РефератРеферат Тепловой расчет котла
Работа добавлена на сайт bukvasha.net: 2015-10-28
Поможем написать учебную работу
Если у вас возникли сложности с курсовой, контрольной, дипломной, рефератом, отчетом по практике, научно-исследовательской и любой другой работой - мы готовы помочь.
Предоплата всего
от 25%
Подписываем
договор
Тепловой расчет котла Целью теплового расчета является определение конструктивных размеров расчетной площади теплопередающих поверхностей нагрева, обеспечивающих требуемую паропроизводительность при заданных параметрах пара, питательной воды и топлива. Одновременно с этим в задачу расчета входит определение расхода топлива, воздуха и продуктов сгорания. [1]
Исходные данные:
Тип котла: ВАГНЕР ХОХДРУК
Производительность: Dк = 1.2 (кг/с)
Давление пара: Рк = 0,7 (МПа)
Топливо: МОТОРНОЕ
Температура питательной воды: tп.в. = 70˚С
1 Определение состава рабочей массы топливаСостав горючей массы
- углерод;
- водород;
- азот;
- кислород;
- сера.состав рабочей массы
- зола;
- влага.
(1)
- проверканизшая теплота сгорания
кДж/кг
кДж/кг (2)
кДж/кг
2 Выбор топочного устройстваФорсунку выбираем паровую, исходя из процентного содержания серы в топливе. 3 Определение коэффициента избытка воздухаКоэффициент избытка воздуха на выходе из котельного агрегата – αyx определяется по формуле: αyx=αm+∑∆α (3)где: ∆α – суммарная величина присосов холодного воздуха в газоходах котла. Для морских котлов обшитых листовым железом можно принять
выбираем
, у прототипа котла
4 Определение объёмов воздуха и продуктов сгорания топливаДля твердого топлива или жидкого топлива расчет теоретических объемов воздуха и продуктов сгорания при
производят исходя из состава рабочей массы по следующим формулам: Теоретический объем воздуха
нм3/кг (4)
нм3/кг теоретический объем сухих продуктов сгорания
нм3/кг (5)
нм3/кг
нм3/кг (6)
нм3/кг теоретический объем дымовых газов при 
(7)
нм3 (8) WФ=0,4 – при постановке паровой форсунки.
нм3
нм3/кгдействительные объемы продуктов сгорания при избытке воздуха в газоходах α =1.2
нм3/кг (9)
нм3/кг
нм3/кг (10)
нм3/кгДля учета лучистой составляющей газа определяют объемные доли трехатомных газов объемная доля трехатомных газов
(11)
объемная доля водяных паров
(12)
объемная доля трехатомных газов и водяных паров
(13)
5 Расчет энтальпии воздуха и продуктов сгорания Для всех видов топлив энтальпии теоретических объемов воздуха и продуктов сгорания, при средней расчетной температуре газа
0С и α=1, определяют по формулам:
(14) Энтальпия продуктов сгорания при избытке воздуха
[кДж/кг] (15) где:
- энтальпия теоретического количества воздуха. (16) В приведенных формулах:
,
,
и
- теплоемкости соответственно, воздуха, диоксида углерода, водяных паров и азота при постоянном давлении, кДж/м3К. Расчет энтальпии дымовых газов проводят при нескольких значениях температуры газов и воздуха от 100 до 2200
и коэффициента избытка воздуха α=1,2. Расчет сводится в Таблицу 1. По результатам таблицы строят зависимости энтальпии газов от температуры и при коэффициентах избытка воздуха равных α=1,2. Зависимость представлена на Рисунке 2.
