Расчет гидравлических сопротивлений пароводяного тракта котла

Институт энергетики и транспортных систем

_______________________

Энергомашиностроительное отделение

_______________________

Кафедра реакторных и котельных установок

КУРСОВОЙ ПРОЕКТ

Дисциплина: Паровые котлы

Тема: Расчет гидравлических сопротивлений пароводяного тракта котла Пп-800-24-570/570

Для сжигания березовского бурого угля марки 2Б

Выполнил студент гр.4033/10	Треглазов Р.Г.
Руководитель	Ицковский М.А.

Санкт-Петербург

Расчет гидравлических сопротивлений пароводяного тракта котла

Выполнение работы

Задачей гидравлического расчёта пароводяного тракта котла является определение перепада давлений в его отдельных элементах и гидравлического сопротивления тракта в целом.

При движении воды, пароводяной смеси и пара за счёт сопротивления создаётся перепад давления между любыми её сечениями. Уравнение перепада давления в элементе котла запишется в следующем виде:

;

Принимаем

По заданию перепад давления по первичному тракту 5 МПа, по вторичному 0,2 МПа.

Результаты расчёта сведены в таблицу.

2.1 Таблица результатов расчётов
Рассчитываемая величина	Обозна- чение	Размер- ность	Формула или обоснование	Расчёт
По вторичному тракту КПП НДх
Давление пара на выходе из ЦВД - на входе в КПП		МПа	Задано	3,1
Внутренний диаметр трубы		м	(работа №11)	0,027
Длина трубы		м	По чертежу:	0,07∙3,14∙11 + 5,639∙12 = 70,1
Приведенный коэффициент трения
Абсолютная шероховатость труб аустенитной стали		м	[8]
Абсолютная шероховатость труб перлитной стали		м	[8]
Местные коэффициенты сопротивления		-	[8, табл. 2-1, 2-6]	1,1
	-	[8, табл. 2-1, 2-6]	0,3
	-	[8, табл. 2-1, 2-6]	0,8
Число поворотов		-	По чертежу
Средний полный коэффициент гидравлического сопротивления элемента		-		1,1 + 0,3∙11 + 0,8 + 0,966∙70,1 = 72,9
Массовая скорость			Из расчёта (работа №11)
Средняя энтальпия пара в элементе			(работа №6)	3128,5
Рассчитываемая величина	Обозна- чение	Размер- ность	Формула или обоснование	Расчёт
Средний удельный объём пара			(работа №11)	0,0905
Перепад давления в элементе		МПа
Давление пара на выходе из КПП		МПа		3,1 – 1,187 = 1,913
КПП НДг
Перепад давления в ППТО		МПа	Принимаем	0,01
Перепад давления в перепускных трубах		МПа	Принимаем	0,05
Давление пара на входе в КПП		МПа		1,913 – 0,05 – 0,01 = 1,853
Внутренний диаметр трубы		м	Принимаем	0,032
Длина трубы		м	По чертежу	3,14∙0,275∙1 + 12,5∙2 = 25,86
Приведенный коэффициент трения
Местные коэффициенты сопротивления		-	[8, табл. 2-1, 2-6]	1,1
	-	[8, табл. 2-1, 2-6]	0,3
	-	[8, табл. 2-1, 2-6]	0,8
Число поворотов		-	По чертежу
Средний полный коэффициент гидравлического сопротивления элемента		-		1,1 + 0,3∙1 + 0,8 + 0,778 ∙ 25,86 = 22,3
Массовая скорость			Из расчёта
Рассчитываемая величина	Обозна- чение	Размер- ность	Формула или обоснование	Расчёт
Средняя энтальпия пара в элементе			(работа №6)	3447,5
Средний удельный объём пара			[7, табл.II-III]	0,11
Перепад давления в элементе		МПа
Давление пара на выходе из КПП		МПа		1,853 – 0,1 = 1,753
Суммарный перепад давления по вторичному тракту		МПа		3,1 – 1,753 = 1,747
Выводы: Суммарный перепад давления по вторичному тракту получился значительно выше заданного перепада в 0,2 МПа. Оптимально – поменять конструкцию КППНДх, применив больший диаметр труб и сделав пакет многозаходным, а еще лучше – отчислить студента.
