Автор работы: Пользователь скрыл имя, 16 Февраля 2011 в 17:46, курсовая работа
В данной курсовой работе представлен тепловой расчет парового котельного агрегата (КА) марки. Котельный агрегат - это устройство для преобразования химической энергии органического топлива в тепловую энергию пара или нагретой жидкости (воды), состоящее из топки и нескольких теплообменников.
ИСХОДНЫЕ ДАННЫЕ
ВВЕДЕНИЕ
1 Характеристика рабочих тел котельной установки
2 Определение тепловой мощности котельной установки и выбор количества устанавливаемых котлоагрегатов
3 Описание конструкции и принимаемой компоновки котельного агрегата. Технические характеристики выбранного котла
4 Выбор топки КА. Выбор типа топливосжигающих устройств
5 Выбор вспомогательной поверхности нагрева
6 Выбор характерных сечений газового и воздушного трактов. Расчет коэффициента расхода (избытка) воздуха в них
7 Материальный баланс КА. Расчет объёмов, энтальпий воздуха и продуктов сгорания в реперных точках газовоздушного тракта КА
7.1 Расчет объёмов воздуха и продуктов сгорания
7.2 Расчет энтальпий воздуха и продуктов сгорания
8 Тепловой баланс котельного агрегата
8.1 Выбор и обоснование принимаемой температуры уходящих газов
8.2 Расчёт потерь теплоты в котельном агрегате
8.3 Определение КПД брутто котельного агрегата
8.4 Расчёт расхода топлива, сжигаемого в топке котельного агрегата
9 Поверочный расчёт топки котельного агрегата
10 Теплообмен в конвективных поверхностях нагрева котельного агрегата
11 Поверочно-конструктивный расчет водяного экономайзера
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
ОБЩИЕ УКАЗАНИЯ К ЗАЩИТЕ КУРСОВОЙ РАБОТЫ
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ
| |
(45) |
11. Действительная температура на выходе из топки:
| |
(46) |
1172-1100 =72 < ±100°С т.к. расхождение между полученной температурой на выходе из топки и ранее принятой не превышает ±100°С, то расчёт считаем оконченным. В ином случае задаёмся новым уточнённым значением температуры на выходе из топки (по ф-ле (56)) и весь расчёт повторяется с п. 1 по п. 11.
12. По диаграмме Н-θ (табл. 6) определяем действительную энтальпию продуктов сгорания на выходе из топки: .
13.
Количество теплоты,
| |
(47) |
10 Теплообмен
в конвективных поверхностях
нагрева
котельного агрегата
Конвективные поверхности нагрева играют важную роль в процессе получения пара, а также для использования теплоты продуктов сгорания, покидающих топку. Они передают теплоту наружной поверхности труб путем конвекции и лучеиспускания.
Поверочный тепловой расчет конвективных поверхностей нагрева выполняется с целью определения при известной конструкции испарительных поверхностей температуру дымовых газов на выходе из котельных пучков.
В
данной курсовой работе температуру
дымовых газов на выходе из котла
принимаем по рекомендациям завода-
По Н-θ диаграмме определяем энтальпию продуктов сгорания на выходе из котла (при α"КП): .
Количество
теплоты, отданное продуктами сгорания,
приравниваем к теплоте, воспринятой
водой или паром через
| |
|
| где φ=0,966– коэффициент сохранения теплоты, см. ф.(42); Н'– энтальпия продуктов сгорания перед входом в конвективный пучок, кДж/м3 (кДж/кг). Приравниваем к энтальпии продуктов сгорания на выходе из топки Н'КП=Н"т= 7973 кДж/м3; ΔαКП=0,05+0,1=0,15 – присос воздуха в конвективные поверхности нагрева котла; Нопрс. = Нов – энтальпия воздуха, присосанного в конвективную поверхность нагрева, кДж/м3 (кДж/кг). Определяем по ф-ле (32) Нопрс. = Нов = 406,9 кДж/м3. | |
11 Поверочно-конструктивный расчет водяного экономайзера
Питательная
вода перед поступлением в котёл
последовательно проходит по трубам
водяного экономайзера снизу вверх.
Такое её движение необходимо, т.к. при
нагревании воды падает растворимость
находящихся в ней газов, они выделяются
из неё в виде пузырьков и удаляются через
воздушный сборник. Чтобы лучше омывать
трубы, скорость движения воды следует
принимать не менее 0,3 м/с до 1,5 м/с. Скорость
движения газов принимают не менее 3 м/с
(оптимальная скорость 6-9 м/с). Число труб
в ряду должно быть не менее 3 (2 для малых
типоразмеров котлов) и не более 10.
Чтобы обеспечить незакипание воды и не допустить разрушение чугуна экономайзера, температуру на выходе из экономайзера принимаем на 20°С ниже температуры насыщения при заданном давлении в барабане котла:
t"ВЭ < 194-20 < 174 °С.
Последовательность расчёта:
| |
(48) |
| где φ= – коэффициент сохранения теплоты, см. ф.(34); Н'ВЭ– энтальпия продуктов сгорания на входе в водяной экономайзер, кДж/м3 (кДж/кг). Определяем по табл. 6 по температуре продуктов сгорания на выходе из котла θ"кп и α'ВЭ: Н'ВЭ= 2584 кДж/м3; Н"ВЭ - энтальпия дымовых газов на выходе из экономайзера, кДж/м3 (кДж/кг). Определяем по табл. 6 для ранее выбранной температуры θ"ВЭ (см.п.9.1) и α"ВЭ: Н"ВЭ = 1398 кДж/м3; ΔαВЭ=0,1 – присос воздуха в экономайзер; Нов – энтальпия воздуха, кДж/м3 (кДж/кг), по ф-ле (25): Нов = 406,9 кДж/м3. | |
2.