t -ра | 3-х атомные газы | 2-х атомные газы | Водные пары | I'г | Влажный воздух | (a-1)*Iвл в | Iг |
газов | Ссо2* tг | IRO2 | СN2* tг | IN2 | СH2O* tг | IH2O | | Свл.в*tг | Iвл. В | | |
100 | 169 | 269,6 | 130 | 1116 | 151 | 312 | 1697 | 132 | 1457 | 291 | 1989 |
200 | 357 | 569,5 | 260 | 2232 | 304 | 628 | 3429 | 266 | 2935 | 587 | 4017 |
300 | 559 | 891,7 | 392 | 3365 | 463 | 956 | 5213 | 403 | 4448 | 889 | 6103 |
400 | 772 | 1231,5 | 527 | 4524 | 626 | 1293 | 7049 | 542 | 5982 | 1196 | 8245,5 |
500 | 996 | 1588,8 | 664 | 5726 | 794 | 1640 | 8955 | 684 | 7549 | 1510 | 10465,5 |
600 | 1222 | 1943,3 | 804 | 6902 | 967 | 1998 | 10849 | 830 | 9161 | 1832 | 12681,5 |
700 | 1461 | 2330,5 | 946 | 8121 | 1147 | 2370 | 12821 | 979 | 10805 | 2161 | 14982,7 |
800 | 1704 | 2718,2 | 1093 | 9382 | 1335 | 2758 | 14859 | 1130 | 12472 | 2494 | 17354 |
900 | 1951 | 3112,2 | 1243 | 10966 | 1524 | 3149 | 16931 | 1281 | 14138 | 2827 | 19759,4 |
1000 | 2202 | 3512,6 | 1394 | 11966 | 1725 | 3564 | 19046 | 1436 | 15849 | 3170 | 22219,9 |
1100 | 2457 | 3919,4 | 1545 | 13263 | 1926 | 3979 | 21162 | 1595 | 17604 | 3524 | 24683,3 |
1200 | 2717 | 4343,4 | 1696 | 14559 | 2131 | 4403 | 23296 | 1754 | 19359 | 3872 | 27168,5 |
t -ра | 3-х атомные газы | 2-х атомные газы | Водные пары | I'г | Влажный воздух | (a-1)*Iвл в | Iг |
газов | Ссо2* tг | IRO2 | СN2* tг | IN2 | СH2O* tг | IH2O | | Свл.в*tг | Iвл. В | | |
1300 | 2975 | 4745 | 1850 | 15881 | 2344 | 4843 | 25470 | 1913 | 21114 | 4223 | 29693,4 |
1400 | 3240 | 5168 | 2009 | 17246 | 2558 | 5286 | 27700 | 2076 | 22913 | 4582 | 32282,4 |
1500 | 3504 | 5589 | 2164 | 18576 | 2779 | 5742 | 29908 | 2239 | 24712 | 4942 | 34850,7 |
1600 | 3767 | 6009 | 2323 | 19941 | 3001 | 6201 | 32151 | 2403 | 26522 | 5304 | 37456,2 |
1700 | 4035 | 6436 | 2482 | 21306 | 3227 | 6668 | 34411 | 2566 | 28321 | 5664 | 40075,3 |
1800 | 4303 | 6864 | 2642 | 22680 | 3458 | 7145 | 36689 | 2729 | 30120 | 6024 | 42713,8 |
1900 | 4571 | 7291 | 2805 | 24079 | 3688 | 7621 | 38991 | 2897 | 31974 | 6395 | 45386,6 |
2000 | 4843 | 7725 | 2964 | 25444 | 3926 | 8112 | 41282 | 3064 | 33817 | 6763 | 48045,7 |
2100 | 5115 | 8159 | 3127 | 26843 | 4161 | 8598 | 43601 | 3232 | 35672 | 7134 | 50735,5 |
2200 | 5387 | 8593 | 3290 | 28242 | 4399 | 9090 | 45926 | 3399 | 37515 | 7503 | 53429,1 |
Таблица 1
Рисунок 2
6 Тепловой баланс парогенератора Целью расчета теплового баланса является определение расхода топлива. Величина расхода топлива вычисляется по формуле, полученной из уравнения «прямого» баланса парогенератора: [7]
кг/с (17) Здесь: ηК – коэффициент полезного действия (к.п.д.) парогенератора, %.