По первичному тракту КПП ВДг
Давление пара на выходе		МПа	Задано
Внутренний диаметр трубы		м	Принимаем	0,03
Число поворотов		-	По чертежу
Длина трубы		м	По чертежу	3,14∙0,1∙1 + 13,87∙4 = 55,8
Приведенный коэффициент трения
Местные коэффициенты сопротивления		-	[8], табл. 2-1, 2-6]	1,1
	-	[8] табл. 2-1, 2-6]	0,3
	-	[8], табл. 2-1, 2-6]	0,8
Рассчитываемая величина	Обозна- чение	Размер- ность	Формула или обоснование	Расчёт
Средний полный коэффициент гидравлического сопротивления элемента		-		1,1 + 0,3 ∙ 1 + 0,8 + 0,844 ∙ 55,8 = 49,3
Массовая скорость			Из расчёта
Средняя энтальпия пара в элементе			(работа №6)
Средний удельный объём пара			[7, табл.II-III]	0,0136
Перепад давления в элементе		МПа
Давление пара на входе в КПП		МПа		24+ 0,754 = 24,754
КПП ВДх
Давление пара на выходе		МПа		24,754 + 0,05 + 0,05 = 24,854
Перепад давления в перепускных трубах		МПа	Принимаем	0,05
Внутренний диаметр трубы		м	Принимаем	0,03
Число поворотов		-	По чертежу
Длина трубы		м	По чертежу	3,14∙0,1∙5 + 5,56∙6 = 34,9
Приведенный коэффициент трения
Местные коэффициенты сопротивления		-	[8, табл. 2-1, 2-6]	1,1
	-	[8, табл. 2-1, 2-6]	0,3
	-	[8, табл. 2-1, 2-6]	0,8
Рассчитываемая величина	Обозна- чение	Размер- ность	Формула или обоснование	Расчёт
Средний полный коэфф. гидравлического сопротивления элемента		-		1,1 + 0,3∙5 + 0,8 + 0,844∙34,9 = 32,856
Массовая скорость			Из расчёта
Средняя энтальпия пара в элементе			(работа №6)
Средний удельный объём пара			[7, табл.II-III]	0,0126
Перепад давления в элементе		МПа
Давление пара на входе в КПП		МПа		24,854 +0,127 = 24,98
ППТО
Перепад давления в ППТО		МПа	Принимаем	0,1
ШПП
Давление пара на выходе из ШПП		МПа		24,98 + 0,05 +2∙0,05+ 0,1 = 25,23
Внутренний диаметр трубы		м	Принимаем	0,034
Длина одной трубы		м	По чертежу	3,14∙0,35∙1 + 15,4∙2 = 31,9
Приведенный коэффициент трения
Местные коэффициенты сопротивления		-	[8, табл. 2-1, 2-6]	1,1
	-	[8, табл. 2-1, 2-6]	0,2
	-	[8, табл. 2-1, 2-6]	0,1
	-	[8, табл. 2-1, 2-6]	0,8
Рассчитываемая величина	Обозна- чение	Размер- ность	Формула или обоснование	Расчёт
Число поворотов		-	По чертежу
Средний полный коэффициент гидравлического сопротивления элемента		-		1,1 + 0,1∙1 + 0,2 + 0,8 + 0,72∙31,9 = 25,16
Массовая скорость			Из расчёта (работа №7)
Средняя энтальпия пара в элементе			(работа №6)
Средний удельный объём пара			[1, табл. XXIV]	0,0119
Перепад давления в элементе		МПа
Давление пара на входе в ШПП		МПа		25,23 + 0,23 = 25,46
НПП
Давление на выходе из НПП		МПа		25,46 + 0,05 = 25,51
Перепад давления в НПП		МПа	Принимаем	0,05
Давление на входе в НПП		МПа		25,51 + 0,05 = 25,56
ТОПКА
Внутренний диаметр трубы		м	Принимаем	0,022
Приведенный коэффициент трения
Количество тепла воспринятого в топке			Из теплового расчета топки
Рассчитываемая величина	Обозна- чение	Размер- ность	Формула или обоснование	Расчёт
Расчетный расход топлива			Из расчета теплового баланса котла	41,2
Расход пара			Из расчета паро-водяного тракта	215,5
Коэффициент неравномерности восприятия лучистой энергии по высоте топки		-	Принимаем	0,9
	-	Принимаем
	-	Принимаем	1,1
Перепад энтальпии пара в радиционных зонах экранов