Приравняв теплоту, отданную
| |
(49) |
| где h'вэ – энтальпия воды на входе в водяной экономайзер: h'вэ=418,7 кДж/кг; DКА –паропроизво-дителъностъ котла: DКА = 1,8 кг/с; Dпр – расход продувочной воды, определяется по формуле: | |
| Dпр = 0,01 р∙DКА, кг/с | (50) |
| где р – процент продувки котлоагрегата, р = 10 % (cм. ф.(5)). | |
Dпр = 0,1 ∙ 1,8 = 0,18 кг/с
Таким образом, температура воды после экономайзера составит: , что меньше 174°С. Для установки принимаем чугунный водяной экономайзер некипящего типа.
4. Определяем температурный напор:
| |
(51) |
| где
Δtб, Δtм - большая и
меньшая разности температур между продуктами
сгорания и водой в экономайзере, °С: Δtб = 355-171
=184 °С; Δtм = 184 -100= 84 °С
| |
5. Согласно [11, табл.9.2, С. 318] для данного котла принимаем к установке блочный чугунный экономайзер типа ЭП2-94 с количеством труб в ряду z1= 5 и длиной труб 3000 мм. Проверяем его конструктивные характеристики.
6. Определяем действительную скорость продуктов сгорания:
| |
(52) |
| где
VВЭг – средний объем дымовых
газов в водяном экономайзере, м3/м3
(м3/кг). Определяем по табл. 5 при
среднем коэффициенте избытка воздуха
VВЭг =
м3/м3;
θВЭср - среднеарифметическая
температура продуктов сгорания в экономайзере,
°С; Fэк – площадь живого сечения
экономайзера для прохода продуктов сгорания,
м2.
θВЭср =( θ"ВЭ+ θ'ВЭ )/2 = (355+100)/2 = 227,5 °С | |
Площадь живого сечения для прохода продуктов сгорания при установке чугунного водяного экономайзера определяется по формуле:
| |
(53) |
| где Fтр – площадь живого сечения трубы для прохода продуктов сгорания, м2. По [13, табл.6.3, С. 90] для выбранной трубы Fтр = 0,184 м2 | |
Полученная скорость продуктов сгорания находится в допустимых пределах (от 6 до 9 м/с).
7. Определяем коэффициент теплопередачи от дымовых газов к воде:
| k = kн ∙ ст | (54) |
| где kн ,ст – определяем по [13, рис. 6.9, С. 92] в зависимости от среднеарифметическая температура продуктов сгорания в экономайзере θВЭср =237 °С, ТВЭср = 237 +273,15= 510,15 °С. | |
k
= 22,6∙
0,95 = 21,47 Вт /(м2∙К)
8. Определяем площадь поверхности нагрева водяного экономайзера:
| |
(55) |
9. По полученной поверхности нагрева экономайзера окончательно устанавливаем его конструктивные характеристики. Общее число труб ВЭ:
| n = Нвэ / Нтр | (56) |
| где Нтр – площадь поверхности нагрева одной трубы с газовой стороны, м2. По [13, табл.6.3, С. 90] для выбранной трубы Нтр =.2,95 м2 | |
n = 230,69 / 2,95 =78,2 ≈ 80
Число рядов труб:
| m = n / z1 | (57) |
| где z1 – принятое число труб в ряду. | |
m = 80/
5 = 16
Окончательно принимаем к установке блочный водяной экономайзер ВТИ с количеством труб в ряду 16
Для очистки от внешних отложений, особенно между ребрами, чугунные водяные экономайзеры снабжаются устройствами, предназначенными для обдувки наружных поверхностей труб паром или сжатым воздухом. Так как обдувка эффективна на определенной глубине труб, чугунные водяные экономайзеры компонуются в группы от четырех до восьми рядов труб, между которыми оставляется разрыв около 500 мм, где расположен обдувочный аппарат [15, рис. 5-11, С. 191]. Т.о. принятый экономайзер компонуем следующим образом: 4+8+4
Экономайзер соединён с последним газоходом котла металлическим, изолированным коробом (см. рис. 6). К нижней первой по ходу воды трубе и верхней последней присоединяются специальные патрубки и коллекторы для установки арматуры и приборов - воздушников, предохранительных клапанов, задвижек, обратных клапанов, термометров и манометров. Обвязка водяного экономайзера по воде показана на чертеже графической части данной курсовой работы.
Рис. 4. Детали чугунного водяного экономайзера системы ВТИ
[7, рис. IV.13, С.124]: а - ребристая труба; б - соединение труб
Рис. 5.
Типоразмеры блочных экономайзеров системы
ВТИ
Рис. 6. Пример установки одноколонкового экономайзера ВТИ за котлом ДКВр-10-13
12 Подбор взрывных предохранительных клапанов
Помещения котельных установок, в которых расположены агрегаты, работающие на газовом или жидком топливе, не относятся к взрывоопасным помещениям. Но при авариях, а также несоблюдении Правил безопасности и эксплуатационных инструкций в них могут образовываться взрывоопасные концентрации газа, а искрение электроприборов или внесение открытого огня могут вызвать взрыв газовоздушной смеси, разрушение оборудования и строительных конструкций.
Во
избежание разрушений при возможном
взрыве газовоздушной смеси
В соответствии с Правилами безопасности эксплуатации для котлов производительностью 6,5 т/ч в верхней части топки устанавливаются взрывные клапаны общей площадью не менее 0,5 м2. На последнем газоходе котла, экономайзере и золоуловителе устанавливают не менее 2 клапанов с минимальной общей площадью 0,5 м2.