Реферат

Реферат 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

Выберите тип работы:

Скидка 25% при заказе до 17.4.2025





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 топлива
Состав горючей массы

 - углерод;     - водород;     - азот;     - кислород;   - сера.
состав рабочей массы

- зола;       - влага.
   (1)















 - проверка
низшая теплота сгорания

  кДж/кг



кДж/кг     (2)                
        

кДж/кг


2 Выбор топочного устройства
Форсунку выбираем паровую, исходя из процентного содержания серы в топливе.                                          
3  Определение  коэффициента избытка воздуха
Коэффициент 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 топлива
Для 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/кг
действительные объемы продуктов сгорания при избытке воздуха в газоходах α =1.2

                      

 нм3/кг   (9)

 нм3/кг

  нм3/кг   (10)

 нм3/кг
Для 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/кг
Величина 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/с
7 Расчет теплообмена в топке
Для 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 выполняется
Если 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 нагрева
При 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 2
Скорость 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 Мировые религии буддизм 3
2. Шпаргалка Шпаргалка по МСФО
3. Реферат Компьютерные формы ведения бухучета, достоинства и недостатки
4. Курсовая Еластичність попиту та пропонування, способи її визначення та застосування в практиці господарсь
5. Реферат Структура вищої освіти в Україні. Національна доктрина розвитку освіти України у ХХІ ст.
6. Реферат на тему The Metomorphisis Essay Research Paper Gregor was
7. Статья Зависть - ключ к просветлению
8. Реферат Гегель о философии права
9. Реферат на тему Propaganda During Wwi Essay Research Paper Propaganda
10. Реферат Банковские риски понятие и виды 2