РТМ 24.031.08-74
Алгоритм теплового расчета котельных агрегатов с использованием ЭВМ

Настоящий руководящий технический материал (РТМ) распространяется на расчеты котлов паровых стационарных водотрубных энергетических с камерными топками.

РТМ устанавливает порядок составления и содержание алгоритма поверочных тепловых расчетов котлов на ЭВМ в соответствии с нормативным методом теплового расчета котельных агрегатов¹. Программы поверочных расчетов, разработанные по данному алгоритму, могут также использоваться с необходимыми дополнительными уточнениями при выполнении конструктивных расчетов.

I. УСЛОВНЫЕ ОБОЗНАЧЕНИЯ

1.1.    Обозначения в тексте РТМ в основном соответствуют обозначениям «Теплового расчета... ». Перечень условных обозначений, принятых дополнительно, приведен в пп. 1.2 и 1.3.

1.2.    Сокращения и индексы, принятые в тексте и блок-схемах

ш. у — шлакоудалснис;

КО—камера охлаждения;

ПК —поворотная камера;

ВП —воздухоподогреватель любой конструкции:

РВП — регенеративный воздухоподогреватель;

ТО — теплообменник;

ППТ — паропаровой теплообменник:

ГППТ — газопаропаровой теплообменник;

ЭКО — экономайзер;

п. п — параллельно плоскости, разделяющей в топке ширмовый и свободный объемы;

п. с — перпендикулярно сечению, разделяющему в топке ширмовый и свободный объемы: п. т — под топки; щ — ширмы:

сл — слабоподогрстый воздух;

—отношение количества слабоподогретого воздуха к общему количеству воздуха, подаваемого в топку; г_ш — коэффициент рециркуляции газов в низ топки;

г. — то же, в верх топки;

;V, —текущий номер зоны при позонном расчете топки; ок — выходное окно топки; об —обогреваемая среда; гр — греющая среда;

х— индекс при величине, полученной из расчета на данном шаге приближений.

1.3. Символы, употребляемые в блок-схемах:

О — вход в блок-схему;

О- — выход из блок-схемы;

— прекращение расчета, предусмотренное алгоритмом;

(-1    —    выполнение действий, указанных в

¹—г—¹    прямоугольнике;

— выяснение вопроса, записанного в ромбе;

— выполнение действий или вычисление величин, указанных в квадрате, по выделенной части программы или по стандартной программе;

Я — комментарий к элементам блок-* схемы, соединенным стрелкой:

—    указатель необходимости неодно

кратного выполнения последовательных действий: в флажке записывается переменная, определяющая количество повторений действий; под флажком записываются три числа:    начальное значение

переменной, шаг изменений, конечное значение переменной;

—    символы, указывающие связь между удаленными элементами блок-схемы; верхний символ используется для входа, нижний —для выхода; в обоих кружках указывается одна и та же буква;

— символ присвоения параметру конкретного значения.

2. ОПИСАНИЕ АЛГОРИТМА И БЛОК-СХЕМ

2.1.    Алгоритм теплового расчета котельного агрегата представляет собой последовательное изложение математических и логических действий, необходимое для создания программы теплового расчета котельного агрегата на ЭВМ в соответствии с «Тепловым расчетом...» Основная часть алгоритма представлена в блок-схемах. Каждая блок-схема дает наглядное изображение последовательности выполнения определенного раздела расчета и. как правило, содержит основные расчетные формулы и рекомендации.

В дополнение к блок-схемам в тексте РТМ приведены пояснения н рекомендации, необходимые для создания программы.

Описание этапов расчета, не требующих пояснений. ограничено ссылками на соответствующие разделы «Теплового расчета ... ».