% (18)Расчет теплового баланса начинают с вычисления располагаемой теплоты рабочей массы топлива по формуле: 
(19)Qm -физическое тепло топлива
кДж/кг (20) Удельную теплоемкость жидкого топлива можно вычислять по формуле:
, кДж/кг град (21) где tm – температура подогретого топлива, 0С определяем из графика зависимости вязкости топлива от его температуры. tm = 75 0С [1]
кДж/кг град
кДж/кг
(22)
кДж/кгВеличина потерь теплоты с уходящими газами вычисляется по формуле:
, % (23) Для вычисления q2 задаёмся температурой уходящих газов. tух.г: tух.г = 180 0С Затем по диаграмме J-t дымовых газов по этой температуре определяем энтальпию уходящих газов Jух. г. Зависимость представлена на Рисунке 2. Jух.г = 3616,2 кДж/кг Температуру воздуха в машинном отделении примем: tв = 30 0С Теплоёмкость воздуха: Св = 1,3 кДж/кг град
% Тепловые потери от химического q3 и механического q4 недожога для стационарных парогенераторов определяются в зависимости от конструкции топки и рода топлива При сжигании жидкого и газообразного топлива потери от механического недожога q4=0. В судовых котлах, использующих жидкое топливо, потери теплоты q3 принимаются в пределах 0,5-1,0%. Принимаем: q3 = 0.6 % Потери теплоты через обмуровку стационарных котлов q5 определяют из графика зависимости удельной потери через обмуровку от паропроизводительности В судовых котлах q5 принимают в пределах 1-5 %. Принимаем q5 = 2,56 % [5]
, % (24)
%
- энтальпия питательной воды
(25)
кДж/кг
- энтальпия насыщенного пара
= f(Pk) [9]
= 2768,4 кДж/кг
(26)
кДж/кг
кг/с7 Расчет теплообмена в топкеДля топки проводят поверочный тепловой расчет. Цель расчета – определение величины тепловосприятия
(температуры дымовых газов на входе из топки
) при заданной величине радиационной поверхности нагрева
. Перед расчетом процесса теплообмена проверяют соответствие тепловыделения в топке ее размерам. Для этого сравнивают величины фактических и допустимых тепловых напряжений:
(27)Величину объема топочного пространства
берем из прототипа котла Vт=1,93
Допустимая величина теплонапряженности топочного устройства также берётся из прототипа
Условие
- не выполняетсяЕсли фактические тепловые напряжения превышают допустимые, то это означает, что размеры топки недостаточны для сжигания данного количества топлива. В этом случае по величинам допускаемых тепловых напряжений определяют объем топочного пространства: [7]
(28)
Для вычисления
формулу можно переписать в виде: 
Та – абсолютная температура горения (теоретическая) Во - величина критерия Больцмана
- степень черноты топки
- температура дымовых газов на входе из топки Поскольку величины критерия Больцмана
и степени черноты топки
зависят от температуры дымовых газов на выходе из топки
, расчет проводят методом последовательных приближений. В общем случае для первого приближения можно принять
= 1473 К Степень черноты камерной топки вычисляют по формуле:
(30)
- коэффициент снижения тепловосприятия зависящий от рода топлива Для мазута
= 0,55
- степень экранирования топки
Нл – площадь радиационной поверхности нагрева. Берётся из прототипа котла. [1] Нл = 6,52
Fст – суммарная поверхность стен топки
(32)
- эффективная степень черноты факела
(33) Степень черноты светящегося пламени (факела) вычисляется по формуле:
(34) Эффективную толщину излучающего слоя пламени вычисляют по формуле:
(35)
Для топок котлов, работающих без наддува,
.Коэффициент ослабления лучей для трехатомных газов вычисляется по формуле:
(36)
Коэффициент ослабления лучей сажистыми частицами вычисляют по формуле:
(37) 
Степень черноты не светящегося пламени (факела) вычисляется по формуле:
(39)
Коэффициент усреднения
выбирается в зависимости от величины теплового напряжения топочного объема и рода топлива: [5] при
- жидкое топливо.
Критерий Больцмана вычисляют по формуле:
(40) Коэффициент сохранения теплоты:
(41)
0,988 Теплосодержание дымовых газов
, соответствующее абсолютной теоретической температуре горения
, вычисляют по формуле:
(42)
По величине
по диаграмме
дымовых газов определяют величину абсолютной теоретической температуры горения
. Зависимость представлена на Рисунке 2.
= 2009,7 К По диаграмме
дымовых газов определяют также и величину теплосодержания дымовых газов на выходе из топки
по температуре
.
= 29693,3 кДж/кг Величина коэффициента М зависит от топочного устройства. Для топки судовых котлов на мазутном отоплении М = 0,64 [5] Величину средней суммарной теплоемкости продуктов сгорания вычисляют по формуле:
(43) 
По уравнению баланса для дымовых газов можно вычислить величину тепловосприятия в топке:
(44)
8 Расчет конвективных поверхностей нагреваПри расчете конвективных поверхностей используют:а) уравнение теплового баланса, в которых приравнивается тепло, отданное газами, с одной стороны:
(45)
= 29693,4 кДж/кг По диаграмме
дымовых газов определяют величину
по температуре
. Зависимость представлена на Рисунке 2.
кДж/кг
кДж/кг
кДж/кг
б) уравнение теплопередачи:
(46)Коэффициент теплопередачи рассчитывают по формулам:
(47)
- коэффициент теплоотдачи от дымовых газов к стенке Н – площадь конвективных поверхностей
- температурный напор
- коэффициент теплоотдачи от дымовых газов к стенке,
, определяется как:
(48)
- коэффициент теплоотдачи конвекцией
- коэффициент омывания труб. Как правило, для парообразующих притопочных пучков водотрубных вертикальных котлов, пучков, находящихся на резких поворотах газового потока
.
