т+dг.т./1000+1,306a. Vo+0,0013aVo (d-10)= 0,7233+1,306.6,54.9,48+0,0013.6,54.9,48 (0,32-10)=80,9Удельный вес дымовых газов ¡ог (при нормальных условиях), кг/нм3Плотность дымовых газов rог (при нормальных условиях), кгс2 /м4¡ог/9,81=1,283/9,81=0,1308Режим: tн =+30°С, влагосодержание воздуха d=22г/кг (j=80%) [7.6]Теоретический объем водяных паров VoН2О, м3/м30,01 [H2S+H2+Sn/2CmHn+0,124dг.т.]+0,00161.d.Vo= 0,01 [4/2.98,599+6/2.0,318+8/2.0,078+10/2.0,051+12/2.0,005]+ 0,00161.25,0.9,48=2,32Oбъем водяных паров VН2О, м3/м3VoН2О+0,00161.d.(a-1)=2,32+0,00161.22 (6,54-1).9,48=4,18объем дымовых газов Vг, м3/м3VRO2+ VoN2+ VН2О+(a-1). Vo=1+7,5+4,18+(6,54-1).9,48=65,2Масса дымовых газов G, кг/м3rг.т+dг.т./1000+1,306a. Vo+0,0013aVo (d-10)= 0,7233+1,306.6,54.9,48+0,0013.6,54.9,48 (22-10)=82,7Удельный вес дымовых газов ¡ог (при нормальных условиях), кг/нм3Плотность дымовых газов rог (при нормальных условиях), кгс2 /м4¡ог/9,81=1,268/9,81=0,129
.4 Cекундные объемы газов и плотности по участкам тракта Основной расчетный режим: tн=-30°C
Участок до клапана перед поверхностью нагрева, после ГТУ
нм3/с, м3/с кгс2 /м4
Расход через клапан с учетом проскока 5% газов через клапан байпасного газохода:
м3/с
Участок на выходе из котельной установки:
°C
м3/с
кгс2 /м4
Режим: tн=+30°C
Участок до клапана перед поверхностью нагрева, после ГТУ
нм3/с, м3/с
кгс2 /м4
Расход через клапан с учетом проскока 5% газов через клапан байпасного газохода:
м3/с
Участок на выходе из котельной установки:
°C
Участок на выходе из котельной установки
м3/с
кгс2 /м4
4. Расчет сопротивлений по участкам тракта
Таблица 4.1
Наименование сопротивленияГеометрические данныеСкорость ; м/сКоэффициент сопротивления
Сопротивление
, мм вод. ст1-ый участок (после ГТУ, от компенсатора, до КУВ)1 Диффузор a=30° (переход с круглого на прямоугольное сечение) м2, м2,
, L=1,6 м0,18х0,8=0,144
[7.1, рис. VII — 12,11]2 Резкий поворот на 90° с изменением сечениям2, м2, ,1,1×1х0,97=1,07
[7.1, рис. VII-19б, VII-16, VII-17]3 Клапан 2100х3600м30,2 По ТУ на клапаны4 Сопротивление трения участкаL=2,25 м, м; м; м; м2
L~5,95 м, м; м; м; м2
[7.1, стр. 172; т. VII-2]
Суммарное сопротивление 1 участка Dh11,4+5+0,9+0,1+0,2 = 7,62-ой участок (поверхность нагрева КУВ) Dh2[7.2.]129,5 (1270 Па)3-ий участок (от КУВ до дымовой трубы) Dh35 внезапное изменение сечения м2, м2, 0,21
[7.1, рис. VII-11]6 Шумоглушитель. Ступень 1.м2Расчет по программе (конструкция выдана 7 бюро).1,7 (16,02 Па)7 Внезапное изменение сечения a=126° м2, м2, 0,3
[7.1, рис. VII-11]8 внезапное изменение сечения a=74° м2, м2, 0,17
[7.1, рис. VII-11]9 Шумоглушитель. Ступень 2 и 3. м2Расчет по программе (конструкция выдана 7 бюро).3,83×2=7,7 (37,6х2=75,2 Па)10 внезапное изменение сечения a=80° м2, м2, 0,2
[7.1, рис. VII-11]
Суммарное сопротивление газового тракта: SDh = 166,4 мм вод. ст.
Самотяга газового тракта: h1=5,866-2,093=3,773 м; t=362 °C
мм вод. ст.
мм вод. ст.
h3=21,28-7,316=13,96 м; t=144 °C
мм вод. ст
Самотяга дымовой трубы: Н=50-21,28=28,72 м; t =144 °C
мм вод. ст.
Среднее эффективное давление по тракту (hбар.=740 мм рт. ст.):
мм рт. ст.
Суммарное сопротивление тракта с поправкой на давление и плотность:
мм вод. ст.
Перепад полных давлений в газовом тракте:
DHп=DH — hc1г.т. — hc2г.т — hc = 163,5 -3,4-1,1-8,5-17,6=132,9 мм вод. ст.
Суммарное сопротивление газового тракта КУ в границах поставки ЗиО (включая шумоглушители):
SDhЗиО = 166,4 мм вод. ст. или 1632 Па.
5. Пересчет сопротивлений газового тракта на режим при tн=+30 °С
Таблица 5.1
№ участка -Коэффициент пересчета Dhисх
мм вод стDhрасч
мм вод ст
1п. 1 — п. 47,66,12поверхность нагрева[6.2]129,5117,7 (1155)3п. 5-1317,213,84п. 14 — п. 150,812,19,7Итого:166,4147,3
Суммарное сопротивление газового тракта: SDh = 147,3 мм вод. ст.
Самотяга газового тракта: h1=5,866-2,093=3,773 м; t=508 °C
мм вод. ст.
h2=7,316-5,866=1,45 м; t=(508+144)/2=326 °C
мм вод. ст.
h3=21,28-7,316=13,96 м; t=164 °C
мм вод. ст
Самотяга дымовой трубы: Н=50-21,28=28,72 м; t =164 °C
мм вод. ст.
Среднее эффективное давление по тракту (hбар =740 мм рт. ст.):
мм рт. ст.
Суммарное сопротивление тракта с поправкой на давление и плотность:
мм вод. ст.
Перепад полных давлений в газовом тракте:
DHп=DH — hc1г.т. — hc2г.т — hc = 142,9 -2,7-0,9-5,3-10,8=123,2 мм вод. ст.
Суммарное сопротивление газового тракта КУ в границах поставки ЗиО (включая шумоглушители):
SDhЗиО = 147,3 мм вод. ст. или 1445 Па.
Выводы
Аэродинамические расчеты показали, что сопротивление газового тракта котельной установки в пределах поставки завода меньше 2000 Па, требуемых по ТУ на котельную установку.
список использованной документации
1. Аэродинамический расчет котельных агрегатов. Нормативный метод.
г.
. Теплогидравлический расчет Р-90931/А РР. 2004 г.
. Технические условия. Котел-утилизатор водогрейный КУВ — 13,0/150.
. Техническое описание и инструкция по эксплуатации. Р-90984 ИЭ.
. Чертеж общего вида котла К-406658МЧ.
. свойства влажного воздуха при давлениях 500-1000 мм рт. ст. 1963 г.