2015-08-21
1421Институт 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 |  +∆Рпереп.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 | |||||||||||||||||||||||||||||
Рисунок 2.2 – Развертка котла