При поперечном омывании шахматных гладкотрубных пучков труб газом или воздухом коэффициент теплоотдачи конвекцией
рассчитывают по формуле:
- коэффициент теплопроводности,
;
- наружный диаметр трубы, м; W- скорость газового потока,
;
- критерий Прандтля;
- поправка на число рядов труб;
- поправка на компоновку;
- кинематическая вязкость для продуктов сгорания;Физические параметры
,
,
для воздуха и продуктов сгорания среднего состава принимают по средней температуре потока из таблицы. [5]
(50)
 |
|
|
 |
921,8 | 151 | 10,18 | 0,58 |
971,8 | 161 | 10,62 | 0,58 |
1021,8 | 172 | 11,05 | 0,57 |
Таблица 2Скорость потока газов при поперечном омывании пучка труб – W рассчитывают по следующей формуле:
(51)
- площадь живого сечения при поперечном омывании пучка труб:
(52)
- средняя длина проекции активно работающей, в рассматриваемом пучке, трубы (без учета застойных зон) на плоскость, перпендикулярную направлению потока;
- ширина газохода;
- число труб в ряду;
- наружный диаметр.
(52)Значения
,
,
,
определяем по чертежу
м
=11
=0,029 м
м
м/с
м/с
м/с Поправка на компоновку
, определяемая в зависимости от относительных поперечного
и продольного
шагов рассчитывают по формуле (55):
(53)
(54)
(55)
Поправку на число рядов труб
определяют по следующей формуле:
- число рядов труб по направлению потока.
Коэффициент теплоотдачи излучением
определяют по формуле:
(57)
- степень черноты газового потока при его средней температуре
(58)
(59) 
- коэффициент ослабления лучей трехатомными газами.
(60)
- суммарная объемная доля трехатомных газов в газоходе;
- давление в топке, Мпа; S - эффективная толщина излучающего слоя газов в межтрубном пространстве для гладкотрубных пучков определяют по формуле:
(61) 

Температура наружной поверхности стенки труб определяют по формуле:
(62)
- средняя температура обогреваемой среды,
. Для кипящей жидкости её принимают равной температуре насыщения. t = 164,96
- коэффициенты загрязнения. Зависит от скорости движения газов. [5]
(м2·К/Вт) Н - испарительная конвективная поверхность нагрева. Определяется из прототипа котла. Н = 57,9


При поперечном омывании шахматных гладкотрубных пучков труб
a = 0.45 b = 1.72 z = 11*20 = 220
м/с
м/с
м/с
- коэффициенты загрязнения. Зависит от скорости движения газов. [5]
(м2·К/Вт)



Найдём среднее значение коэффициента теплоотдачи


Температурный напор
есть усредненная по всей поверхности нагрева разность температур греющей (газов) о обогреваемой среды. Для противотока и прямотока
определяется по формуле:
(64)
- разность температур между теплоносителями в том конце поверхности нагрева, где она больше;
=
(65)
- разность температур на другом конце поверхности, где она меньше.
(66)




 |
кВт |
  |
 | W м/с |
 |
 | Q кВт |
800 | 1018 | 183,53 | 17,65 | 24,16 | 1194,815 | 517,96 | 2654,2 |
900 | 819,55 | 188,82 | 18,5 | 25,17 | 1244,815 | 498,4 | 2950,3 |
1000 | 616,56 | 191,96 | 19,4 | 26,18 | 1294,815 | 480,87 | 3242,4 |
Таблица 3
Рисунок 3
Из графика Q = f(t’’) в точке пересечения находим истинные значения
Qист = 1730(кВт) и tист = 445 ºС которые следует принять при расчете.
1. Реферат Понятие, сущность и виды прибыли в торговле
2. Реферат Средства развития основных физических качеств бегуна
3. Реферат на тему Essay Why Its Good Essay Research Paper
4. Реферат на тему Быт и нравы феодалов
5. Диплом на тему Рынок банковской продукции
6. Курсовая на тему Физиология движений
7. Задача Правовое положение обособленных структурных подразделений коммерческой организации
8. Реферат на тему Natural Law Theory Essay Research Paper Natural
9. Реферат на тему Sociology Essay Research Paper The communitarian movement
10. Реферат Менеджмент сущность и основные категории