2.2.    В алгоритме, как правило, не используются упрощения методики, предназначенные для облегчения «ручного счета». Нелинейные зависимости, представленные в «Тепловом расчете...» только графически или в виде таблиц, заменены интерполяционными полиномами вида у —а_их"+о„.|Х"^-,+ + ,...,+ о₀. что позволяет определять значения функции у для соответствующего значения аргу

мента х по схеме Горнера. Коэффициенты полиномов. полученные при разработке РТМ, приведены с точностью восьми знаков. Коэффициенты, заимствованные из других источников, в отдельных случаях имеют меньшую точность.

2.3.    В соответствии с «Тепловым расчетом... » расчет котельного агрегата выпалняется в следующей последовательности:

—    расчет теплофизическнх характеристик топлива;

—    составление теплового баланса котельного агрегата и определение расчетного расхода топлива;

—    расчет топки в целом и при необходимости позонный расчет топки с распределением тепла излучения по поверхности нагрева топочной камеры;

—    расчет ширмовых и конвективных поверхностей нагрева;

—    уточнение предварительно принятых для расчета величии, в том числе подбираемых расходов теплообменивающнхея сред;

—    проверка теплового баланса котельного агрегата и в случае необходимости проведение последовательных приближений расчета котла.

2.4.    Выполнение расчетов предусматривается

для случаев сжигания любого топлива или смеси топлив. Для каждого топлива по рекомендациям гл. 4 «Теплового расчета...» определяются значения V⁰, i/®_t, l^_Ii0. Теплоемкости твердых топлив и компонентов газообразных топлив в зависимости от температуры определяются с помощью интерполяционных полиномов. Теплоемкость жидкого топлива определяется по зависимости, приведенной в гл. 3 «Теплового расчета...». Для смеси топлив берутся значения V®,    V^.    и    /_тл.

усредненные пропорционально долям входящих в смесь компонентов. Энтальпии воздуха и продуктов сгорания определяются для расчетных значений температуры и избытка воздуха по формулам гл. 4 «Теплового расчета... » с помощью интерполяционных полиномов для теплоемкостей.

Коэффициенты полиномов приведены в табл. I.

2.5.    Тепловой баланс котельного агрегата составляется по рекомендациям гл. 5 «Теплового расчета...». Теплоемкость залы, необходимая для определения потери тепла со шлаком, рассчитывается по интерпаляционному палиному, коэффициенты которого приведены в табл. I.

Потери тепла в окружающую среду q_b в зависимости от производительности котельного агрегата определяются с помощью интерполяционных полиномов, коэффициенты которых (приведены в табл. 2. При производительности D больше 9*10* кг/ч принято <7s=0,2%.

2.6. При составлении теплового баланса котельного агрегата, а также при расчете отдельных поверхностей нагрева требуется определять температуру, энтальпию и удельный объем пара и воды.

Из-за отсутствия уравнений состояния для воды и водяного пара, хоторыс достаточно точно описывали бы области вблизи линии насыщения и максимума теплоемкости, рекомендуется использовать соответствующие таблицы состояния в интервале: по давлению от 2 до 380 кгс/см* и по температуре от 100 до 690° С. В соответствии с «Тепловым расчетом...» шаг таблиц по температуре 10^е С. по давлению 10 кгс/см²; для области максимальной теплоемкости шаг по температуре принимается 2° С. по давлению 2 кгс/см*. Кроме общих таблиц состояния, используются таблицы теплосодержании на линии насыщения с шагом по давлению 2 кгс/см*. Для определения энтальпии и объема по температуре и давлению рекомендуется квадратичная ин-

тсрпотяция таблиц по двум переменным методом Ньютона:

*”*» + (*'•+*•») ^Xj7TTT + te. - *-> tfr^r +

_ Z\„ — "... \(Хвд - X,) |т,п -- .Г,)    |

■ \    — ЛГ,    Х\    —    Хл )    Х-    —    Хц

+<*„ -    ^ +

Л Т* ■*! — Х„

+    -    Я,,    »н) ^(/" ~    ~^Г'\

где Л — шаг таблиц по температуре.