ВРЧ
Давление пара на выходе из ВРЧ		МПа		25,56 + 0,05 = 25,61
Длина трубы		м	По чертежу
Местные коэффициенты сопротивления		-	[7, табл. 2-1, 2-6]	1,1∙2 = 2,2
	-	[7, табл. 2-1, 2-6]
	-	[7, табл. 2-1, 2-6]	0,8∙2 = 1,6
Средний полный коэффициент гидравлического сопротивления элемента		-		2,2 + 1,6 + 1,256 ∙ 37,95 = 45,87
Массовая скорость			Принимаем
Рассчитываемая величина	Обозна- чение	Размер- ность	Формула или обоснование	Расчёт
Энтальпия пара на выходе из ВРЧ			Из расчета паро-водяного тракта (работа №6)
Средний удельный объём пара			[1, табл. XXVI]	0,0095
Перепад давления в элементе		МПа
Давление пара на входе в ВРЧ		МПа		25,61 + 0,465 = 26,075
СРЧ
Давление пара на выходе из СРЧ		МПа		26,075
Длина трубы		м	По чертежу	60,72
Местные коэффициенты сопротивления		-	[7, табл. 2-1, 2-6]	1,1
	-	[7, табл. 2-1, 2-6]	0,3∙20 = 6
	-	[7, табл. 2-1, 2-6]	0,8
Средний полный коэффициент гидравлического сопротивления элемента		-		1,1 + 6 + 0,8 + 1,256 ∙ 60,72 = 84,18
Массовая скорость			Принимаем
Энтальпия пара на выходе из СРЧ
Средний удельный объём пара			[1, табл. XXIV]	0,0055
Перепад давления в элементе		МПа
Давление пара на входе в ВРЧ		МПа		26,075 + 0,765 = 26,84
Рассчитываемая величина	Обозна- чение	Размер- ность	Формула или обоснование	Расчёт
НРЧ
Давление пара на выходе из НРЧ		МПа		26,84
Длина трубы		м	По чертежу
Местные коэффициенты сопротивления		-	[7, табл. 2-1, 2-6]	0,8∙4 = 3,2
	-	[7, табл. 2-1, 2-6]	1,1∙4 = 4,4
Средний полный коэффициент гидравлического сопротивления элемента		-		4∙(0,8+1,1)+1,256∙120 = 156,46
Массовая скорость			Принимаем
Энтальпия пара на выходе из НРЧ
Средний удельный объём пара			[1, табл. XXIV]	0,0038
Перепад давления в элементе		МПа
Давление пара на входе в НРЧ		МПа		26,84+1,388 = 28,228
ЭК
Давление пара на выходе из ВЭК		МПа		28,228 + 0,05 = 28,278
Внутренний диаметр трубы		м	Принимаем	0,02
Длина трубы		м	По чертежу	3,14∙0,12∙19 + 5,46∙20 + 2 = 118,36
Рассчитываемая величина	Обозна- чение	Размер- ность	Формула или обоснование	Расчёт
Приведенный коэффициент трения
Местные коэффициенты сопротивления		-	[7, табл. 2-1, 2-6]	1,1
	-	[7, табл. 2-1, 2-6]	0,3∙20 = 6
	-	[7, табл. 2-1, 2-6]	0,8
Средний полный коэффициент гидравлического сопротивления элемента		-		1,1 + 6 +1,1 +1,42∙118,36 =176
Массовая скорость			Из теплового расчёта ЭК
Средняя энтальпия пара в элементе			Из теплового расчёта ЭК
Средний удельный объём пара			[1, табл. XXIV]	0,0013
Перепад давления в элементе		МПа
Давление пара на входе в ЭК		МПа		28,278 + 0,056 = 28,334
Суммарный перепад давления по первичному тракту		МПа	+∆Р_{переп.труб}	28,334 – 24 + 0,05 = 4,384
Выводы: Суммарный перепад давлений по первичному тракту получился меньше заданного перепада в 5 МПа, что говорит о том, что принятые по первичному тракту технические решения верны, все ок.

Рисунок 2.1 – Гидравлическая схема котла

2.2 –Таблица гидравлических сопротивлений



р, МПа	28,334	28,228	25,61	25,51	25,23	25,03	24,98	24,854	24,754	3,1	1,913	1,853	1,753
∆р, МПа (в пакете)	0,056	0,465	0,05	0,23	0,1	0,1	0,127	0,1			0,01	0,1
0,765
1,388