При определении энтальпии *—/(/. р)

- — ft ^{x = t}- У-P-

При определении объема V—/(f, р) г « V, х /. у — р.

Первый индекс у переменных относится к температуре /. второй — к давлению р.

В случае определения температуры по энтальпии /—/(*. р) также применима квадратичная интерполяция таблиц по двум переменным методом Ньютона. В этом случае г-/. х=*/. у**р и первый индекс у переменных относится к энтальпии /, второй—к давлению р. Соотношение параметров х_исх.

*о, Х\. Хг, Уясх, Уо, Уи Уг должно быть следующим:

*о <**■«< •*!<** ^и У« < У*д < У\ < Уг-

При вычислении /-/(/, р) значения температуры гос. *ю. *». *oi. *ii. *с» для соответствующего давления определяются квадратичной интерполяцией таблиц по одной переменной:

При этом

^ ^ ^ие* ^ ^я+» < /я+2.

При расчете принимается, что все закрытые топочные поверхности (ошипованные, покрытые огнеупорной массой или кирпичом) находятся только в зоне максимального тепловыделения; если покрытие пода отличается от покрытия экранов, то принимается, что он покрыт кирпичом.

При расчете коэффициентов затененности ширм и примыкающих к ним экранов используются следующие формулы:

^1,1

?. = -Е7 [0.42328745 + N, (,, /1 +(ЭД -

где /мч — начальное значение температуры а таблицах; в данном интервале таблиц 100° С;

6/ — шаг таблиц по температуре; п — порядковый номер значения функции в таблице.

Значения энтальпии кипящей воды и насыщенного пара с достаточной точностью определяются линейной интерполяцией таблиц по давлению. Температуру и давление насыщения можно определять по уравнениям, приведенным Веспером:

/-и

1-0

1ш4

I пЯ=2<'₁(0‘-

'-о

Коэффициенты, входящие в уравнения, приведены в табл. 3.

2.7. Порядок и ход расчета топки в целом соответствуют указаниям гл. 6 «Теплового расчета...»; они показаны на блок-схеме (черт. 1). Ниже даются дополнительные указания.

*«=    (К1^/Т+Ш-^ь>(4)    +

Табличные значения функций Р(х), М(х) и N_t(x) аппроксимированы полиномами, коэффициенты которых приведены в табл. 4, 5 и 6. Расчет коэффициента р, учитывающего взаимный теплообмен между топкой и ширмами, выполняется по аппроксимирующим полиномам для твердого, жидкого и газообразного топлив. Значения полнноми-нальных коэффициентов приведены в табл. 7.

2.8. Блок-схемы поэонного расчета топки, выполняемого по рекомендациям гл. 6 «Теплового расчета», приведены на черт. 2 и 3. С учетом практики расчетов число зон по высоте топки принимается не более 12. При пользовании блок-схемой (черт. 2) следует учитывать, что в том случае, если в топке имеются ширмы, допухгтимое расхождение значений температуры на выходе из топки, полученных из расчета топки в целом и позонного расчета. увеличивается до 50° С.

Алгоритмом не предусматривается расчет высокофорсированных топок, поэтому в блок-схемах ■поэонного расчета не учтена теплоотдача конвекцией.

Приращение выгорания Ар для л-й зоны, когда температура на выходе из последней зоны нс равна температуре на выходе из топки с заданной точностью, определяется по соотношешпо

Здесь 9_Ш„ —степень выгорания в рассматриваемой зоне по верхней границе в соответствии с табличными данными «Теплового расчета ... »;

?ein —степень выгорания по нижней границе;

Таблица 4

Коэффициенты полинома функции Р(х)

Таблица 5

Коэффициенты полинома функции М (х)

Таблица б

Коэффициенты полинома функции Л'э(лг)

Таблица 7

Коэффициенты полинома для определеиия величины р. учитывающей взаимный теплообмен

между топкой и ширмовым перегревателем    _